干旱半干旱区典型林分持水性能比较研究

[目的]水分供给是制约干旱及半干旱区发展的决定因素,科学评估干旱半干旱区典型林分的持水性能是规划防护林建设,调控林分结构与进行树种选择的重要依据。[方法]以库布齐沙漠鄂尔多斯造林总场内5种典型人工林为研究对象,利用野外收获法与室内浸水法分析林冠层、林下植被层、枯落物层及土壤层持水性能,引入模糊物元模型,结合欧式贴近度对不同林分持水性能进行定量评价。[结果](1)不同树种间林冠持水能力差异显著,表现为杨树旱柳混交林>榆树林>杨树林>沙柳林>樟子松林,林分持水量介于2.36~9.98 t/hm^(2)。(2)各林分林下植被的持水量介于0.84~3.66 t/hm^(2),生物量介于1.33~3.92 t/hm^(2),生物量表现出与持水量相同的变化趋势。(3)枯落物持水量介于1.96~29.25 t/hm^(2),生物量介于1.43~13.62 t/hm^(2),对数函数和幂函数可较好表现枯落物的动态持水量和动态吸水率。(4)各林分间土壤毛管持水量介于543.80~645.71 t/hm^(2),饱和持水量介于562.87~694.78 t/hm^(2),杨柳混交林土壤容重低于其他纯林,同时孔隙度比其他林分高。(5)欧式贴近度大小排序为杨柳混交林(0.805 6)>沙柳林(0.387 7)>榆树林(0.374 7)>杨树林(0.357 2)>樟子松林(0.163 2),欧式贴近度越大,林分持水性能越强,5种林型中杨柳混交林持水能力最强,樟子松林最差。[结论]建议未来经营干旱半干旱区人工防护林建设中,适当提高混交林比例,并尝试通过更多林分合理搭配进行防护林建设保护。

基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这2种规范对于FPSO风载荷计算的适用性。[方法]建立具有通用型上部模块的某30万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩。[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差13.6%和24.5%。[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考。

基于能量管理的长江船舶柴电混合动力系统设计与优化

本文以一艘长江散货船为研究对象,从柴电混合动力系统的优化与设计出发,基于模糊识别与优化控制理论,通过制定运行模式判别方法与动力分配优化控制策略构建柴电混合动力船舶的能量管理系统.结合长江复杂工况下的航段划分,以提高船舶经济性与绿色性为目标,开展基于能量管理的柴电混合动力系统设计方案评估与分段航速优化.在船舶往返航程内燃油消耗量与碳排放量最小的情况下,获得了柴电系统的最优选型设计方案以及各航段的最佳经济航速,实现了柴电动力能源经济高效的综合利用.

电针联合中药外敷治疗特发性面神经麻痹的临床疗效观察

[目的]评价电针联合中药外敷治疗特发性面神经麻痹的临床疗效和安全性。[方法]符合纳入与排除标准的180名特发性面神经麻痹患者按1∶1∶1比例被随机分为治疗1组、治疗2组和对照组,治疗1组采用电针治疗,治疗2组采用电针联合中药外敷治疗,对照组采用西药口服治疗,3组患者均接受3周的治疗。主要结局指标为Sunnybrook面部分级系统(SFGS)评分,次要结局指标为House-Brackmann分级量表(HBGS)评分,Nottingham System评分和不良事件发生率。[结果]164人完成了3周的治疗,其中治疗1组56例,治疗2组53例,对照组55例,3组患者的基线特征一致。治疗3周后,3组患者的SFGS评分、HBGS评分和Nottingham System评分均优于治疗前(P<0.01),且治疗2组的各评分优于治疗1组和对照组(P<0.05),差异均具有统计学意义;研究过程中3组患者均未出现不良反应。[结论]电针联合中药外敷是一种安全有效的特发性面神经麻痹治疗方案,可以促进面神经功能的恢复,为进一步改善特发性面瘫患者的预后提供了新的治疗思路。

预应力混凝土连续刚构桥零号块混凝土水化热温度控制

针对某预应力混凝土连续刚构桥零号块浇筑时,由于工期原因无法采用分层浇筑方式而使用一次性浇筑方式所产生的水化热温控问题,提出在零号块的内部空心部分设置贴合内壁的大体积降温水箱为主的方法,以达到控制零号块混凝土水化热温度的目的。首先,采用MIDAS/FEA有限元软件对零号块进行水化热温度场及温度变化的数值模拟。然后,根据模拟结果设计零号块温度测量系统,实时观测零号块混凝土的温度变化。通过对比各个测点温度的计算值和实测值,发现新的温控方法能够有效地将温升峰值控制在76℃以内,最大里表温差控制在20℃以内。

基于SMOTE算法的船体结构极限状态代理模型研究

建立典型集装箱船舱段结构参数化有限元模型,基于SMOTE过采样算法,增加样本数据中失效面附近样本点的数量,分别采用BP神经网络、径向基神经网络以及支持向量机三种代理模型技术,结合十折交叉验证法调试模型参数以提高模型的泛化能力,完成构建船体舱段结构极限状态代理模型并对其进行测试与分析,获得了效果与泛化能力均较为优良的船体结构极限状态高精度代理模型.结果表明:经SMOTE算法处理的样本数据结合BP神经网络代理模型技术,能够在不增加有限元计算任务量的同时提高船体结构极限状态代理模型的精度.

土石混合体三轴剪切试验及三维多重剪切边界面模型

土石混合体是介于离散和连续介质之间的特殊地质材料,其颗粒分布特征和力学特性是控制土石混合体高填方工程稳定性的重要因素。以白鹤滩水电站库区象鼻岭移民安置点防护堤工程为依托,利用大型三轴试验仪,对两种土石混合体填筑料在3种不同围压条件下进行固结排水剪切试验,分析了土石混合体的偏差应力和体积应变随轴向应变的变化规律以及剪缩和剪胀特性。在此基础上,根据粒状土的临界状态和边界面弹塑性理论,引入了适合于土石混合体的临界黏聚力和状态参数,并基于空间随机分布微观剪切结构,建立了土石混合体状态相关三维多重剪切边界面模型。通过模型模拟结果与三轴剪切试验结果的比较,验证了该模型能够合理地描述土石混合体在低围压下的应变软化和剪胀特性,以及在高围压下的应变硬化和剪缩特性。

高烈度区输水泵站地下结构地震易损性分析

为开展某输水泵站地下钢筋混凝土结构的地震易损性评估,文中采用钢筋混凝土纤维模型和土体弹塑性本构关系,建立了输水泵站地下钢筋混凝土结构的非线性有限元模型。应用增量动力分析方法,按一定比例调整地震动加速度峰值,计算了地下结构在不同强度地震动作用下的弹塑性动力反应。以最大层间位移角和最大抗剪承载力比作为结构的两个性能指标,通过响应面法构建了地下结构在极限状态下的响应面。采用验算点法、均值一次二阶矩法和蒙特卡罗法,计算了地下结构在不同强度地震动作用下的条件失效概率,确定了地下结构的易损性曲线,并对其进行了地震易损性评估。

饱和砾性土不排水动力强度及变形特性试验

砾性土的动力强度和变形特性是分析砾性土地基及其构筑物地震永久变形的基础。本文采用大型动三轴仪对饱和砾性土进行不排水循环三轴试验,系统地研究了两种砾性土在循环加载条件下的不排水强度和变形特性,探讨了循环应力比、平均固结应力、固结应力比、初始孔隙比和循环次数对砾性土变形和超静孔压特性的影响。试验结果表明:砾性土的累积轴向应变和超静孔压比随循环应力比、平均固结应力和初始孔隙比的增大而增大,超静孔压比随固结应力比的增大而减小;当循环次数小于20时,固结应力比对累积轴向应变的影响较小,而当循环次数大于20时,累积轴向应变随固结应力比的增大而减小。根据试验结果,建立了考虑平均固结应力、初始孔隙比、循环次数和累积轴向应变影响的不排水动力强度和超静孔压经验模型,其计算值与试验结果比较吻合,说明该模型可以较为准确地描述循环荷载作用下砾性土的不排水动力强度、超静孔压和累积变形的变化规律。

库布齐沙漠人工林的水源涵养能力

[目的]针对库布齐沙漠东段护林站内人工林进行林下枯落物与土壤水文功能研究,科学计算该区人工林的各项指标综合权重值,确定人工林枯落物及土壤的水文效应与水源涵养能力,为该区和相关沙区退沙还林的定向抚育提供理论指导。[方法]以库布齐沙漠鄂尔多斯造林总场内5种常见人工林为研究对象,利用野外实测与室内浸泡进行枯落物及土壤持水性能研究,采用层次分析法(AHP)与熵权法(EWM)相结合对林分水源涵养能力综合评估。[结果](1)各林分枯落物厚度介于6.56~22.2 mm,蓄积量介于1.44~13.62 t/hm^(2),拦蓄能力表现为:杨树旱柳混交林>杨树林>樟子松林>3 a沙柳林>8 a沙柳林。(2)枯落物的最大持水深与其干质量呈线性关系,各林分最大储存约1.36~2.04 L降水,表明枯落物最大持水能力主要取决于枯落物干重量,而树种、树龄、气象等相关因素通过影响枯落物干重量间接影响持水能力。(3)对数函数和幂函数可较好表现枯落物的动态持水量和动态吸水率。(4)随着土层深度增加,各林分土壤饱和持水率、毛管持水率与总孔隙度基本呈现下降趋势,土壤容重基本呈现上升趋势。(5)林分水源涵养能力杨柳混交林高于其他林分,杨树林与樟子松林水源涵养能力相近,沙柳林最低。[结论]未来在沙漠地区人工防护林建设中,优先培育混交林,并通过考虑树种间水源涵养差异开展更科学的退沙还林规划。

可液化场地输水泵站地下结构抗震性能分析

土层液化是引起地下结构在地震中遭受破坏的重要原因之一.文中以某可液化场地中的输水泵站地下钢筋混凝土结构为研究对象,利用OpenSees中的钢筋混凝土纤维模型和土体弹塑性本构关系,建立了考虑土—结构相互作用的非线性有限元模型.采用固—液两相全耦合有效应力法对可液化场地土—结构体系进行动力分析,研究了场地土和结构的地震响应及结构抗震承载性能.结果表明强震引起结构两侧土体液化,导致周围土体和结构产生较大的水平变形,其中土体的最大剪应变约为2%;边墙与中板和底板交接处的内力较集中,部分墙板呈现较强的非线性弯曲变形特征;结构的抗剪需求能力比和层间位移角均在规范限值范围内,满足强震作用下的抗震性能要求,为同类工程设计提供参考借鉴.

地震弱化土石混合体地基单桩p-y曲线

为研究不同强度地震作用下土石混合体地基中的桩-土相互作用力学行为,文中以白鹤滩水电站库区某高桩码头建设工程为背景,根据现场试验获得的土体参数建立了桩-土相互作用有限元模型。通过数值模拟分析,研究了土石混合体地基中桩周水平土抗力与桩身水平位移之间的关系,分析了土体等效动剪切模量对p-y曲线初始刚度和桩周极限土抗力的影响。利用Davidenkov函数,引入等效地基模量,建立了地震弱化土石混合体地基的单桩p-y曲线模型。将文中模型的计算结果与有限元数值模拟和现场试验结果进行了比较,表明模型能够有效模拟不同强度地震作用下土石混合体地基的p-y关系,从而验证了模型的合理性。

不同滑坡推力模式下新型变截面抗滑桩数值分析研究

由于我国山区地带常发生滑坡等自然灾害,因此山区地带工程,如:道路边坡、公路路基等工程,常采取工程措施加固。抗滑桩作为防止滑坡的有效工程措施,具有较高的研究价值。近年来,由于机械施工的参与,出现了变截面抗滑桩,其悬臂段一半为矩形截面,锚固段则为圆形的抗滑桩。相较于传统等截面抗滑桩,变截面抗滑桩受力特性更为复杂,其在滑坡推力作用下的响应也有所不同。本文从不同滑坡推力模式出发,利用MIDAS GTS NX建立不同截面抗滑桩有限元分析模型对结构进行数值分析,以研究不同截面的新型抗滑桩的外表应力及钢筋应力、桩周土压力、桩体位移结果等荷载效应值及规律,为后续工程建设选择抗滑桩提供参考。

粘改剂在提篮系杆拱桥混凝土灌注中的应用

将粘改剂应用于提篮系杆拱桥提篮拱混凝土中,利于灌注施工,通过不同粘改剂掺量的调整,研究混凝土拌合物的性能,当粘改剂掺量为6%时候拌合物性能最佳,混凝土不离析、不泌水。粘改剂的掺量不影响混凝土的竖向膨胀率,混凝土能够自密实成型,内部结构骨料分布均匀,56 d抗压强度达到69.2 MPa,满足施工要求。

穿沙公路沙柳防护带平茬恢复期辅助沙障设置模式优选

为防止穿沙公路路侧地表和路面在沙柳防护带平茬恢复期内被风蚀和沙埋,设置纱网沙障予以防护,并探究其发挥阻、输沙能力的最优设置模式。在沙柳防护带迎风侧,设置不同距离和角度的纱网沙障,对各模式下的风速和输沙率进行观测,计算粗糙度并分析。研究结果表明:设置距沙柳防护带不同距离的纱网沙障,风速流场等值线分布不同,其中距离为3倍障高时风速降低和恢复的速率较其他两个距离更快,且风速衰减幅度最大点所对应位置在沙柳防护带范围内;沙柳防护带内地表粗糙度均大于旷野(7.33倍以上),设置角以45°为最优;减少输沙率随纱网沙障设置角度的增加而减小,且均大于88.08%,距离为3倍障高时各角度减少输沙率均值为89.14%,对近地表风沙流控制效果最为明显。综合对比分析,纱网沙障最优设置模式为:沙柳防护带迎风侧3倍障高处,与地面夹角45°。

毛乌素沙地沙柳枝条茎流特征

为探究沙柳(Salix psammophila)茎流速率和日蒸腾量的变化规律以及环境因子对沙柳茎流速率的影响,选取1龄(1a)、2龄(2 a)和3-5龄(3-5 a)沙柳单枝为研究对象,采用基于热平衡原理的包裹式茎流仪EMS 62和HOBOU30小型气象站对沙柳的茎流速率及其周围的气象因子进行连续同步观测,分析沙柳茎流日变化及气象因子对茎流速率的影响。结果表明,不同天气条件下,不同林龄沙柳的日茎流速率变化规律基本一致,均呈"几"字形曲线。沙柳茎流与太阳辐射(R)、空气温度(t)和水气压差(vp)的变化具有不同步性,两种天气下,夜晚均存在茎流但是白天茎流启动时间不一样。晴天沙柳枝条日累积茎流量表现为3-5 a>2 a>1 a,三者间差异显著;雨天条件下日累积茎流量大小顺序为2 a>3-5 a>1 a,三者间差异不显著。在不同天气情况下,1a和2a沙柳枝条日累积茎流量相差较大,3-5a沙柳日累积茎流量相差较小。沙柳茎流速率与R、t、vp呈显著正相关(P<0.05),与空气相对湿度(RH)呈显著负相关(P<0.05),与风速(ws)相关性模糊;除风速外,沙柳茎流速率与其他气象因子的相关性在晴天条件下的解释效果优于雨天。两种天气情况下,3-5 a沙柳的茎流速率对气象因子更为敏感,且沙柳茎流速率与气象因子均可建立关系模型。文章通过对沙柳茎流的研究,可为确定沙柳合理种植密度等提供参考依据。

波形钢腹板连续刚构桥温度场模型

为研究波形钢腹板连续刚构桥的温度场模型,以一座波形钢腹板连续刚构桥实际工程为研究对象,对其温度场和线形进行了实测,然后建立有限元计算模型,对比分析了该桥波形钢腹板的竖向温度梯度和顶板的竖向位移,最后对Potgieter温度梯度公式中的吸收率α和风速v的数值进行调整。研究结果表明:波形钢腹板竖向温度梯度的实测值与模拟值吻合良好,当吸收率α取0.6,风速v取8 m/s时,顶板边缘悬臂端位移的模拟值与实测值吻合良好,说明此温度场模型适用于该桥。

基于防风效益的毛乌素沙地沙柳灌丛平茬方法优选

针对当前毛乌素沙地沙柳灌丛衰退问题,设计维持丛状结构特征可持续的生态平茬方法,研究不同平茬方法下沙柳灌丛的风场结构与防风效益,为今后毛乌素沙地沙柳生态平茬提供理论指导。试验设定6种平茬强度(0、0.2Ф、0.4Ф、0.6Ф、0.8Ф、1.0Ф,Ф为灌丛蓬径),3种平茬模式(模式A:按平茬强度沿主风向从灌丛迎风面向背风面平茬、模式B:按平茬强度沿主风向从灌丛两侧向中间同时平茬、模式C:按平茬强度沿主风向从灌丛中间1/2处同时向两侧平茬,下同)来维持灌丛结构的可持续存在,分析平茬后灌丛保留结构的自身形态参数和防风效益的关系,并依此选出最优平茬方法。试验结果表明:平茬强度在0～0.4Ф范围内,模式A和B的灌丛形态参数和防风效益指标均无显著变化,但模式B防风效益优于模式A;而强度为0.6Ф及以上,3种平茬模式下,背风面的风速降幅均明显减小,防风距离逐渐缩短,与原灌丛防风效益差异显著,强度为0.4Ф是防风效益发生突变的临界点。对防风效益影响最大的形态参数是疏透度。研究得出合理的平茬方法为:沙柳灌丛以模式B进行平茬,平茬强度为0.4Ф。

黄河砂土嵌入式混凝土锚体锚碇力试验研究

嵌入式混凝土锚体作为系泊设备的主要构件,其提供的锚碇力对工程装备的安全可靠有着极为重要的影响.试验中采用的黄河砂土属于粉细砂,潮湿状态下对嵌入式混凝土锚体吸附力远超过一般砂土.中设计系列试验方案,探究锚碇缩尺比、埋深、形状、拉力角度,以及水饱和度等因素对黄河砂土中混凝土锚体锚碇力的影响.通过模型试验,得到锚碇力系数随各因素的变化规律.

基于卡尔曼滤波法的波形钢腹板连续刚构桥线形控制

为解决桥梁施工过程中,不同桥墩标高误差过大问题,依托某波形钢腹板连续刚构桥工程,利用卡尔曼滤波算法,根据已施工阶段的标高,经过卡尔曼滤波算法的计算,得到待施工部分的立模标高最优值,以确定桥梁各控制点处的施工预拱度和计算精度。由卡尔曼滤波法得到的预测值,和成桥线形下的实测标高和设计标高进行数据分析,确定卡尔曼滤波算法可为桥梁关键施工阶段的立模标高值确定提供参考,更有效地提升波形钢腹板连续刚构桥的线形控制精度。