板状燃料组件非线性振动特性

设计1个能模拟堆芯燃料组件工作环境和力学边界条件的台架,研究板状燃料组件的非线性振动行为。对安装在振动台上的系统进行白噪声随机激励,得到燃料组件响应-激励关系不同方向、不同介质、不同振级共42种工况的系列曲线。试验结果表明:随着激励振级加大,板状燃料组件的第一阶共振频率减小;板状燃料组件在水中的第一阶共振频率远比在空气中的小,且非线性特性仍呈软弹簧特性;板状燃料组件在环境中的振动阻尼大,能大大抑制抗震响应。

高液限膨胀性黏土基桩工作性状的离心机试验研究

通过离心机试验研究高液限强膨胀性黑棉土地基中4根模型基桩在浸水条件下桩头位移和桩身轴力的变化规律,考虑的影响因素包括桩长、桩头荷载以及是否采用隔胀措施。通过自主设计制作的离心机内降雨装置和模型土层中的渗流通道实现黑棉土地基浸水条件。试验发现,黑棉土浸水后对桩身轴力的影响分为两阶段:前期土体刚度降低阶段,黑棉土遇水刚度降低后能提供的摩阻力明显降低,使得桩身轴力增大;后期胀拔阶段:黑棉土遇水膨胀隆起,对桩基产生向上的胀拔力,桩身轴力减小。此外,浸水引起的桩头位移变化与桩顶受荷情况密切相关:未受荷桩发生上拔位移,而荷载为625 k N的桩发生沉降位移。在桩周采取隔胀措施可以削弱甚至消除黑棉土变形对桩基的不利影响。

基于FELA的随机场方法在考虑降雨入渗的边坡开挖稳定性分析中的应用

黑山共和国南北高速公路项目部分路段处于复理石地区,降雨集中、空间变异性显著且分层分布的岩土体给道路边坡施工带来了挑战。条分法、常规有限元法等确定性分析方法不能考虑岩土材料的不确定性,给出的具有唯一性、确定性的结果不能反映边坡稳定的不确定性。以该工程某边坡为例,采用有限元极限分析方法(FELA),考虑岩土材料强度的空间变异性,利用上下限解法得出安全系数的分布区间。由勘察资料得到材料均值、标准差和空间相关长度并重建描述抗剪强度指标的二维随机场,同时考虑开挖岩层的节理分布,分析边坡在分级开挖过程中,各施工步骤的稳定性和破坏模式。与有限元分析结果相比,随机场条件下,部分情况开挖阶段安全系数低于限值,并出现局部破坏和整体破坏两种形式。结合不饱和土理论,模拟暴雨情况下雨水的入渗深度并在饱和区采用降低后的强度参数重新计算。通过蒙特卡洛模拟,得到各工况下安全系数、滑动体体积、挡墙弯矩和锚杆内力的概率密度分布函数。挡墙结构约束土体的变形,使得破坏模式趋向于整体破坏,安全系数分布区间变小。锚杆能带动更多土体进入工作状态,同样约束安全系数分布区间。旱季施工与雨季施工边坡破坏区域不同,同等支护条件下,雨季边坡安全系数分布区间更大,且均值明显降低。

强膨胀土——桩基相互作用及隔胀效果数值模拟

黑棉土是一种强膨胀土,其受湿度变化影响呈现很强的胀缩特性,对桩基的承载力和变形不利,易导致断桩等多种问题。本文建立了强膨胀土桩基有限元模型,分析了胀缩条件下桩基内力和位移的变化规律,与桩土共同作用解析解对比,验证了数值模型的有效性并解释离心机试验现象。利用该模型进行参数分析,指出黑棉土胀缩对桩的不利影响及工程中采用隔胀措施的必要性,进而模拟局部换填和界面隔胀措施。结果表明:浅表层黑棉土适合采用局部换填隔胀,换填宽度宜不小于膨胀土厚度;深厚层黑棉土适合采用双层分离式隔胀,隔胀套管应保证界面折减程度达到土体参数的30%且布置至黑棉土和普通土分界面附近;桩基承台底部宜增加柔性垫层,预留胀缩空间。

砂土地基超长大直径钻孔灌注桩现场温度试验分析

在砂土地基超长大直径钻孔灌注桩施工中,水泥水化会释放大量热量,引起砼结构内部温度快速变化。为研究砂土地基超长大直径钻孔灌注桩施工中的温度场变化,文中通过布置温度传感器现场监测加蓬PO项目试桩在施工过程中的温度变化,得到了同一位置竖直方向上不同高度监测点温度随时间的变化,分析了砂土地基超长大直径钻孔灌注桩温度随时间变化的规律。

肯尼亚内罗毕南环线黑棉土的矿物学特征分析

以肯尼亚内罗毕南环线公路工程为依托，对黑棉土的矿物组成、化学成分、电子探针及微观结构进行了分析。结果表明：黑棉土Fe2O3含量是广西宁明黑色膨胀土的3倍，Na2O和CaO含量是宁明黑色膨胀土的5-8倍，而K2O含量只是宁明黑色膨胀土的1/3；黑棉土中皂石含量达41.37%，伊蒙混层矿物10.64%，造岩矿物以石英、长石为主，约24.30%，含水矿物（沸石）含量8.33%；高含量的黏土矿物及沸石相是黑棉土水化膨胀性强的重要原因。

复理石顺层边坡最危险岩层倾角及简化的单一层面模型

最危险岩层倾角为0°~90°范围内使边坡安全系数最小的岩层倾角,该倾角是对顺层边坡稳定性最不利的岩层产状。以由岩块和岩层面组成的层状边坡为分析对象,采用有限元极限分析法的隐式节理模型分析了不同坡角对应的最危险岩层倾角。结果表明:最危险岩层倾角随坡角的增大而增大,对应安全系数的变化规律相反,最危险岩层倾角下的破坏均为整体顺层滑移破坏;通过极限平衡法得到最危险岩层倾角的理论公式,计算结果与有限元极限分析法偏离不超过2%;在众多岩层面中,对缓倾顺层边坡稳定性起决定性作用的为过坡脚的层面,采用单一层面简化模型得到的边坡破坏模式与常规模型相近,安全系数偏离不超过3%,缓倾顺层边坡可利用此模型进行简化的边坡稳定分析。

英德北江三桥健康监测系统设计

桥梁健康监测系统结合桥梁结构、计算机技术、网络技术、通信技术等多个学科,通过对桥梁结构状态的监测与评估,为桥梁工程在特殊气候、交通条件下或运营状态严重异常时发出预警信号,为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。结合英德北江三桥项目设计实例,介绍了健康监测系统的发展现状,系统设计功能、设计目标、系统构成及结构健康评估系统,其中对传感器的选择及测点布置、系统健康状况的评估和状态分析进行了详细说明,最后对健康监测系统的不足进行了说明。

砂土地基钻孔灌注桩轴心温度场及应变试验研究

通过加蓬Ogooué特大桥砂土地基钻孔灌注桩温度及应变试验,研究了桩基轴心温度场及应变分布与发展规律。结果表明:桩基轴心不同深度的轴向与径向水化热温度包括诱导、快速升温、缓慢升温、迅速降温和缓慢降温5个发展阶段;混凝土初凝至终凝阶段温升速率最大,终凝后8～12h达到温度峰值,进入缓慢降温阶段后桩基轴心温度最终与环境温度接近;水化热对桩基轴向方位温度场影响较小,最大温差1.1℃;建立了温升与温降阶段温度与龄期关系的Boltzmann及指数式模型,计算结果与试验结果吻合较好。桩基轴心同一位置达到应变峰值的时间相对温度峰值具有滞后性,且轴向方位的应变峰值滞后时间随深度增加而增加,轴向最大应变值在相同的水化热温度作用下随深度增加而减少,但轴向残余应变随深度增加而增大。

黑棉土土工试验及改性研究

由于黑棉土(粘土矿物含量较高的一种黑土)具有较强的水化膨胀特性,在土木工程项目建设中必须对其进行妥善处理,方能适用于路基建设。针对肯尼亚地区某建筑工程中的黑棉土,进行了相关土工测试,给出了自由膨胀率、液塑限、电导率、pH值、含水率及有机质含量的测试结果。选用氧化钙(CaO)、火山灰、氢氧化钙(Ca(OH)_2)、硫酸钙(CaSO_4)、九水偏硅酸钠(Na_2SiO_3·9H_2O)、氯化钠(NaCl)对其进行改性,表明CaO+火山灰改性黑棉土在上述土工指标上有明显改善。

基于胀缩总率的黑棉土分类研究

黑棉土是一种膨胀性很强的高液限黑色黏土,因为对黑棉土胀缩性认识不到位,给当地工程项目带来了严重的危害。以肯尼亚某项目黑棉土取样为依托,采用了理论分析和室内试验的手段,进行了大量微观和土工试验,分析出涨缩总率与蒙脱石和阳离子交换量具有很好的相关性,最后通过理论分析,确定了黑棉土的判别应从膨胀和收缩两方面共同入手,其指标应以胀缩总率为控制指标。

天然石墨利用现状及石墨制品综述

作为战略性资源,天然石墨具有热膨胀系数小(1×10^(-6)~3 0×10^(-6)K)、导热系数大(1 2 9 W m^(-1)K^(-1))、耐高温、良导电性(电阻率8×10^(-6)~1 3×10^(-6)Ωm)、超高润滑性(摩擦系数0.0 8~0.1 6)、可塑性、高的化学稳定性以及优良抗热震性等特性,是一类重要的矿物材料.其广泛应用于机械、冶金、石油化工、轻工、电子、电器、国防、军工、航天等国民经济各个领域,被誉为'万能'非金属材料之一.我国是石墨矿产资源大国,本文基于我国近年来在石墨矿产资源勘探、矿山加工工艺、生产消费及对外贸易等领域的数据,给出了天然石墨的综合利用现状分析,围绕石墨矿精纯、石墨制品深加工、石墨在国民经济及新兴产业等领域的应用展开讨论,内容涉及膨胀石墨、氟化石墨与石墨烯三类最重要的石墨制品.重点分析了我国进口石墨制品的生成加工、技术革新及与发达国家之差距等问题,系统介绍了石墨资源的综合利用进展.最后,基于石墨制品及无机非金属学科化发展趋势,给出石墨科学的未来发展方向.

损伤识别的模态数据异常值分析方法

为探讨通过实测模态数据识别混凝土梁损伤的可行性,采用异常值分析方法,提出了通过判断实测低阶模态参数是否偏离正常状态来确定结构是否发生损伤的单参考点方法。针对结构状态连续监测的情况,提出了更具鲁棒性的逐次参考点异常值分析方法。预制了一根16m长的钢筋混凝土梁,并对健康状态和多种已知人工损伤状态下的梁结构进行了实验模态分析。实验数据的异常值分析结果表明:基于模态数据异常值分析的损伤识别方法,不仅能识别出钢筋混凝土梁的损伤,而且对损伤还很灵敏,甚至能检测出小于1%的微小损伤;逐次参考点分析方法能追踪钢筋混凝土梁累积损伤的过程。

考虑膨胀土地基膨胀率和刚度沿深度变化的桩-土共同作用解析解

膨胀土地基中,土的膨胀率和刚度沿深度变化明显:较深位置的膨胀土应力水平较高,一方面遇水的膨胀率较小,另一方面土的刚度较大。该文基于桩-土相互作用机理,利用荷载传递法推导了考虑膨胀土沿深度膨胀率减小、刚度增加的单桩理论求解方程,并得到了级数形式的解析解。理论解与现场和模型试验数据符合较好,尤其是轴力沿桩身发展的模式。之后该文在膨胀土层的平均膨胀率和平均模量不变的前提下,分析了不同膨胀位移分布模式和刚度分布模式对桩受力和变形的影响,发现若按传统的土沿深度膨胀率和刚度为常值计算,将过高地估计单桩的轴力和位移。利用此解析解还讨论了膨胀土中桩的临界压重。

东非地区黑棉土工程特性和桩基病害处理

东非地区黑棉土是一种强膨胀性土,它的胀缩变形易导致建筑物地基、道路路基、边坡、桩基础等结构受到严重破坏,工程问题突出。结合文献调研,对膨胀土尤其是黑棉土的研究历史、分类标准、工程特性进行了综合介绍。根据国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GB 50112—2013)对东非地区黑棉土的自由膨胀率进行了测试,并采用扫描电子显微镜对其微观结构进行了观测。结果表明,东非地区黑棉土的自由膨胀率可达205%,干湿循环后黑棉土的膨胀性能下降;黑棉土微观结构使其具有更强的膨胀性,属于强膨胀土。另外,也调研并分析了黑棉土对桩基的不利影响,提出了相应的工程处理措施。

黑棉土力学特性和单桩承载特性试验研究

黑棉土是一种特殊的强膨胀土,为避免其胀缩导致的基础和结构损坏,需研究其力学特性及桩基承载特性。首先通过室内试验测定黑棉土的有荷膨胀特性、侧限压缩特性和剪切特性。试验结果表明,当上覆压力由0k Pa增加到300k Pa时,土体的有荷膨胀率从36.6%减小至3.3%;含水率增大时,土体平均侧限压缩模量和抗剪强度均减小;含水率为52.0%的黑棉土在较大剪切位移(6mm)时的黏聚力较峰值强度下的黏聚力下降70%。之后通过离心机试验比较不同含水率的黑棉土地基中单桩的承载特性发现,相比含水率为23.0%的黑棉土地基,含水率为52.0%的黑棉土地基中单桩的刚度和承载力均明显降低,桩端阻力的下降尤为明显。建议在工程桩基设计中,湿化下黑棉土的摩阻力宜采用大剪切位移下土体抗剪强度。