轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析∗

轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了 20 个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用,基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法,通过有限元软件 ABAQUS 对试验结果进行验证,并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明：数值分析结果与试验结果吻合较好,冲击力时程曲线趋势基本一致,冲击力峰值误差在 5% 以内。 轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能,其双壁中空结构具有较好的能量耗散性,落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力,12.9 kg 的落锤从 2 m 处自由下落冲击管道可产生 15.28 kN 的冲击力。对比 20 个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值,误差均较小,最大误差为 5.8%,即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加,冲击力峰值增大,损伤区域和凹痕深度也随之增大,最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处, 呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。     

地裂缝上内廊式框架结构计算分析

通过查阅大量参考资料,根据地裂缝的成因机制与灾害特征,利用西安地区1989年第三季度—1990年第四季度的地裂缝实测数据,以四层内廊式横向框架结构模型为研究对象,采用SAP2000有限元软件,对地裂缝上的建筑结构进行内力变化和结构变形的分析和对比,从而标识出结构中最容易破坏的构件,为建筑结构设计提供一定的理论参考。     

河流微塑料入海通量研究进展

目前微塑料污染已经造成全球性的环境问题,其中海洋环境的微塑料污染问题尤为突出,入海河流是陆地与海洋相互作用的重要通道,海洋的陆源物质大多经河流迁移入海,因此入海河流的水质状况及污染物输送量成为陆地对海洋影响的中心问题.该研究通过系统调研,综述了近年来全球范围内有关入海河流的微塑料入海通量与丰度的内容与方法研究;据最近研究估计,陆源的微塑料通量占海洋环境塑料碎片总量的64%~90%,全球河流每年向海洋运输的塑料碎片（微塑料和大塑料）总量为0.41×106~4×106 t,但全球模型是否适用于特定流域仍需校正和检验;从方法学角度而言,对微塑料丰度数据的采集是研究河流微塑料入海通量的基本前提,并且目前缺乏统一的监测和分析等研究方法,使得不同河流之间通量难以直观对比,加之实测数据不足,导致入海河流中微塑料的陆源分析及定量研究仍处于初步阶段;未来的研究中应注重将微塑料运输量与河流流量高度耦合的数据优化方式,以基于水动力模型阐明微塑料在河流入海过程中的迁移及转化机制.此外,应在全球范围内开展广泛密切的国际合作,建立统一的研究体系,不断完善全球微塑料研究的基础数据库信息,推动国际社会共同应对微塑料污染.      

基于模糊贝叶斯网络的钢管桩围堰安全评价研究

为探明施工过程中影响钢管桩围堰事故发生率的主要因素,降低桥梁基础工程的事故发生率,建立FBN与MIDAS模型,对围堰工程进行事前安全风险研究。首先参照条例规范与4M1E原则将主要因素统筹为人、机、料、法、环五大方面,构建起具有普适性的的风险评估指标体系,其中含有5个一级指标和18个二级指标。其次根据因素间的逻辑关系构建贝叶斯网络模型,基于模糊数理论确定根节点的先验概率,后利用Leaky Noisy-OR Gate模型计算出非根节点的条件概率,通过NETICA软件得到因素耦合效应以及主要影响因素,最后依据实际案例建立MIDAS有限元模型进行定量化分析。结果表明,主要影响因素有水流压力、土体稳定性、支护体系稳定性、焊接质量以及安全防护设备配备程度。     

可变径管道漏磁检测有限元仿真与实验研究

为了更好地支持压力管道检验,降低事故率,本文基于漏磁检测原理,利用有限元分析软件建立了管道外漏磁检测模型,对管道漏磁检测进行了仿真计算,得到了缺陷处漏磁场特征曲线,模拟了圆柱形缺陷对管道外壁漏磁场的影响,得出了不同参数缺陷对漏磁场的影响规律,并且基于理论和有限元计算结果试制了可变径管道外漏磁检测仪的样机,利用该检测仪对壁厚为8mm的带有人工缺陷的管道进行扫描检测,研究不同参数缺陷对漏磁场信号的影响规律。结果表明,所得结果与有限元仿真的结果吻合良好,且缺陷检测精度及效果满足要求,另外,检测装置对内外壁缺陷检测同样可行有效,适合特种设备（压力管道）检测的工程应用。     

城镇燃气埋地含缺陷聚乙烯管道应力分析

建立了埋地含缺陷聚乙烯管道模型,应用有限元方法计算管道的应力和变形量,分别考虑管道内压、地面载荷和管道缺陷深度变化对管道应力和变形的影响。研究结果表明,管道最大应力随管道内压的增大而增大;随地面载荷的增加呈先减小后增大趋势;随管道缺陷深度增大而增大。管道变形量随内压增大而增大,但增长较小;随地面载荷增大而增大,增长较大;管道缺陷深度只对管道缺陷处变形量有影响。研究结果为确定城镇燃气聚乙烯管道工作能力提供了理论依据。     

预应力RC梁抗火性能试验研究与有限元分析

为了考察预应力钢绞线张拉控制应力和梁的持荷水平两个因素对无粘结预应力混凝土梁抗火性能的影响,基于 ISO834标准升温曲线,对4根无粘结预应力混凝土梁进行恒载升温试验,同时应用ANSYS有限元软件建立无粘结预应力混 凝土梁有限元模型,进行恒载升温过程的有限元数值模拟。结果表明:有限元计算结果与试验结果符合较好;预应力钢 绞线张拉控制应力越大,预应力损失速度越快,梁变形速率越快,耐火性能越差;梁上作用荷载水平越高,跨中挠度越 大,变形速率越快,耐火极限越小。     

基于分布式应变监测的埋地管道悬空识别方法研究北大核心CSCD

埋地管道在地基缺陷或管道泄漏作用下会产生局部悬空,悬空的发展不仅会威胁管道的安全运行,还会造成地面沉降、塌陷等地质危害。因此,提出一种基于分布式应变监测的埋地管道悬空识别方法。首先布设分布式应变传感器获取管道沿途任意位置纵向应变,然后提取弯曲应变并判断管道悬空状态的出现,再结合管道弯曲应变建立埋地管道有限元模型,最后通过遗传算法对管道有限元模型的土体刚度进行修正,根据修正后的土体刚度变化定量识别管道悬空出现的位置及范围。通过模型试验验证得出识别结果与试验悬空段两侧坡肩位置最大误差不超过0.2 m,反推出的管道应变峰值和挠度与监测结果相差最大分别为84.1με和3.5 mm,其对应的相对误差分别为7.7%和9.2%,试验误差都控制在工程可以接受的范围以内。研究结果表明:本方法可以实时监测管道的工作应力,反推出管道的挠曲变形,准确判断管道悬空的出现,精确识别出管道悬空的范围。本方法对管道运行的结构状态评估和悬空灾害识别都具有非常积极的意义。