华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

  • 复合弯扭作用下预应力单箱组合梁的扭转承载能力分析

    胡少伟;赵克宇;喻江;

    组合梁结构在实际工程中常处于弯扭复合受力状态,为探讨预应力单箱组合梁在复合弯扭作用下的扭转承载性能,引入了弯矩影响系数和预应力影响系数,提出了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的开裂扭矩计算公式.并在大扭弯比条件下,基于空间桁架理论,推导了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的极限扭矩计算公式.为了验证该理论的正确性,设计了4根模型梁试件进行弯扭加载试验.理论计算值与试验值的对比结果表明,由理论计算公式得出的结果与实际吻合良好,可为研究组合梁结构的复合弯扭问题提供一定的理论参考.

    2015年02期 v.36;No.139 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 钢纤维全轻混凝土基本性能试验研究

    潘丽云;徐文晓;陈彦磊;李长永;

    钢纤维全轻混凝土配合比设计及其基本力学性能是工程应用的基础.考虑水灰比、砂率、钢纤维体积率及纤维名义裹浆厚度等参数,采用绝对体积法配制钢纤维全轻混凝土,测试了钢纤维全轻混凝土拌合物的工作性能、表观密度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度.结果表明:配制的钢纤维全轻混凝土具有良好的拌合物工作性能,密度等级为1 700~1 900;水灰比和砂率对钢纤维全轻混凝土强度影响较小,钢纤维裹浆厚度以1.0 mm为宜.本试验配制的钢纤维全轻混凝土,具有受压裂而不散、劈拉裂而不断的破坏形态,其抗压和抗拉强度显著提高.在钢纤维体积率为2.0%时,钢纤维全轻混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度,较同配比的全轻混凝土,分别提高了20.6%和177.3%.

    2015年02期 v.36;No.139 7-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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  • 钢纤维体积率对C30混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响

    解伟;罗维;李树山;王惊涛;

    混凝土作为一种准脆性材料,其抗压强度存在尺寸效应现象.为了研究钢纤维体积率对混凝土强度尺寸效应的影响规律,对钢纤维体积率分别为0.00%,0.75%,1.50%,试件边长分别为100,150,200 mm的27组共计81块钢纤维混凝土立方体试件进行了立方体抗压强度试验.在Bazant混凝土尺寸效应律的基础上,提出了C30钢纤维混凝土尺寸效应计算公式,明确了钢纤维体积率对尺寸效应的影响,并根据钢纤维混凝土立方体抗压强度试验的结果进行验证.结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应会随着钢纤维体积率的增大而变得更加明显,本文建立的钢纤维混凝土尺寸效应计算公式能够较好地分析和预测在不同钢纤维体积率以及不同试件尺寸下的钢纤维混凝土立方体的抗压强度.

    2015年02期 v.36;No.139 11-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 配FRP箍筋混凝土梁的抗剪性能研究进展

    康明睿;薛伟辰;

    箍筋位于钢筋骨架最外侧,容易受到外界环境侵蚀而发生锈蚀,而采用纤维增强塑料(FRP)箍筋替代钢箍筋则可以有效解决该问题.与钢箍筋相比,FRP箍筋具有抗腐蚀性能优良、抗拉强度高、重量轻等优点,尤其适用于桥梁、水工等恶劣环境下的混凝土结构.20多年来,国内外针对FRP箍筋及配FRP箍筋的混凝土梁开展了较为系统的试验及理论研究.试验研究方面:得到了FRP箍筋的直径、弯曲段半径等对其弯拉强度的影响规律;研究了不同FRP箍筋配箍率对混凝土梁破坏模式与抗剪强度的影响.理论研究方面:借鉴钢筋混凝土梁抗剪模型的研究成果,提出了配FRP箍筋混凝土梁抗剪强度的设计计算方法.总结了上述有关研究成果,并对今后的研究方向进行了展望.

    2015年02期 v.36;No.139 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 277K]
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  • 基于ARMA模型的桥梁结构模态参数辨识研究

    赵瑜;薛白;张建伟;

    模态参数辨识是对结构进行动力损伤诊断的前提,本文介绍了一种通过建立ARMA模型来辨识结构工作模态参数的方法.待检结构在环境激励下发生自由振动,用位移传感器测出振动响应数据,据此建立适当阶数的ARMA模型,并估算模型参数.根据模型参数与系统模态参数的关系算得模态参数.最后用稳定图法剔除虚假模态,确定结构真实模态.重点讨论用ARMA时序模型进行模态频率辨识的问题,并通过一个简支梁振动试验对该方法进行了验证,将试验结果与随机子空间法和ANSYS建模分析法的计算结果对比发现,3种方法识别出的前三阶模态频率基本吻合,且满足精度要求,说明在激励数据未知的情况下,基于ARMA模型的模态参数辨识法能够准确地识别出系统的模态参数.

    2015年02期 v.36;No.139 21-24+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 366K]
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  • 横隔板间距对波形钢腹板桥抗扭性能的动、静力影响分析

    魏志新;梁艳梅;

    波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢-混凝土组合结构,中横隔板对改变波形钢腹板桥的抗扭性能有重要的作用.以某黄河大桥主桥为例,在全桥钢腹板的平波段内设置不同数量的横隔板,应用有限元分析软件ANSYS 10.0建立计算模型,分析横隔板间距对波形钢腹板桥梁自振特性和跨中扭转位移的影响.结果表明:中横隔板的设置会增加桥梁的扭转振型的自振频率,但增加的幅度不大,对桥梁各种振型出现阶次顺序的影响也不大;中横隔板可以显著提高主梁的抗扭刚度;随着横隔板个数的增加,腹板的挠度逐渐变小,横隔板数量对扭转引起的竖向位移和变形有比较显著的影响;对于该桥,在半跨内设置3个横隔板(最大间距为24 m)最经济、可靠,能有效提高其抗扭自振频率和抗扭刚度.

    2015年02期 v.36;No.139 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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  • 双曲面球型减隔震支座在临河黄河特大桥上的应用

    原学明;凡明杰;陶泉霖;刘红杰;

    超长联大跨连续梁桥体型庞大、头重脚轻,在地震工况下,下部结构的强度要求和变形较大.传统的结构抗震设计方法是增大桥墩和基础的截面尺寸以及配筋量,不仅会增加下部结构造价,还会给施工带来一定的困难.结合临河黄河特大桥的抗震设计,研究双曲面球型摩擦摆隔震支座在桥梁抗震设计中的应用,并采用有限元计算程序SAP2000对该桥进行了抗震效果模拟.结果表明,采用双曲面球型减隔震支座与常规方案相比,可显著降低墩底内力,有效地解决了下部结构截面设计难以满足受力的技术难题,经济技术优势显著.

    2015年02期 v.36;No.139 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
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  • 大跨度屋盖结构竞赛模型设计

    陈记豪;程远兵;李晓克;张天翔;孙健婕;叶佳楠;张朝;

    大跨度屋盖是大跨度空间结构的重要结构形式之一.华北水利水电大学第一届大学生结构模型设计竞赛以设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型为题,并要求模拟实际荷载状态进行加载测试.本文对参赛的大跨度空间屋盖结构模型进行了分类,对各模型进行了有限元计算,分析了各类结构的受力特点和影响模型刚度与受力的关键因素,并据此对各模型进行评价.加载试验的结果验证了理论计算的可靠性.结果表明:与实际工程结构一样,竞赛模型也必须先进行概念设计和基于力学原理的优化分析,以做到设计合理,再加上精良的制作工艺才能取得较好的竞赛成绩.

    2015年02期 v.36;No.139 35-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 272K]
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  • RTK在南水北调中线工程顶管贯通中的应用

    王铁生;李广静;高亚伟;冯康;

    针对顶管技术无需开挖的施工特点,结合南水北调中线工程焦作段某顶管贯通工程的具体实例,提出了RTK测量应用于短距离顶管贯通的方法.对比分析了导线测量、三角网测量、RTK测量3种方法在顶管贯通过程中的测量精度水平,用导线法和权函数法来计算贯通误差.计算结果表明:RTK测量技术完全满足该顶管贯通工程的精度要求,在短距离顶管贯通工程中可以代替导线测量和三角网测量建立顶管贯通测量控制网,并且其具有速度快、受地形条件影响小的特点,在短距离顶管贯通中具有较好的适用性.

    2015年02期 v.36;No.139 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
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  • 干湿循环对豫东路基粉土无侧限抗压强度的影响

    姜彤;李艳会;张俊然;李汶亚;

    以3种压实度的豫东路基粉土为研究对象,通过室内无侧限抗压强度试验,研究了在干湿循环作用下,3种压实度的粉土的无侧限抗压强度的变化规律.结果表明:随着干湿循环次数的增加,3种不同压实度粉土的无侧限抗压强度均呈指数函数形式衰减;粉土的无侧限抗压强度随干湿循环次数增加的衰减幅度随着压实度的增大而逐渐减小.根据上述试验规律,用MATLAB中的Lsqcurvefit函数对试验数据进行拟合,得到与干湿循环次数相关的参数,同时用Origin软件建立拟合参数与压实度有关的函数,最后提出了干湿循环作用与压实度耦合影响下的无侧限抗压强度预估模型.

    2015年02期 v.36;No.139 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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  • 综合物探方法在鹤辉高速公路溶洞勘查中的应用

    潘纪顺;连光明;冷元宝;寇正卫;闫永帅;宋朝阳;朱瑞;

    岩溶溶洞具有隐蔽性和不确定性,对高速公路建设会造成重大的安全隐患.应用综合物探方法对溶洞进行勘查,查明其赋存状态,以消除公路安全隐患.高密度电阻率法可以快速、准确地提供测区电阻率断面图,在探测溶洞的位置、大小和埋深等方面取得了很好的效果,但是其探测深度较浅;瞬变电磁法则显现出高分辨率、快捷、大探测深度、小探测盲区、对水的赋存状态反应敏锐等特点.综合应用高密度电阻率法和瞬变电磁法对鹤辉高速K53+557 m处溶洞进行勘查,通过对勘查结果的综合分析,共圈出3处浅部异常区和6处深部异常区,圈定了溶洞的位置,并确定了其不同埋深.探测结果与后期钻探反馈结果基本吻合,说明综合两种物探方法在勘查溶洞方面具有可行性和有效性,可为后期公路施工提供可靠的依据.

    2015年02期 v.36;No.139 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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  • 厄瓜多尔某水电站左坝肩开挖边坡的稳定性评价

    毛会永;罗志刚;

    以厄瓜多尔某水电站左坝肩1 518 m高程以上开挖边坡为例,结合开挖后地表地质测绘成果,前期钻孔勘探、试验结果和最新的水平取芯钻孔结果,应用Swedge(Demo)软件对边坡开挖后可能形成的不稳定块体进行稳定性分析,根据开挖前、后的地质情况,对倾倒变形体的稳定性进行判断,并与现场变形监测结果进行对比.结果表明:无论是天然边坡,还是开挖后的边坡,均不存在大规模的深层滑动问题,左坝肩边坡整体处于稳定状态,现场变形监测结果也表明了这一点.最后根据分析评价结果提出了边坡的处理措施.

    2015年02期 v.36;No.139 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 涡发生器对风力机翼型绕流场的影响研究

    胡昊;李新凯;

    为了研究涡发生器对风力机专用翼型气动性能的影响,采用数值模拟的方法对带涡发生器风力机的翼型进行了数值计算.首先对具有试验数据的带涡发生器翼型进行了数值计算,验证了计算方法的可行性;然后采用该计算设置对所要研究的风力机翼型在多个攻角下的情况进行了计算.结果表明:在小攻角下当翼型未发生流动分离时,涡发生器可能使翼型升阻比降低;当攻角增大,翼型发生流动分离时,涡发生器可以有效推迟流动分离,增大失速攻角,提高升阻比.

    2015年02期 v.36;No.139 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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  • 电力系统无功优化模型的研究综述

    王晓文;赵彦辉;

    总结了考虑系统网损最小、无功补偿设备容量最小、电压偏差最小、静态电压稳定裕度最大以及多目标加权等几种常用的经典电力系统无功优化数学模型,结合近年来关于智能电网关键技术的研究成果,分别对交直流混合输电系统、计及无功电价的电力市场、考虑负荷的变化影响及包含风电、光伏发电的分布式电源介入等智能电网背景下的无功优化模型进行综述,指出了各相关领域无功优化模型研究中存在的问题,并给出了解决方案.并就上述各研究领域中无功优化的代表性模型进行具体阐述,其中包括各种情况下无功优化的关键因素、目标函数及约束条件,并对其模型进行了评价.

    2015年02期 v.36;No.139 63-69+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 174K]
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  • 高寒环境下油脂润滑泵站的研制

    姚林晓;上官林建;赵明章;刘栋;王春虎;吴迪;

    针对现有油脂润滑泵站在高寒环境中存在吸油能力差、易损坏、油箱底部易出现润滑脂沉积变质的现象,研制了一种新型油脂润滑泵站.该泵站配备有预剪切功能的高性能齿轮泵、重力平衡传感器油箱和液晶监控器.通过在车辆和风力发电机组集中润滑系统中的实际应用表明:该泵站具有泵送能力强、油脂先进先出、操作直观等优点,实现了高寒地区集中润滑产品的突破.

    2015年02期 v.36;No.139 70-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 钢筋调直切断机自动控制系统的设计与实现

    王文凡;申杰;

    针对目前钢筋调直切断机切断长度的精度不高且控制系统通用性差的问题,设计了钢筋调直切断机的自动控制系统.自动控制系统能够同时设定多批次钢筋的长度和数量,并在工作过程中显示当前批次、数量、设定长度等参数.设计了简单通用且精度较高的智能计长电路,并为不同计长方式预留了电气接口,提高了通用性.设计了掉电保护功能,掉电时能保存当前状态和所有参数,上电后能从断点继续工作.设计了长度修正功能,通过软件对系统的误差进行综合补偿,实现了精确定长.试验检验结果显示,不同直径、不同长度的钢筋切断后的最大误差不超过3 mm.

    2015年02期 v.36;No.139 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 门式启闭机门架的有限元分析及结构改进

    张太萍;王奋追;郭永才;

    针对亭子口泵站的2×1 600 k N单向门式启闭机门架,应用Pro/Engineer软件建立了初步设计的门式启闭机门架的几何模型,在Ⅱ类和Ⅲ类载荷按实际情况组合成的7种不利工况下,由有限元分析软件ANSYS对门架结构的应力和变形进行分析.结果表明,该门架出现挠度超过许用值的现象,此研究结果为结构改进提供了理论依据.目前经过改进设计的门架已经过调试和现场负荷试验,运行良好.

    2015年02期 v.36;No.139 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
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  • 膜分离技术在再生水处理中的应用研究综述

    邓建绵;童玲;周振民;

    水资源短缺是目前制约我国社会经济可持续发展的瓶颈之一,再生水回用是解决该问题的有效措施.膜分离技术具有出水水质优良、占地面积小、易于实现自动化等特点,受到各界的高度重视.本文分析了微滤膜、超滤膜、纳滤膜与反渗透膜的特点,综述了它们在再生水处理中的应用研究现状.结果表明:由于运行成本高等原因,膜分离技术在再生水处理工程应用中较少;我国应进一步加大膜制备技术开发研究的投入,开发抗污染、高通量、低成本的分离膜,促进我国再生水事业的发展.

    2015年02期 v.36;No.139 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 134K]
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  • 污染物吸附对泥沙运动特性的影响的研究现状

    任艳粉;朱超;赵连军;吴国英;

    污染物与泥沙的相互作用十分复杂.一方面,泥沙对污染物的吸附、解吸等行为产生影响;另一方面,泥沙吸附污染物质后,不仅改变了其表面形貌,而且泥沙自身的力学运动特性也发生了改变.因此,污染物吸附对泥沙运动特性影响的问题越来越受到人们关注.综述了国内外在泥沙颗粒污染后的表面特征和污染物对泥沙行为的影响等方面的研究动态,最后提出环境泥沙研究需进一步深入研究的方向:1从微观尺度研究有机污染物在颗粒表面的吸附现象;2环境泥沙冲淤变形方面的研究;3新兴有机污染物对泥沙力学特性的影响.

    2015年02期 v.36;No.139 89-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 114K]
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