双钢板固定治疗老年复杂肱骨近端骨折

目的:探讨前内侧联合外侧锁定钢板治疗老年复杂肱骨近端骨折的疗效。方法:2018年6月至2020年10月,分别采用前内侧联合外侧锁定钢板(anteromedial combined with lateral locking plate,ALLP)及单纯肱骨近端锁定钢板(proximal humerus locking plates,PHLP)治疗各15例Neer 3、4部分肱骨近端骨折患者。其中男8例,女22例;年龄51~78(61.5±7.5)岁。分为ALLP组和PHLP组。比较两组患者的临床资料与术后简明肩关节功能评分(simple shoulder test,SST)、肱骨头高度丢失值、内翻角及肩关节活动度。结果:所有骨折获骨性愈合。随访时间12~24(14.3±2.9)个月。ALLP组手术时间较PHLP组长(P<0.05)。两组术中出血量比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后1、3、12个月两组SST评分差异无统计学意义(P>0.05)。影像学测量方面,术后1、3个月,两组肱骨头高度丢失值及内翻角差异无统计学意义(P>0.05);术后12个月时,ALLP组的肱骨头高度丢失值和内翻角均小于PHLP组;肩关节活动度方面,术后1年ALLP组前屈上举范围较PHLP组大(P<0.05);两组体侧外旋比较差异无统计学意义。结论:前内侧联合外侧锁定钢板治疗老年复杂肱骨近端骨折可增加内侧柱稳定性,获得良好的骨折预后。但也存在手术时间较长等缺点,故应根据患者骨折类型个性化选择。

应力状态对粗颗粒土静止侧压力系数影响试验研究

土体静止侧压力系数K0随应力状态的变化规律对深入把握其力学性质非常重要。然而,由于适用于粗粒土K0试验仪器及方法较少,对粗粒土K0随应力状态变化规律的研究几乎是空白的。为研究加载和卸载过程中粗颗粒土静止侧压力系数K0随应力状态的变化规律,利用新近研制的大型K0试验仪对某砂卵砾石料和堆石料进行了不同应力状态下的K0试验。K0试验结果表明:颗粒形态、应力状态、级配都对粗粒土K0有一定影响,其中应力状态影响最为明显;加、卸载时粗粒土K0随竖向应力增大呈减小的趋势。通过对K0试验结果进行深入分析,提出了粗颗粒土在加载过程中K0与竖向应力的关系式,并进行了验证。在此式基础上,基于前人总结所得K0与OCR的关系式,总结了一个反映任意固结状态下粗颗粒土K0随应力状态变化的关系式。

粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证

建立了一个可以反映粗粒土在剪切过程中的颗粒破碎演化规律的数学模型,其思路是将土体的级配用级配方程的参数b和m定量表示。在此基础上,通过土体所处的应力-应变状态不但能预测破碎指标,还能进一步预测土体级配曲线的演化。总结了破碎指标BW和Bg与平均正应力p和广义剪应变?s的经验公式,即建立了破碎指标与应力、应变之间的定量关系,得到了该模型的具体表达形式,并介绍了模型4个参数?1、?2、??和hs的确定方法;利用碎石料进行了一组围压分别为0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 MPa的三轴固结排水(CD)试验,其中,将围压为0.2、0.5、1.0、1.5 MPa的试验数据用来确定了该土料的模型参数;将所得参数代入模型并预测了围压为2.0 MPa时的颗粒破碎指标和级配曲线,结果表明模型预测值与试验值吻合较好,证明了该模型的适用性。

粗粒土的剪胀方程及广义塑性本构模型研究

以剑桥模型的剪胀方程为基础,引入曲线形态调节因式,提出了一个新的剪胀方程,并依此构建了一个适用于粗粒土的广义塑性模型。主要结论如下：（1）所提剪胀方程能够反映粗粒土剪胀比和应力比之间的非线性关系,且参数定义明确、确定方法简单,并通过试验验证了其对粗粒土的剪缩和剪胀特性的描述能力较好;（2）所构建的广义塑性本构模型参数为9个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法;（3）推导了该模型在一般应力状态下的刚度矩阵,并证明了其对粗粒料普通三轴CD试验具有良好的拟合效果,进一步地,利用三轴等p试验和两段等应力比试验验证了模型的适用性。

新型静止侧压力系数试验仪的研制与应用

研制了一种新型静止侧压力系数试验仪,介绍了该仪器结构及工作原理。对干砂进行了试验,测定其静止侧压力系数,与传统的水囊式K_0固结仪试验结果进行了对比。分析了该试验仪的可能误差来源,主要包括加载过程中的试样侧向变形和试样与压力室筒壁之间的摩擦力,具体分析了试样侧向变形引起K_0值误差的大小,提出了摩擦力影响修正方法,充分论证了仪器的准确性和有效性。对某粗颗粒土进行了静止侧压力系数试验,测定了该土在加载及卸载条件下K_0随应力状态的变化,验证了仪器对粗颗粒土的适用性。该仪器结构简单,操作方便,结果准确,适用于包括粗颗粒土在内的各种土的K_0试验,克服了现有的静止侧压力系数试验仪不适用于粗颗粒土的缺陷,而且适用高应力范围。

粗粒料级配缩尺后最大干密度试验研究

对某级配粗粒料,采用剔除法、等量替代法、相似级配法和混合法等4种不同缩尺方法,依据规范要求进行缩尺。缩尺后替代级配料的最大颗粒粒径分别为20、40、60mm。对各替代级配料采用振动台法进行了最大干密度试验,基于试验成果,结合分形理论,提出了一种将最大干密度与级配及细粒含量之间关系归一化的方法,并拟合了最大干密度与试验前级配的分形维数、小于5 mm颗粒的含量及最大粒径之间的关系,据此可推求出原型级配料的最大干密度,探讨了缩尺方法对替代料试验前后粒径分布曲线变化幅度的影响,总结出颗粒破碎分形维数与试验前级配的分形维数、小于5 mm颗粒含量及最大粒径之间的关系式,据此可推求出填筑后原型级配料的颗粒破碎分形维数。

粗粒土静止侧压力系数影响因素试验研究

目前,适用于测试粗粒土K0值的试验仪器及方法较少,关于粗粒土K0影响因素的研究几乎空白。为研究分析粗粒土K0影响因素,利用新近研制的大型K0测试仪对某砂卵砾石料进行了大量K0试验。通过改变试样的相对密实度Dr0与颗粒最大粒径dM等初始条件,研究了粗粒土在不同试验条件下K0的变化规律。试验结果表明:粗粒土的Dr0与K0存在线性负相关关系;颗粒最大粒径dM与K0呈负相关关系,可近似用幂函数表示;K0随着竖向应力σ'v的增加呈减小趋势,而且较低竖向应力下这种趋势显著。

橡皮膜嵌入解析解及试验验证

对于粗颗粒土三轴固结排水剪试验,橡皮膜嵌入是影响试验体变测量的最重要因素。通过分析橡皮膜嵌入机制,指出影响膜嵌入量的主要因素如下:有效净压力p、平均粒径d_(50)、橡皮膜厚度tm、弹性模量Em、接触面积mA,以及初始孔隙比e。基于Kramer等给出的膜变形模式,根据板壳理论和弹性力学的基本方程,利用能量守恒定律推导出了考虑初始孔隙比的橡皮膜嵌入量解析解。同时,采用在中三轴试样中埋置不同直径铁棒的方法进行等向固结试验,获得各个围压下粗颗粒土试样的橡皮膜嵌入量。最后,将解析解与试验结果以及前人的解析解进行对比。结果表明,解析解计算得到的膜嵌入量和试验值吻合度较高,验证了所推导解析解的正确性与适用性。

UH模型对粗颗粒土适用性验证及土石坝工程应用

对3种粗颗粒土进行了常规三轴CD试验、K0压缩试验和等应力比路径试验,根据三轴试验数据标定UH(unified hardening,统一硬化)模型的参数,然后模拟另外两种路径下的应力-应变关系,并与邓肯E-B模型进行比较。结果表明:UH模型能合理地描述不同应力路径下粗颗粒土的力学特性,而邓肯E-B模型的预测结果则较差,验证了UH模型对粗颗粒土的适用性。最后利用UH模型对某心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元分析,并将计算结果与邓肯E-B模型及现场监测值进行比较。对比显示:在坝体变形和应力的定性分布规律上,UH模型的计算结果与邓肯E-B模型基本一致;而在定量上,UH模型得到的坝体变形总体上更接近现场监测值,验证了UH模型在土石坝工程中的适用性和合理性。

粗颗粒土三轴试样橡皮膜嵌入量试验研究

粗颗粒土三轴排水剪试验过程中,尤其是在等向压缩和等应力比等加载条件下,橡皮膜嵌入颗粒间隙影响试样体积变形测量的准确性。针对此问题,使用刚性壁的新型静止侧压力系数试验仪及柔性壁的常规三轴试验仪对双江口土石坝的坝壳粗粒料进行了K0固结试验,研究了有效净压力p、初始孔隙比e0及平均粒径d50对单位面积橡皮膜嵌入量的影响,提出一种可以较精确测量橡皮膜嵌入量的新方法。试验结果表明:单位面积橡皮膜嵌入量与有效净压力p/pa呈较好的双曲线型关系;有效净压力p、初始孔隙比e0及平均粒径d50对橡皮膜嵌入量均有较大影响。基于试验结果,提出了一个可预测粗颗粒土三轴试验时单位面积橡皮膜嵌入量的经验公式,并进行了验证。与前人试验结果对比表明,经验公式可较好预测粗颗粒土三轴试验中的橡皮膜嵌入量。

基于级配方程的粗粒土渗透系数经验公式及其验证

粗粒土广泛应用于土石坝工程和道路工程,其渗流特性关系到工程的稳定性和安全性,渗透系数是衡量其渗流特性的基本参数,其中级配是影响渗流的关键影响因素。为研究级配对粗粒土渗透系数的影响,基于已有研究的渗透试验成果,采用连续级配方程对级配连粗粒土试验级配进行定量描述,研究级配与渗透系数的关系,建立了考虑级配曲线面积的渗透系数经验公式,并用现有其它文献的渗透试验成果验证所建立公式的适用性。结果表明,采用连续级配方程可以较好地定量描述级配连续粗粒土的级配曲线;基于级配面积建立的渗透系数经验公式适用于不同最大粒径及不同级配的粗粒土。

不同掺砾量下砾石土抗拉强度试验研究

砾石土的抗拉强度是土心墙堆石坝抵抗拉裂破坏的重要指标之一。基于自主研制的单向拉伸试验模具,对不同掺砾量下的砾石土进行了系列的单向拉伸试验。在此基础上得到了以下结论:在本文的试验参数范围内,砾石土的抗拉强度随着含水率的增大而减小,随着干密度的增大而增大;分别给出了各掺砾量下土样抗拉强度与其最优含水率及最大干密度的关系表达式;对于处于各自最优含水率和最大干密度下的砾石土,掺砾量从0%增加到50%时,试样的抗拉强度从122.6 kPa减小到了 49.8 kPa,且两者呈线性递减关系;试样的峰值拉应变和极限拉应变均随着掺砾量的增加而线性递减;对不同掺砾量土样的断裂能分析发现,随着掺砾量的增加,土样的抗拉能力不断减弱;在略高于最优含水率及处于最大干密度时砾石土试样的综合抗拉能力最强。相关试验成果可为实际土石坝心墙抗裂设计提供参照。

粗粒料的单参数级配方程及其适用性研究

提出了一个适用于描述粗粒料连续级配的单参数级配方程,研究了方程的基本性质,分析了方程对连续级配粗粒料两种典型级配曲线的反映能力,利用多个土石坝工程粗粒料级配曲线验证该方程的适用性,推导了方程表示良好级配的参数范围。结果表明:提出的级配方程能够描述反S形和双曲线形两种典型的粗粒料级配曲线。方程参数β的范围为(0,1),当β值较小时,方程表示的级配曲线为双曲线形;当β值较大时,方程表示的级配曲线为反S形。提出的级配方程对土石坝工程中各种粗粒料的级配具有较好的适用性。与分形级配方程和连续级配方程相比,该单参数级配方程更具有实用价值。当β>0.13时,方程表示的级配为良好级配,该范围的确定可以为筑坝粗粒料的级配设计提供依据。

三轴剪切过程中粗粒料颗粒破碎变化规律研究

准确预测粗粒料在加载过程中颗粒破碎的变化规律,并将其应用于粗粒料的本构模型中具有重要意义。合理定义和精确计算颗粒破碎指标是准确研究加载过程中粗粒料颗粒破碎变化规律的保障。引入Einav的分形破碎指标,认为在目前的颗粒破碎指标中该指标最适合用来对比评价粗粒料的颗粒破碎程度,并利用连续级配土的级配方程代替分形级配方程进行破碎指标的准确计算。在此基础上,选取已有文献中的试验数据,对粗粒料三轴剪切过程中的颗粒破碎变化规律进行了研究,建立了一个可以描述三轴剪切过程中颗粒破碎指标与剪应变及平均正应力之间关系的数学模型,并验证了该模型的适用性。

缩尺效应对粗粒料压实密度影响的试验研究

堆石料的级配缩尺后的试验替代料与原级配料的试验结果之间存在一定的差异,弄清这种差异对准确把握原级配堆石料的力学性质十分重要。将缩尺效应归结为最大粒径和级配结构两部分变化产生的影响。利用土的连续级配方程结合相似级配法缩尺的思路,设计了大量最大粒径分别为20,40和60 mm的试验级配。对各级配粗粒料进行了表面振动压实试验,研究了最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响。最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响可以用一定的函数形式定量表述,建立了考虑缩尺效应的粗粒料压实密度的预测模型,探讨了该模型对不同性质粗粒料的适用性,并用多组室内最大干密度试验数据进行了验证。此外,提出了一种能够定量研究粗粒料缩尺效应的思路。

基于级配方程的粗粒料压实特性试验研究

级配显著影响着堆石料的压实特性,定量表述级配对堆石料压实特性的影响至关重要。基于连续级配土的级配方程,设计了16组不同级配的试验粗粒料,进行了表面振动压实试验和侧限压缩试验,定量研究了级配对粗粒料压实特性的影响。研究表明:由表面振动压实(动应力)试验和侧限压缩(静应力)试验得到的干密度与级配曲线面积之间均呈二次函数关系,且干密度中的最大值对应的级配曲线面积均在0.9附近;无论是表面振动压实试验还是侧限压缩试验,堆石料都存在干密度最优(最大)的级配。依据试验成果,给出了所试验堆石料的最优级配区间(级配上、下包络线);同时,利用相似级配法论证了实际级配粗粒料的最优级配区间,并根据国内外多座土石坝粗粒料的设计级配验证了该最优级配区间的普遍适用性,为土石坝粗粒料的级配设计提供了理论依据。

无黏性土压缩模型及其验证

土体本构模型的建立往往需要以等向压缩模型为基础。通过对无黏性土等向压缩特性的分析,发现无黏性土等向压缩状态下压缩指数的大小与当前孔隙比和球应力密切相关,进而提出了以当前孔隙比和球应力为变量的可分离函数表示的压缩指数表达式。在此基础上得到一个可以描述无黏性土压缩特性的三参数压缩模型。与试验数据的对比表明,该模型能够较好地拟合不同初始孔隙比下无黏性土等向压缩试验的孔隙比-应力关系。与以极限压缩曲线为参考线建立的压缩模型相比,在拟合低应力区无黏性土的孔隙比-应力关系时,提出的新模型更具有实用性。新模型也可为无黏性土建立本构模型提供基础。

基于颗粒破碎耗能的粗粒料剪胀方程研究

粗粒料颗粒破碎和应力变形的内在联系可以用颗粒破碎耗能反映。研究了三轴试验过程中粗粒料的颗粒破碎变化规律,根据此规律对Ueng等提出的考虑颗粒破碎的能量平衡方程中的摩擦系数M进行了修正,以此解决依据该能量平衡方程计算出的颗粒破碎耗能违反热力学定律的问题。在此基础上,发展了一个形式简单且适用于粗粒料的剪胀方程。主要结论如下:①提出的颗粒破碎指标与围压及轴向应变之间的数学关系可以较好地描述三轴试验过程中粗粒料的颗粒破碎变化规律;②通过对能量平衡方程中的摩擦系数进行修正实现了颗粒破碎耗能的合理计算,满足了热力学定律;③试验结果表明,剪胀耗能在总的输入功里占比甚微,在能量平衡方程中可以忽略剪胀耗能;④dE_(b)/pdε_(s)与M之间存在一个明显的线性关系,将其代入忽略剪胀耗能的能量平衡方程得到了最终的剪胀方程。研究表明,该剪胀方程可以较好地模拟粗粒料的剪胀行为,而且其数学形式简单,可以推出其塑性势函数,为后续考虑颗粒破碎的分数阶本构模型的研究提供了条件。

堆石料微侧壁摩擦力固结仪的研制与应用

固结仪是研究堆石料长期变形特性最常用的仪器之一,但其应用受到侧壁摩擦力的限制。针对此问题,研制了一种加载稳定、可测量侧壁摩擦力的新型固结仪,介绍了该仪器的结构和工作原理。采用由互不接触的尼龙片组成衬垫贴于固结仪内壁的方法减小侧壁摩擦力。对风干堆石料进行固结试验,系统研究比较了衬垫层数为1~3层和厚度分别为0.3和0.5 mm时该方法的效果。试验结果表明,3层0.5 mm衬垫的效果最优;与无衬垫时相比,该方法下试样侧壁摩擦力平均下降91%,竖向应变是无衬垫时的1.2~1.8倍。将容器内壁覆盖3层0.5 mm衬垫作为减小侧壁摩擦力方法,对风干堆石料分别进行了使用该方法和无衬垫条件下的流变试验。结果表明,微侧壁摩擦力条件下试验结束时试样的竖向应变和次固结系数分别是无衬垫时的2.0和2.2倍。该仪器有效解决了侧壁摩擦力问题,提高了长期变形试验结果的可信性。

基于以太网通信的车辆自动化称重管理系统设计

为解决某再生能源公司中称重流程复杂、效率低下、人工成本高等问题,设计了车辆自动化称重管理系统。系统包括上位机、欧姆龙PLC、梅特勒-托利多称重仪表等。上位机通过工业以太网与RFID读卡器、PLC、称重仪表通信,RFID读卡器识别车辆称重权限,权限通过后,PLC控制门禁档杆打开,并语音播报车辆识别成功,称重仪表获取车辆称重数据。上位机读取称重仪表中的数据并存入SQL Server数据库中,以便企业对车辆称重数据进行管理和查询。