船闸止水材料性能劣化规律试验研究

平陆运河河口船闸受咸水入侵及船闸闸室频繁灌泄水作用,形成了受紫外光照强、氯盐侵蚀及高频干湿交替共同影响的特殊腐蚀环境。然而,船闸止水材料在这一特殊服役环境下的性能劣化规律不甚明了。为此,文章开展了针对船闸止水材料在纯紫外老化环境、紫外老化与咸水高频干湿交替环境下的加速劣化试验,研究了四类橡胶止水带(包括:普通、OMEGA、GB、超高性能止水带)材料硬度、拉伸强度、断裂伸长率以及极限弹性模量随时间的劣化规律。结果表明:纯紫外老化环境下,四类橡胶止水带材料的硬度、极限弹性模量随劣化时间呈增大趋势,拉伸强度呈先增后减的变化趋势,断裂伸长率则单调减小;紫外老化与咸水高频干湿交替环境下,四类橡胶止水带材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率均随劣化时间呈减小趋势,极限弹性模量则单调增加。研究成果可为平陆运河河口船闸结构缝止水材料的优选类型提供重要参考依据。

内河枢纽港水工钢构件锈蚀特征时空分布规律

内河枢纽港框架直立式码头下部结构多采用钢护筒、钢靠船构件、纵横撑等钢构件,钢构件具有强度高、塑性好等优点的同时也存在易锈蚀、耐腐蚀性差等问题,水工钢构件锈蚀对内河枢纽港长期运营安全存在严重威胁。为了探究水沙冲蚀条件下内河枢纽港水工钢构件锈蚀规律,依托某代表性内河枢纽港工程,开展针对其水工钢构件锈蚀程度的现场检测试验。通过对不同排架、高程、受水沙冲蚀方向等钢构件试验数据结果的详细对比分析,揭示不同钢构件锈蚀程度的时空分布规律,并提出所依托工程的水工钢构件锈蚀经验模型。结果表明:钢构件的锈蚀厚度随服役时间的增加而增大,但随着高程的增加而逐渐减小;同一高程位置处,构件迎水面的锈蚀程度相较于侧水面、背水面更严重。

船闸浮式系船柱结构受荷敏感区域研究

随着我国水运交通事业的不断发展,大型船闸的安全运行至关重要。为保证船闸内船舶的泊稳安全,实时感知船闸浮式系船柱的运行状况至关重要。浮式系船柱受荷敏感区域的确定与结构监测传感器的布设方案密切相关,然而针对该问题仍缺乏系统的研究。依托某大型船闸工程,通过建立浮式系船柱结构三维数值模型,基于有限元方法研究浮式系船柱在不同系缆力、系缆角度情况下的结构应变路径变化规律。结果表明,浮式系船柱结构受系缆力作用的敏感区位置在靠近浮式系船柱空心圆柱体与固定钢板焊接位置附近,为浮式系船柱结构受力监测传感器的安设以及后续工作提供理论支撑。

基于改进DEMATEL-ISM模型的道路拥堵下行车风险评估方法

为准确识别城市道路拥堵条件下的行车风险系统中各影响因素之间的内在联系以及该系统中的关键因素,本文提出一种改进DEMATEL-ISM的评估方法。首先,分析城市道路拥堵条件下的行车风险,选取18个风险因子;其次,运用多群体问询的调查问卷方法,并结合最大类间方差法对标准的集成决策试验和评价试验室(DEMATEL)以及解释结构模型(ISM)改进,建立城市道路拥堵的行车风险评估模型。最后,实例验证结果表明:基于改进DEMATEL-ISM模型的道路拥堵条件下行车风险评估体系能准确划分层次解释结构图的层级,与其他方法相比更加符合实际;交通密度、车头时距、停车次数、换道频次等关键链接因素对其他因素有较强联动影响,并且会增加发生交通事故或二次交通拥堵的概率。

咸潮上溯对河口船闸混凝土结构氯离子浸透的影响

由于受咸潮上溯与船闸灌泄水共同影响,在河口船闸内部将形成混掺盐水高频干湿交替的特殊腐蚀环境。该腐蚀环境相较于海洋干湿交替区域的氯盐浓度虽低,但其内水位频繁变化所造成的高频率干湿交替特征显著。针对上述特殊腐蚀环境对船闸混凝土结构中氯离子浸透的影响程度目前尚不清楚。为此,本工作通过开展由于咸潮上溯引起的盐水高频干湿交替环境下船闸混凝土内氯离子浸透试验,研究了不同氯盐浓度、干湿制度、干湿交替频率、暴露时间对混凝土内氯离子浸透深度的影响。结果表明:氯离子浸透深度随着干燥时间的增加呈现先增大后减小的变化趋势;高频率干湿交替、低浓度氯盐环境情况下混凝土内氯离子浸透深度大于低频率干湿交替、高浓度氯盐环境,表明干湿交替频率是影响氯离子入侵混凝土的决定性因素,对混凝土中氯离子浸透的影响效果较环境中氯盐浓度要更大。

内河框架式码头梁构件抗弯承载能力时变概率模型

港口码头梁构件的长期安全服役关乎整个码头结构的安全性,内河环境下由于混凝土碳化引起的钢筋锈蚀是导致码头梁构件强度退化的主要原因。位于长江上游的内河框架式码头常年处于相对湿度变化的服役环境且长期承受弯曲应力作用,将加剧码头梁构件的碳化进程,严重威胁码头整体结构的耐久性。依托长江上游某典型港口框架式码头结构,以综合考虑相对湿度变化和弯曲应力二者共同影响的混凝土碳化模型为基础,结合钢筋混凝土材料锈蚀钢筋截面积、锈蚀钢筋强度、受弯构件承载力时变模型,采用Monte Carlo随机模拟方法计算得到在设计使用年限50 a内码头梁构件抗弯承载能力时变概率分布。在此基础上经统计分析建立了内河框架式码头梁构件抗弯承载力时变概率模型,为内河港口码头结构的耐久性评估提供理论依据。

船闸浮式系船柱系缆安全监测方法研究

为保障浮式系船柱的系缆安全,依托京杭大运河某代表性船闸,针对其浮式系船柱的实际结构特点,根据数学力学基本原理推导构建了可反映浮式系船柱柱身应变信号与船舶系缆力二者之间定量关系的表达式。在此基础上,提出一套针对船闸浮式系船柱系缆安全的监测方法。为了验证该安全监测方法的可靠性,对依托船闸中的代表性浮式系船柱开展了现场试验。通过将安全监测方法所获得的船舶系缆力与传统载荷量测手段测得的系缆力值进行对比,发现二者的相对误差低于15%,表明提出的船闸浮式系船柱系缆安全监测方法具有较高的测量精度。

盐水入侵与干湿交替共同作用下船闸金属结构腐蚀特征研究

河口船闸金属结构服役于盐水上溯入侵及船闸在运行过程中由于频繁灌泄水而产生的高频干湿交替腐蚀环境,船闸金属结构(闸阀门、系船设施等)在该特殊环境下的腐蚀特征尚未知。通过开展盐水高频干湿交替下钢试样腐蚀试验,分析不同氯盐浓度、干湿制度下钢试样腐蚀形貌、腐蚀速率的变化规律。在此基础上,开展聚氨酯、环氧煤沥青、氯化橡胶防腐涂料在该特殊腐蚀环境下的适应性研究。结果表明:盐水高频干湿交替作用会显著加速钢材的腐蚀速率,其加速程度随干燥时间的增大有所减小;碳钢在盐水高频干湿交替环境中的腐蚀速率为淡水环境的5.0~6.0倍,为海洋潮汐环境的1.5~2.0倍。根据各类防腐涂料在上述特殊腐蚀环境下的宏观形貌及附着力指标实测值,结合技术经济分析,建议采用氯化橡胶类涂料作为河口船闸金属结构的防腐材料。

基于应力波的锚杆锚固质量无损检测研究进展

施工工艺、材料特性、环境与荷载长期耦合作用等因素导致岩土体中锚杆锚固结构产生锚固缺陷,对工程安全构成潜在威胁。对在役锚杆锚固结构开展无损检测是进行锚固质量评估、锚杆质量补强的重要环节。应力波法适应强、发展快,是锚杆锚固质量无损检测技术采用的主要方法。从基于应力波法的锚杆锚固质量无损检测理论、室内模型试验、应力波激振与接收、信号处理与分析、数值模拟方面对国内外锚杆锚固质量无损检测技术研究现状进行了综述。研究表明:中国锚杆锚固质量无损检测技术研究起步晚,但发展迅速;现有锚杆锚固质量无损检测技术较为成熟,可实现黏结型锚杆杆体长度及灌浆密实度检测,但其中仍存在不足,限制了锚杆检测精度与检测长度;针对老旧锚杆服役状态的无损检测方法也较少报道,仍需开展研究。最后结合未来发展趋势对未来可能发展的方向进行了展望,后续研究中,应进一步改进与完善现有理论,研发与升级无损检测技术与设备,拓展锚杆锚固质量无损检测技术适用范围。同时,应构建基于无损检测技术的锚杆服役状态智能评价体系并提出锚杆剩余寿命预测方法。

移动式海上基地连接构件恶劣海况下水动力响应

以移动式海上基地(MOB)作为研究对象,提出其柔性连接构件在恶劣海况下的动约束力简化计算方法,并采用该方法计算、分析了MOB连接构件动约束力随不同参数的变化规律。该算法采用修正后的Morison方程替代势流理论计算MOB所受波浪力,对目前常用的计算方法进行了简化。将该算法与基于势流理论算法的计算结果进行对比,验证了该算法的正确性与合理性。采用该算法计算了不同海况等级、波浪入射方向、连接构件刚度条件下的MOB柔性连接构件动约束力,结果表明:在x方向上动约束力随浪向角的增加而减小,在y、z方向上动约束力随浪向角的增加先增加后减小;海况等级越高连接构件动约束力越大;随着连接构件刚度的增加动约束力近乎线性递增;相同条件下不同连接构件受力较均匀。

竖向弹性地基梁法与假想嵌固点法在砂性地基高桩码头设计中的应用

研究了在砂性地基中采用竖向弹性地基梁法和假想嵌固点法分别定义桩土间相互作用的边界条件。以某港口工程项目为例,运用SAP2000结构分析软件,计算、比较并分析了这两种方法模拟桩土相互作用时码头横向排架中各桩的桩身变位和弯矩值。结果表明:在砂性地基中(桩为摩擦桩的情况),以假想嵌固点法计算得到的结果作为设计依据的做法偏危险;建议采用竖向弹性地基梁法,此法更为安全可靠。

基于直线电机的“章鱼”型波浪能发电装置

在比较现有波浪能发电技术优缺点的基础上提出一种基于直线电机的"章鱼"型波浪能发电装置。以我国东海海区浙江省海域为例,当触脚功率为10 kW,平均水深为10 m,100 m长的海面沿线上,定量计算得到5个装置的理论波能利用率约63%。同时,该装置具有结构简单、有功功率高以及安装维护方便等优点,在波浪能领域具有广阔的应用和发展前景。

外海固定式泊位船舶系缆力评估方法论述

鉴于船舶系泊安全问题在港口码头设计中具有十分重要的意义,文章总结了国内外部分学者对外海固定式泊位大型船舶系泊安全问题的研究成果,综合论述了在外海波浪单独作用,波浪和水流共同作用,风和水流共同作用以及风、浪、流综合作用的自然条件下,各大型船舶系缆力的理论分析、模型试验、数值模拟评估方法。为大型外海固定式码头结构优化设计,船舶系缆设施整体布局,船舶系泊安全问题等方面提供有意义的参考。

基于浮体Morison方程的半潜式超大型浮式结构波浪力简化计算方法

文章研究了半潜式超大型浮式结构中移动式海上基地（MOB）在高海况随机波作用下波浪力的简化计算方法。基于修正后的浮体Morison方程,理论推导得出了MOB结构波浪力的计算公式。以MOB结构＂三模块模型＂为例,研究其在6级海况条件下基于Bretschneider谱模拟的随机不规则波中浪向角变化在0°~90°范围内,各模块的波浪力—历时规律,将简化算法的计算结果统计值与势流理论的结果进行对比,并对二者进行误差分析。结果表明,运用简化算法得到的MOB波浪力统计结果与势流理论的结果吻合程度高,且二者之间的相对误差在工程允许的范围之内,可充分验证简化算法的正确性、合理性与可行性。文中提出的算法相比于势流理论更加简单,建议在结构初步设计阶段运用该方法,可高效评估大量不同工况下MOB结构的波浪荷载,研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应研究奠定基础。

碳化再生骨料对港口再生混凝土力学强度及耐久性能的影响

再生骨料的自身属性(颗粒粒径、含水率等)是影响其碳化改性效果的重要因素之一。通过开展再生骨料的加速碳化试验,研究颗粒粒径、含水率对碳化再生骨料质量增益、碳化率、表观密度、吸水率等物理性能的影响。制备得到包括天然骨料、普通再生骨料、碳化再生骨料的混凝土试件,通过测试其抗压强度、RCM氯离子扩散系数,探究碳化再生骨料对再生混凝土力学强度及耐久性能的影响。结果表明,粒径较小的再生骨料颗粒碳化效果最优,烘干状态下再生骨料碳化率较自然状态更高;由于碳化产物对再生骨料孔隙的密实作用,降低了碳化再生骨料的吸水率,相较于普通再生骨料混凝土,碳化再生骨料混凝土的和易性、力学性能和耐久性能均得以改善。

钢筋对混凝土中氯离子扩散的阻挡效应预测模型

为了从细观本质上定量分析钢筋对混凝土中氯离子扩散的影响程度,通过开展人工模拟海洋潮汐环境干湿交替作用下混凝土和钢筋混凝土试件中氯离子自然扩散室内物理试验,得到不同扩散时间下试件中氯离子的含量分布.在此基础上,基于细观图像技术定量研究了钢筋间接阻挡效应对氯离子扩散系数的影响.以Fick第二扩散定律误差函数解析解为基础,通过引入钢筋的间接和直接阻挡效应系数来对其进行修正,建立了考虑钢筋阻挡效应的混凝土中氯离子含量预测模型.模型预测值与试验实测值吻合良好,验证了预测模型的正确性.

梁滩河流域污染原因分析及改善措施探讨

在众多污染因素中,农业非点源污染比重最大,其次是工业点源污染,城镇化集中生活污水的影响相对较小。结合流域实际情况,提出畜禽代谢产物资源化利用、兴修污水处理厂、建造人工湿地和修筑稳定塘等改善措施,为改善梁滩河流域污染现状提供相应的参考。

三角靠船钢管桩簇在斜向船舶撞击力作用下的受力分析

针对小型船舶的斜向靠泊问题,根据英国标准Maritime Structures-Part4：Code of practice for design of fendering and mooring systems （BS 6349-4：1994）得到了该情况下船舶撞击能量的计算方法.以广州珠江某码头中三角靠船钢管桩簇为例,探讨该结构在不同角度斜向船舶撞击力作用下的桩身性状变化规律,结果表明：当船舶斜向靠泊时,沿切向的撞击力不可忽略;对于该工程实例中的钢桩簇而言,船舶撞击力合力、桩身最大应力以及桩项最大位移随船舶撞击角度的变化均呈现出“先增后减”的趋势,计算得到该工程实例中斜向靠泊的最不利船舶撞击角度参考值约在20°～22°.建议在类似工程设计时应充分考虑到船舶斜向靠泊问题的重要性,保证结构的使用安全.

三峡水库坝前至万州区段干流水质情况分析

研究三峡水库坝前至万州区段干流水质情况。结果表明,研究区内水质情况总体较好,沱口、官渡口断面Ⅲ类及以下水质比例约占全年80%以上,Ⅱ类及以下水质所占比例逐年上升。说明该区内水质正逐年变好,区内城镇生活垃圾散排量逐年减小,城镇生活污水较工业废水对水质影响略大,2006～2009年4年来废水排放总量变化较小,城镇生活污水中的COD和NH3-N排放量逐年略有降低,船舶污水中主要水质污染物百分比正逐年减少,各水质污染源头得到了有效控制。

随机波作用下半潜式超大型海上浮式基地时域动力响应简化计算方法

基于半潜式超大型浮式结构"刚性模块-柔性连接构件"计算模型,以其中典型的移动式海上基地(Mobile Offshore Base,MOB)作为对象,研究该结构时域动力响应的简化计算方法。经理论推导得到D'Alembert动力学平衡方程中MOB运动的各水动力系数矩阵、波浪激励力矩阵及连接构件约束力矩阵内各系数的简易计算公式。以"三模块模型"MOB为例,探讨其在6级海况浪向角在0°~90°变化时,各模块的动力响应位移随时间的变化规律,并统计其最大值与文献资料中的实测结果进行对比。经研究表明:运用本文理论模型和简化算法的数值计算结果与文献中的实测数据能够相互吻合,可验证本算法的正确性、可行性与合理性,研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应分析提供一定的理论支撑。