西山煤田岩溶陷落柱柱壁角特征研究及其意义

【意义】随着采掘向深部延伸,岩溶陷落柱已成为华北煤田矿井开采最隐蔽的致灾地质因素之一。柱壁角是描述陷落柱形态特征的重要指标之一。【方法和结果】以西山煤田上下煤层综采均切割过的265个岩溶陷落柱为数据源,通过分区、统计、函数构建、地质类比,挖掘西山煤田岩溶陷落柱柱壁角中蕴藏的地质信息,获得如下认识:(1)西山煤田陷落柱平均柱壁角为84.29°,超50%的陷落柱柱壁角在85°~90°,平均柱壁角自西北到东南逐渐增大,从82.05°增大到87.57°。(2)西山煤田陷落柱柱壁角与8号煤层揭露的陷落柱面积成反比,依据柱壁角与陷落柱面积大小关系,陷落柱划分为:充分塌陷陷落柱(90°~85°)、次充分塌陷陷落柱(<85°~81°)、不充分塌陷陷落柱(<81°);对应的2号煤层陷落柱面积分别为<556、556~1 700、>1 700 m^(2),等效半径为<13.3、13.3~23.3、>23.3 m;对应的8号煤层陷落柱面积分别为<1 250、1 250~2 750、>2 750 m^(2),半径分别为<20、20~30、>30 m。充分塌陷陷落柱一般发育有柱顶空腔,柱体结构较为松散,可导通顶板裂隙水与柱顶空腔水,以及底板承压奥灰水,是西山煤田导水陷落柱的一种重要类型。【结论】类比地质历史时期降雨量结果显示,具有“北柱南相”的西山煤田岩溶陷落柱,可能形成于气候湿热的古近纪渐新世时期,强烈的岩溶作用吸收了大气中的CO_(2),并锁定在沉积区,可能是导致全球大气CO_(2)含量急剧降低的重要原因。

加固后钢筋混凝土十字形柱斜向抗震性能研究

钢筋混凝土十字形柱的斜向抗震性能是影响结构安全性能的重要因素。文章设计了3种新型约束补强方式加固的钢筋混凝土十字形柱试件,在验证有限元建模方法有效性的基础上模拟了斜向低周往复加载,通过分析试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和延性等抗震性能指标研究了试件的斜向抗震性能,并参考相关规范得出了新型约束补强方式十字形柱的压弯承载力计算公式。结果表明:钢筋网格局部加强使试件的斜向峰值位移提高了7.4%~19.4%;柱端嵌贴碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)板条会使试件峰值承载力、延性系数分别提高了约29.2%~34.2%和7.5%~22.9%;柱端嵌贴CFRP板使试件斜向峰值承载力、延性系数分别提高了约99.9%~105.5%和17.4%~24.8%。3种加固方式均可改善钢筋混凝土十字形柱的斜向抗震性能,改善程度由大到小依次为柱端嵌贴CFRP板、柱端嵌贴CFRP板条和钢筋网格局部加强。

钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

钢筋混凝土板柱节点冲切性能研究进展

为提高板柱节点冲切性能从而促进其工程应用,比较了各类抗冲切元件的不同布置形式、形状尺寸、几何参数以及组合形式对节点抗冲切承载力的影响,概括了受损板柱节点修复与加固的研究现状,梳理了不同开洞尺寸、距离、数量、形状及偏心荷载作用下开洞板柱试件抗冲切性能的研究成果,归纳了有无抗冲切钢筋和配置型钢剪力架板柱节点的抗冲切承载力计算方法以及基于机器学习的板柱节点冲切承载力预测方法。结果表明:各类抗冲切元件可通过改变布置形式、形状尺寸、几何参数以及元件组合从而改善板柱节点的冲切性能;板件开洞的尺寸越大、距离越远、数量越多,对节点的抗冲切性能越不利;基于数值模拟和规范改进得出的冲切承载力计算公式仅对特定试验有较高的预测精度,尚未形成较为统一的承载力计算公式,而基于机器学习的冲切承载力预测模型是未来研究的重点;需进一步开展关于受损板柱节点修复与加固方法的研究,对完善板柱节点抗冲切性能研究理论体系具有重要意义。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

河流下综放工作面覆岩破坏特征和陷落柱防水煤柱留设研究

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,对回采工作面覆岩“两带”高度、覆岩破坏特征和陷落柱煤柱留设宽度进行研究。结果结果表明:工作面顶板垮落带与导水裂隙带最大发育高度分别为18.38,93.85 m,河水对工作面不构成突水威胁;无煤柱开采时,陷落柱一侧顶板裂隙沿陷落柱胶结面向上高度发育;结合理论计算和数值模拟分析,确定煤柱宽度为35 m。工作面在留设35 m煤柱条件下安全完成回采,地表变形特征符合预期,最大下沉量达到4000 mm,回采过程中工作面未发生突水事故。结论研究结果可为类似条件下的煤层安全开采提供理论和经验支撑。

开槽侧板加强型连接梁柱节点子结构抗连续倒塌性能研究

为了优化侧板加强型节点的抗连续倒塌性能,提出了一种开槽侧板加强型梁柱连接节点形式。通过静力加载试验,得到了新型节点子结构的破坏模式、竖向抗力发展机制、应变分布、延性水平和动力承载力等。试验结果表明:钢梁翼缘在盖板附近首先开裂并向腹板外排螺栓中部延伸贯穿,导致竖向承载力快速下降为峰值荷载的20%左右。相比传统侧板加强型和圆弧扩盖板型梁柱节点,新型节点的峰值承载力分别提高了62.1%和19.6%,塑性弦转角分别提高了203.6%和25.8%。通过有限元分析得到了试件的断裂路径发展过程,进一步地通过参数化分析发现:扩大过焊孔构造对改善峰值后塑性弦转角及残余强度提升无明显作用;随着螺栓群远离钢梁翼缘起始断裂位置,最小残余强度比不断增大,但峰值后塑性弦转角呈先增大后减小的趋势;当螺栓群内移45mm时,峰值后塑性弦转角及最小残余强度比分别达到0.149rad和0.88,提高了38.2%和200.8%。

考虑“筒中筒”耦合作用的深水隔水管柱与钻柱碰摩运动规律

深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系统模型,通过分析二者间的位移与接触力,实现海洋深水钻井作业时隔水管柱与钻柱的耦合动力学模拟的建立。模拟结果表明,考虑隔水管柱与钻柱接触的情况下,海流作用和涡激作用对钻柱的动力学特征具有较大影响;海流速度增加,隔水管柱弯曲程度变大,隔水管柱的振动特征会限制钻柱运动;井口转速增加对钻柱的涡动特征影响小,但会增大钻柱与隔水管柱内壁的接触力,增大钻柱与隔水管柱的失效风险。该理论为海洋深水钻井摩阻分析提供了新的借鉴。

钢管混凝土柱-钢梁连接节点形式与研究进展

钢管混凝土结构体系中,梁柱节点的受力状态复杂,是结构体系中的关键连接部位,对结构的承载力、刚度以及稳定性能均有重要影响。对国内外钢管混凝土柱-钢梁连接节点的相关研究进行了全面的综述,总结了内加强型连接节点、外加强型连接节点、贯通式连接节点、螺栓连接节点等各类钢管混凝土柱-钢梁连接节点形式的特点和已有研究,从承载力、刚度、破坏模式、抗震性能、设计方法等方面对各类连接节点的优势和存在的问题进行了分析和归纳。旨在为钢管混凝土柱-钢梁连接节点的相关研究提供参考,促进钢管混凝土柱结构体系的研究和工程应用。

不同超高效液相系统对色谱柱柱效能测定结果的影响

目的探索GB/T 30433⁃2021中柱效能的测试参数,是否适用于高效液相色谱柱。方法比较同一超高效液相系统下,不同甲醇/水溶液流动相比例(40∶60,50∶50,55∶45),不同流量(0.20 mL/min,0.22 mL/min,0.25 mL/min,0.28 mL/min,0.30 mL/min),不同进样量(0.1μL,0.2μL)对高效液相色谱柱柱效能的影响;比较两种超高效液相系统(1290 Infinity II和APUS Plus),在两种不同色谱参数(色谱参数一∶乙腈/水溶液=40∶60,流量=0.5 mL/min,进样量=1.0μL;色谱参数二∶甲醇/水溶液=50∶50,流量=0.20 mL/min,进样量=0.2μL)下,对高效液相色谱柱柱效能每米理论板数的影响。结果同一超高效液相系统,在甲醇/水溶液比例为50∶50,流量为0.20 mL/min,进样量为0.2μL的色谱参数下,高效液相色谱柱柱效能每米理论板数的结果较优;不同超高效液相色谱系统下每米理论板数测试结果差异较大。结论不同超高效液相系统下,柱效能每米理论板数的测定结果除受色谱柱自身性能和色谱参数的影响,还与系统及检测器等柱外硬件相关。

柿竹园多金属矿地采转露采期间矿柱回采方案研究

柿竹园多金属矿前期采用阶段空场法对矿房进行开采,但并未对采空区进行充填,矿房采完后对部分矿柱抽采,形成特大空区群,导致矿山的矿柱资源回采极其困难。为了能够安全高效地回采空区群内的矿柱资源,同时减少地下开采对露天开采的影响,先对矿山的矿柱分布范围、储量和品位进行了调查分析,再对矿柱的整体回采顺序以及间柱、顶底柱的回采方案进行了研究。研究发现空区群内的间柱、底柱采用无底柱分段崩落法回采,顶柱采用大直径深孔爆破并段回采方案最为合适。所提方案有效解决了柿竹园矿矿柱回采面临的问题,有助于矿山实现在不增加或少增加采空区的前提下维持矿山由地采过渡到露采期间不降低产能的目标。

钢筋混凝土空心圆柱抗震性能

土木工程建设领域中的钢筋混凝土空心圆柱作为一种国内外常用的竖向承重柱体结构,因其内部空心的存在而极大地减小了自身重量,其抗震性能也一直广泛关注。为研究钢筋混凝土空心圆柱的抗震性能,基于abaqus建立数值模拟计算模型。通过改变钢筋混凝土柱中的空心截面直径设计参数,设计3种钢筋混凝土空心圆柱,以此来分析不同空心率的钢筋混凝土空心圆柱。结果表明,随着钢筋混凝土圆柱空心率的增大,结构极限承载能力也随之增强,其中空心率最大的钢筋混凝土圆柱RC3荷载下降段较为平缓,荷载强度较峰值顶端仅下降5.39%,承载能力下降较小,具有更好的延性和变形能力,并且能够提高结构的初始刚度和破坏刚度,增强钢筋混凝土空心圆柱的极限承载能力,有利于结构的抗震性能。

基于极限平衡理论的陷落柱防水煤柱留设研究

为有效治理含水陷落柱的导水致灾现象,以平朔井工一矿4108工作面为背景,根据井下实际地质生产条件计算防水煤柱极限平衡宽度,从理论层面初步确定防水煤柱留设宽度,同时利用UDEC软件对不同宽度的煤柱塑性破坏进行数值模拟分析。模拟结果表明:当煤柱宽度达到40 m时,煤柱内的屈服区和周边裂隙带基本保持稳定,根据煤柱稳定性对弹性区宽度应大于14 m的要求,防水煤柱宽度应留设40 m;在煤柱宽度与弹性区宽度关系上,煤柱内弹性区的宽度随着煤柱宽度的增加而增加,当煤柱宽度大于40 m时,煤柱内屈服区与塑性区的宽度已基本稳定。4108工作面采用设计的绕过陷落柱方案,优化了绕过陷落柱工序,有效降低了煤炭资源的损失。

型钢混凝土柱配钢形式研究现状与展望

为促进型钢混凝土在超高层建筑中的应用,在介绍巨型柱在超高层建筑应用状况的基础上,从实腹式和空腹式两种配钢形式论述了型钢混凝土柱抗震性能研究现状。分析表明,相比空腹式配钢形式,实腹式能更稳定地发挥型钢混凝土的性能。但部分研究表明,合理的截面设计能提高空腹式型钢混凝土型钢与混凝土协同工作效果。尚需研究具有普适性的型钢混凝土承载力理论计算方法和抗震构造措施,以发展具有施工便捷性和良好抗震性能的钢–混凝土组合构件。

钢管混凝土扁柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

为避免钢框架结构中梁柱节点凸出墙体,文章提出一种钢管混凝土扁柱与钢梁节点,采用ABAQUS有限元模拟软件建立4个不同连接位置的钢管混凝土扁柱-钢梁节点的有限元模型,分析节点在低周往复荷载下的破坏模式和抗震性能;结果表明,所提出的节点构造可以实现梁柱刚性连接,所有节点均发生梁铰破坏,抗震性能和耗能能力良好。进一步研究轴压比、竖向隔板厚度和连接构造对节点抗震性能的影响规律,结果表明:随着轴压比的提高,柱端峰值承载力随之下降;减小柱内竖向内隔板的厚度会导致柱端承载力的降低;将盖板连接改为竖向加劲肋连接后,能有效缓解节点处柱壁的应力集中现象。

局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。研究结果表明:各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。

拼接成型UHPC免拆模板钢筋混凝土柱的抗震性能

为研究超高性能混凝土(UHPC)免拆模板钢筋混凝土(URC)柱的抗震性能,选取UHPC免拆模板拼接方式和表面处理方式为试验设计参数,制作并完成了9个URC柱和1个钢筋混凝土(RC)柱的拟静力加载试验。模板拼接方式为螺栓加角钢连接、螺栓连接和环氧树脂砂浆连接;表面处理方式为光面处理、气泡膜印花处理和设肋处理,通过拟静力试验研究了模板拼接方式及表面处理方式对该类柱抗震性能的影响。此外,基于平截面假定,提出了URC柱的正截面偏压承载力计算式。结果表明:峰值荷载前,UHPC模板与核心混凝土黏结面无明显破坏,URC柱表现出良好的整体性,尤其是采用螺栓加角钢连接的URC柱,即使加载至极限位移时,也没有发生界面黏结失效破坏;与普通RC柱相比,URC柱的承载力提高了6.4%~43.3%,延性提高了11.4%~48.7%,耗能能力提高了27.7%~85.3%;三种连接方式中,采用螺栓加角钢连接的URC柱承载力最高,连接最可靠。最后,基于平截面假定提出的公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。

栋、金、步、檐——中国传统建筑落地柱称谓及身体性理论

传统建筑的术语背后隐藏着重要的历史信息,对其词义进行阐释具有重要的意义。文章基于民间乡土工匠的田野调查,同时结合历史文献资料,从建筑的身体性概念出发,对传统建筑中栋柱、金柱、步柱、檐柱等落地柱的称谓进行了词源考证,并试对其含义进行进一步的人类学解释与探索。

柱前衍生-高效液相色谱法测定巴戟天中氨基酸含量及营养价值评价

建立柱前衍生-高效液相色谱法测定巴戟天中氨基酸含量,采用氨基酸比值系数法评价其营养价值。采用盐酸水解法制得巴戟天氨基酸供试品溶液,以异硫氰酸苯酯和三乙胺为柱前衍生化试剂,采用高效液相色谱法,使用Ultimate Amino Acid色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm)以0.1 mol/L无水乙酸钠-乙腈为流动相,梯度洗脱,柱温40℃,检测波长为254 nm,测定氨基酸含量;通过氨基酸比值、氨基酸比值系数、氨基酸比值系数分等评价其营养价值,并采用系统聚类和主成分分析对其进行分类分析。结果表明,15种氨基酸线性关系良好,相关系数r≥0.9996。16份巴戟天氨基酸总含量为17.87~102.15 mg/g,均检测到15种氨基酸,其中包含6种必需氨基酸,占总氨基酸含量的14.15%~32.06%;8种药用氨基酸,占总氨基酸含量的45.20%~56.31%。限制氨基酸为苏氨酸和亮氨酸,氨基酸比值系数分为33.87~61.31。不同巴戟天样品氨基酸组成相关性显著;主成分分析提取2个主成分,累计方差贡献率为97.085%,可将16批巴戟天分为三类。该实验测定方法简单有效,可同时分离测定15种氨基酸,精密度与重复性良好,有较高的药用价值,可为巴戟天的品质分析和资源开发利用提供参考。

国内外规范“强柱弱梁”屈服机制分析与对比

对广东省地方标准DBJ/T15—92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》、我国GB50011—2010《建筑抗震设计规范》以及美、欧、日规范关于混凝土框架结构“强柱弱梁”的设计规定进行介绍,从柱端弯矩增大系数、楼板作用等各规范关于“强柱弱梁”规定的差异进行比较,指出广东《高规》在内力调整措施上与其他规范不同,在抗震性能设计中通过构件重要性系数和承载力利用系数实现结构“强柱弱梁”屈服机制,更容易调整超强地震下引人的柱梁安全系数比指标,并给出框架梁端翼缘宽度范围内楼板钢筋的具体规定,减少梁配筋量。基于各规范设计规定,结合Pushover分析及动力弹塑性分析以6层RC框架结构作为对象进行计算分析,对梁柱钢筋用量、柱梁安全系数比、梁柱损伤及耗能情况等进行综合比较,分析RC框架结构各规范关于“强柱弱梁”规定的效果,该算例广东《高规》的柱配筋量、柱梁安全系数比较大,在实现“强柱弱梁”屈服机制方面效果较好。