温度循环下桩土界面特性及桩侧摩阻力数值模拟

通过改进的剪切实验系统,测定桩土界面剪切强度与温度循环次数间的关系及桩土界面摩擦系数随温度循环的变化,并通过建立数值计算模型研究温度循环下桩侧平均侧阻力的变化规律。研究表明,桩土界面在经历多次温度循环后,界面剪切强度随循环次数的增加而减小。且法向应力越大,经历温度循环后界面剪切强度的损失在增大。升温过程中,桩土界面的摩擦系数减小,桩侧平均侧摩阻力在减小;降温过程中,界面的摩擦系数在增加,桩侧平均侧摩阻力在增大。经过多次温度循环后,桩土界面的摩擦系数基本保持不变,桩侧平均侧摩阻力在升温和降温过程中变化越来越平稳。     

冷水循环作用对半埋管能源桩承载特性影响试验研究

能源桩系统是一种新型节能环保的桩基础形式,主要是将地源热泵系统和桩基础结合而形成。针对半埋管能源桩开展了冷水温度循环作用下能源桩的承载特性变化规律研究,发现桩周土体温度、桩身温度、桩身轴力、桩侧摩阻力等随温度减小的变化规律。桩身温度变化最大影响范围为100 cm,随着深度的增加逐渐减小。冷水循环后桩身温度减小的幅度从上至下呈先减小后增大的趋势,说明在地基深处桩土热传递效果更加明显。研究表明,冷水作用下半埋入能源桩存在桩两端向中间收缩的情况,且收缩中心点位于埋管位置的下半部分。     

冷‑热不平衡热荷载下黏土地基中能量桩长期热‑力学特性∗

建立了热-渗流-力(T-H-M)三场耦合能量桩有限元数值分析模型,研究了力学荷载组合不同热聚集度(桩的放热量与吸热量之比)温度荷载下黏土地基中能量桩的长期热-力学特性,包括桩身温度、桩头沉降、桩身轴向应力、 地基土温度和超孔隙水压力特性等。计算结果表明：冷-热平衡时桩头沉降随温度荷载循环的增加逐渐增大,桩头发生沉降累积,桩身轴向应力和地基土温度变化的幅值不随温度荷载循环而变化。当桩的放热量大于吸热量时, 桩身温度随温度荷载循环的增加而升高,桩头沉降随之减小,但热荷载循环对桩身轴向应力没有影响。桩周土温度随热循环的增加而逐渐增大,产生热聚集现象。温度荷载的热聚集度数值越大,桩身和桩周土的温度越高,桩身最小压应力越大,桩头沉降越小。温度荷载引起的超静孔隙水压力数值很小。     

非均匀温度场中的单桩内力响应模型试验研究

浅层地温能开发利用在建筑地基中形成非均匀温度场,使桩基两侧的温度存在差异,并处于动态变化过程中,温差可能造成桩身产生弯曲变形。采用室内模型试验,构建非均匀温度场,研究在温度平衡过程中,土体温度场、桩身温度以及桩两侧应变的变化,分析非均匀温度场对桩身内力的影响。根据桩两侧的FBG应变分布可知,非均匀温度场会使桩身产生弯曲变形,沿深度桩身弯矩的分布与桩两侧的温差有关。因此,在应用地下能源结构或地源热泵开发利用浅层地温能时,应考虑非均匀温度场对结构内力的影响,开展相关研究对于揭示桩体内力的变化具有重要意义。     

饱和砂土地基相变桩的热力学特性试验研究

能源桩是一种新型的能源地下结构,相变材料能够改变自身状态来提供潜热。制作相变混凝土能源桩来实施室内大尺寸模型试验,将直径为0.2 m,长度为1.5 m的相变能源桩放入长宽高分别为2.45 m×2.45 m×2 m的模型箱中,模型箱中为饱和砂土地基。随后对能源桩施加三次循环温度荷载,测量桩体内部以及桩周土体温度的分布,并对相变能源桩的力学特性进行监测和分析,研究了循环温度荷载下相变能源桩的应力应变以及桩顶位移。研究结果表明:① 能源桩在循环温度荷载作用下产生的温度变化会给桩周土体带来一定的温度累积;② 沿桩身深度方向及桩体内部同一平面内都存在着不均匀的应力应变分布;③ 桩顶位移随温度循环过程变化,温度循环结束后会产生不可恢复的塑性位移。     

回填土钻孔灌注桩-承台混凝土水化作用效应现场试验

混凝土早期水化作用释放大量热量,会引起桩身温度和桩身应力变化,从而影响桩基承载性能。通过开展现场试验,研究回填土地基中钻孔灌注桩-承台混凝土水化热对桩身及桩基周围土体的影响,实测并分析了桩身及桩基周围土体温度随时间、深度的变化规律和桩基应力随时间的变化规律。研究结果表明,试桩混凝土浇筑完成后,0.7 d时桩体不同深度处的温度均达到最大值,21.4d时其温度基本稳定;桩体温度随时间变化规律可分为快速上升、快速下降、缓慢降低和基本稳定4个阶段。承台混凝土水化热效应仅对桩基周围浅层土体温度有一定影响,当深度大于3 m时,其对土体的温度作用效应基本可以忽略。桩基约束应力变化表现为先迅速增长再缓慢下降最终趋于稳定,最大约束应力值与混凝土轴心抗拉强度十分接近。     

相变能量桩段模型传热模拟

针对能量桩体材料普通混凝土储热性能差问题,将相变材料引入普通混凝土中构建相变能量桩。利用简化能量桩段有限元数值模型模拟了普通能量桩与相变能量桩的传热过程,对比分析了两者的传热差异;并通过添加不同质量分数相变材料,研究了添加量对能量桩桩体、桩周土传热的影响。研究结果表明:在换热管吸放热工况下,相变材料的添加可在相变温度区间内明显延缓桩体升降温速度;相变材料的添加量越多,升降温延缓作用越明显;能量桩中添加相变材料只对桩体的传热影响显著,对桩周土的温度场影响较小。     

雪花形钢板桩桩身变形影响因素研究∗

雪花形钢板桩是一种新型异型桩,为研究其在荷载作用下桩身变形特征,开展了雪花形钢板桩桩身变形数值模拟与室内模型试验研究,采用有限差分软件FLAC 3D 构建雪花形钢板桩数值分析模型,并与室内模型试验结果进行对比,验证了数值模型建立的合理性;同时研究了雪花形钢板桩翼缘数量、腹板(翼缘)厚度、腹板(翼缘)长度、桩长和钢板弹性模量对桩身变形的影响。结果表明：在竖向荷载作用下,雪花形钢板桩桩身应变随着深度增加而减小;增加雪花形钢板桩翼缘数量可以减小最大受力及改善桩体受力的均匀性;在相同条件下,雪花形钢板桩桩身应变随着腹板(翼缘)厚度增大而减小,随着腹板(翼缘)长度增大而减小,随着钢板弹性模量的增大而减小;随着桩长增长,距桩顶相同位置处的桩身应变不断增大,但最大应变大小一致发生在桩顶处。     

基于离散元法的能源管传热过程模拟

采用自主研发的离散元软件MatDEM,依据能源管桩的现场热响应试验,提出了能源桩离散元数值模拟的建模方法,对能源管桩的热响应试验过程进行了模拟研究,得到了桩周土体的位移分布,桩芯和桩周土体的温度分布,通过与现场实测数据的对比,验证了利用离散元法研究能源桩换热性能的有效性,该方法在研究能源桩与土体的热-力学行为特征方面具有广阔的应用前景。     

悬浮能量桩热-力学基本特性的数值模拟

采用多场耦合有限元数值分析方法,研究砂土地基中悬浮能量桩的热-力学特性。结果表明,桩的升温引起附加轴向压应力、上部桩身负摩阻力和桩头隆起。桩的降温引起附加轴向拉应力、上部桩身正摩阻力和桩头沉降。对于给定的温度荷载,能量桩的热-力学响应主要取决于桩头力学荷载的数值,温度荷载引起的桩身附加轴向应力随力学荷载数值的增加而增大,力学荷载超过某一临界值之后保持不变。地基土的温度变化在径向很快衰减,影响范围约为20倍的桩径。能量桩的热-力学特性受桩头约束条件的影响很大。桩头约束越强,温度荷载引起桩身轴向应力数值越大。     

基于模糊综合判别的森林火险等级预报研究

森林火险气象因子的预报具有很大的不确定和模糊性,而依赖于气象预报因子的森林火险预报同样具有等级判别的模糊性.以海南岛森林火险气象等级预报为例建立森林火险预报模糊数学模型,研究建立森林火险预报模糊综合判别数学模型的关键技术,并分析对比模糊数学模型与其它常用森林火险预报方法模型的优劣.结果表明模糊数学模型在海南岛森林火险等级预报中显现出明显优势,它能够更好地分辨出高森林火险与低森林火险,较好反映森林火险等级与气象因子之间存在的复杂关系.     

基于GIS-ESDA的城市热岛效应研究

随着城市化水平的不断提高,大中型城市热岛效应愈显严重。采用地理信息系统(GIS)与探索性空间数据分析(ESDA)相结合的方法,综合计算各因子作用及温差,以长沙市为例,研究了城市热岛分布、热岛强度的空间分布与城区人口密度、用地类型的关系。研究结果表明:(1)城市热岛及热岛区域人口呈集聚分布;(2)地块间的温差与用地类型及人口密度有密切联系,商服公共设施用地上的人口密度与热岛强度呈正相关性,工业热源地区该关系则呈二次方程曲线形式;(3)人口密集、建筑紧凑的街道在人口密度超过200人/hm2后将有可能形成新的热岛。(4)商服公共设施和工业热源因素对城市下垫面热量有互生性及放大性。     

断层对震害影响的研究

简要介绍了通海地震、大关-永善地震、海城地震和澜沧-耿马地震的震害调查结果，并对各地震断层场地震害进行了分析，结果表明：局部地形、发震断层及断裂破碎带等是影响断层场地震害的主要因素；非发震断层对震害没有明显的影响。     

驳船池火灾的危险性分析

从现代社会中广泛用于原油运输的船只入手,介绍了在原油转移的过程中发生意外泄漏而产生池火灾的几个重要参数模型。结合热辐射伤害的破坏准则,对死亡、重伤、轻伤的范围进行了量化研究,进一步分析了池火灾所造成的直接财产损失和间接的财产损失,并给出了相应的计算模型。以湘江边上一艘驳船发生柴油泄漏后产生的池火灾为例,计算分析结果表明:池火灾对周围一定半径内造成巨大的财产和人员损失。     

城市自然灾害综合风险评估问题研究

考虑到城市自然灾害综合风险评估过程的繁琐,提出一种基于事例推理(case-based reason ing,CBR)思想的风险评估方法。从风险所具有和所代表的不确定性入手,将城市灾害综合风险看作是基于危险性和易损性的不确定系统,先基于集对理论做先前事例的风险评估,得出风险值后,形成案例库,再利用可变模糊聚类方法做关于综合风险评估结果的CBR前期处理,形成有利于快速检索的事例样本结构,并在CBR循环过程中通过融入或修正新案例形成新的事例样本,如此往复,不断补充、扩容事例数量和多样性,达到简化风险评估过程和准确化风险评估结果的目的。通过某地区风险评估实例,证明了该方法的有效性。     

古建筑雷击风险评估探讨

通过对古建筑防雷现状的调查研究,提出古建筑物的重要性、年预计雷击次数、自身结构、内部环境变化、雷击史是评估古建筑雷击风险的主要项目,并确定了各个项目的风险系数。根据风险系数给出了古建筑物雷电防护等级的计算公式。     

基于灰色模型的电力变压器可靠性分析

针对电力变压器可靠性建模精度要求高、但可靠性数据较少这一问题,将电力变压器看做是一个灰色系统,分别利用灰色GM(1,1)模型和无偏灰色GM(1,1)模型建立电力变压器的可靠性分析的数学模型,通过数据拟合得到电力变压器相应的故障率数据,对拟合精度进行检验后发现本文提出的可靠性建模方法精度高、实现快捷,是一种有效可行的电力变压器可靠性研究方法,其分析结果可为制定电力变压器的维护与维修策略以及状态检修工作提供依据。     

基于GIS的滑坡空间特征分析

基于GIS技术对滑坡及其渗水盲洞疏干土体的空间特征进行了分析。首先讨论了基于三棱柱模型的滑坡体体积计算，然后提出确定渗水盲洞疏干土体边界与地面交线的方法，以此确定疏干土体的空间形态和体积计算方法，并以西昌一攀枝花高速公路沿线米易滑坡为例，对该滑坡的体积特征和渗水盲洞疏干土体的空间形态进行了分析和计算。     

地形起伏对滑坡运动的影响规律研究∗

地形作为滑坡运动的重要约束条件,对滑坡运动行为及致损效应具有较大影响,研究其影响规律具有实际意义。通过分析地形对滑坡运动的作用机理,初步推导了考虑地形效应的雪橇模型,利用已有模型及试验结果验证其具有相当准确性,进而推导了地形引起的摩擦耗能增量E_T表达式。利用耗能增量E_T与总能量E_G的比值定义地形影响率η,作为地形影响程度的指标,对100个滑坡地形进行了计算分析。结果表明：（1）16%的滑坡地形影响率保持在20%以上,地形影响不可忽略;（2）局部地形为滑坡短时加减速创造了良好条件,对滑坡运动具有显著影响;（3）地形对近程滑坡的影响明显大于远程滑坡;（4）滑坡的地形缓急大致可以反映滑坡运动受地形影响的大小。建议对潜在下滑地形较平缓的不稳定坡体给予足够重视,且通过微小改变地形可能会大幅减小滑坡运动距离,以达到减灾目的。     

半横向排烟下隧道火灾烟气控制效果试验研究

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1:10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析.结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基...