高速铁路系杆拱桥检测方法及应用

根据高速铁路系杆拱桥的结构特点、受力特点和养护条件,研究制定了外观缺损检测、吊杆体系专项检测、结构姿态检测、材料性能检测、动力特性测试、承载能力检算等测试内容及采用方法,并应用于京沪高速铁路一座实桥检测中。检测结果表明:该桥除外观上存在少量病害外,结构整体受力性能良好,相对于桥梁建成初期没有明显的变化,验证了本文检测方法的有效性和可实施性。

悬浮物对三亚珊瑚礁区浮游动物群落结构及其摄食的影响

随着人类活动对珊瑚礁的影响日益加剧,输入到近岸珊瑚礁区的悬浮物日益增多,不仅影响珊瑚的生理,也会对珊瑚礁生态系统基础生物生产过程产生影响。为了解悬浮物对珊瑚礁区浮游动物组成及摄食的影响,于2015年4月在三亚典型岸礁区设置了昼夜连续观测站点(W4为悬浮物浓度高的站位,W5为对照站位),分析了悬浮物波动对浮游动物群落结构的影响,并用分子生物学方法结合室内实验,研究了悬浮物对优势桡足类现场食物组成和摄食选择的影响。结果显示:两个站位叶绿素a浓度偏低,昼夜波动较大;W4站的悬浮物和叶绿素a浓度均高于W5站,但W5站悬浮物中有机颗粒物组分比例(73.69%)高于W4站(46.09%);W5站浮游动物种类多样性和丰度均高于W4站。进一步摄食分析表明,两个站位桡足类均以后生动物来源的有机碎屑为主要食物,在W4站桡足类食物组成中浮游植物的比例也相对较高,而在W5站桡足类还摄食较多的微型浮游动物。在摄食实验中,高浓度的悬浮颗粒物显著提高了红纺锤水蚤(Acartia erythraea)的滤水率和摄食率,但其食物组成却由以浮游植物为主转而以陆生植物碎屑为主,说明浓缩海水中较高的悬浮颗粒物含量限制了桡足类的摄食选择,使其摄食大部分有机碎屑作为补偿营养来源。研究结果表明,高悬浮物浓度会影响浮游动物的摄食选择,但悬浮物中高比例的有机碎屑可为浮游动物提供重要的补充食物来源,支持其维持较高的生物量。

高钙镁油藏悬浮微晶聚合物体系研究

为了解决高钙镁油藏聚丙烯酰胺类聚合物抗盐性能差、无法开展聚合物驱现场应用的问题。悬浮微晶聚合物体系通过自研的增黏剂将水中钙镁离子变成微晶,从而使注入水的高浓度钙镁离子变害为利,大幅度提高了聚合物溶液抗钙镁、增黏的性能。研究表明:悬浮微晶聚合物体系具有良好的增黏性,其黏度是相同浓度聚合物溶液黏度的3.1~4.0倍。悬浮微晶聚合物体系中分散剂最佳浓度为0.2%,成晶剂最佳浓度为0.3%。聚合物优选疏水缔合型聚丙烯酰胺类聚合物。悬浮微晶聚合物体系在高钙镁油藏具有良好的应用潜力。

基础激励下磁悬浮转子振动响应研究

应用于移动载体上的磁悬浮转子会受到基础运动的激励作用产生振动,甚至会造成转、定子碰摩与系统失稳。为了探究基础激励下磁悬浮转子的振动响应,进行了数值仿真和试验验证。考虑磁悬浮轴承的闭环控制,建立了基础激励下的磁悬浮转子动力学模型,基础激励对转子的作用以附加广义力形式引入转子运动微分方程。通过数值仿真分析了基础简谐激励幅值和频率、基础冲击激励加速度与脉宽、磁悬浮轴承控制参数对转子振动响应的影响。进行了基础激励试验,试验结果与仿真结果吻合,验证了基础激励下磁悬浮转子模型的准确性。结果表明,转子简谐响应幅值与基础简谐激励频率的平方和激励幅值成正比,转子冲击响应峰值与基础冲击激励的加速度成正比,适当增大磁悬浮轴承控制器的比例系数和微分系数可以抑制基础激励引起的转子振动。

基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算

海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。

黄河下游典型悬河段地表水-地下水对湿地形成条件影响

对比分析黄河下游径流及河道变迁特征、不同时期地下水流场特征,结合遥感解译手段解析地下水和地表水对沿黄湿地条件的影响,为该区湿地生态修复提供理论依据。结果表明:(1)黄河下游典型悬河段人工湿地面积增幅较多,自然湿地仍呈萎缩趋势,滩涂湿地破碎度上升,生态环境稳定性较差。(2)地表水流量和水位整体呈现逐年降低的趋势,且河道的游荡摆动依然明显,直接影响了河流滩涂湿地面积及其稳定性。(3)研究区浅层地下水位十余年最大下降5 m、二十余年最大下降9 m。浅层地下水的持续下降导致北岸堤外湿地面积减少;南岸堤外因引黄水和退水侧渗形成新的背河洼地,湿地面积呈增长趋势,生态环境稳定性相对较好。地表水和地下水连通性较好,较低的地下水位将会削弱河道径流的作用,对沿黄湿地整体发展不利。(4)减少地下水的开采,确保引黄水量充足,对黄河大堤外背河洼地部位湿地的发展有利。

浙闽海域冬季悬沙锋的次中尺度现象

次中尺度运动是海洋中重要的动力过程,但是目前对浙闽海域悬沙锋的次中尺度现象及其动力特征的关注较少。本文基于高时空分辨率的GOCI卫星遥感影像、实测表层悬沙浓度数据以及海表涡流数据等,研究了悬沙锋时空分布特征及其次中尺度过程。研究结果表明,浙闽近岸的悬沙锋在冬季普遍发育,主要分布在浙闽海域20~25m等深线附近,但在浙江北部约29°N海域和台湾岛北部26~27°N海域锋面向海突出,指示了近海高浓度悬浮泥沙的向海输运;浙闽悬沙锋次中尺度现象显著,多表现相对涡度的气旋性涡旋;悬沙锋位置逐步向南移动,主要与冬季偏北风产生的西南向沿岸流有关;冬季大风事件有利于锋面次中尺度过程发育。

实测车流作用下大跨悬索桥吊索疲劳性能分析

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下的桥梁动力时程响应.在上述基础上,获取了大桥短吊索、长吊索和限位吊索3组典型吊索的应力时程,并采用名义应力法对其疲劳性能进行分析.结果表明:在随机车流作用下,大部分时间段内吊索应力波动较为平稳;各吊索应力变化趋势与车流量的变化密切相关,短吊索、长吊索以及限位吊索的最大应力幅分别为40、30和25 MPa;在车辆荷载的长期作用下,短吊索的疲劳可靠度显著低于长吊索与限位吊索.

含细颗粒悬浮物矿井水的混凝沉淀参数优化

针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)投加量5.0 mg/L,快速搅拌(300 r/min)时间1 min,慢速搅拌(50 r/min)时间8 min,静置时间5 min;在最佳工艺条件下,悬浮物(SS)质量浓度为5.0 mg/L,去除率为99.1%,相比单独投加PAC时,10μm以下的细颗粒物去除率提高了25.9%,矿井水的ζ电位由-40.9 mV降低至-16.3 mV,说明细颗粒物的混凝机理主要为PAC吸附电中和作用和聚丙烯酰胺(PAM)吸附架桥作用。

双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析

作为风敏感结构,双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下易遭受不同程度的损伤甚至发生倒塌破坏,因此,有必要对其进行风灾易损性分析。为此,本文提出一种双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析方法。首先,考虑结构参数的不确定性,基于拉丁超立方抽样建立双柱悬索拉线塔不确定性模型,完成所有样本模型的非线性静力推覆分析;然后,利用B-R准则和对数正态分布函数拟合得到双柱悬索拉线塔倒塌易损性曲线;最后,研究风向角和拉线初张力对结构倒塌易损性曲线的影响。研究结果表明:相较于确定性倒塌分析,不确定性倒塌分析能够更好地评估双柱悬索拉线塔的抗风承载能力;风向角对双柱悬索拉线塔的倒塌易损性影响较大,结构的最不利风向角为45°,当基本风速小于56.5 m/s时,结构在任一风向角下的倒塌概率都很小;拉线初张力对结构倒塌临界风速无影响,但对立柱顶点位移易损性曲线影响较大;增大拉线初张力,左右侧立柱的顶点位移易损性曲线均向左移动,且其对背风侧立柱的影响更大。

类抛物线形单孔悬挂芯光纤光镊设计与微粒操控

为提高光镊系统中光纤波导耦合度与微通道集成度,实现对微粒的多样操控,提出了一种类抛物线形单孔悬挂芯光纤光镊结构,从双光束聚焦光场机制出发,分析并建立了光镊探针尖端横向和轴向光阱力数学模型,通过出射光场分布仿真模型的计算,探究了类抛物线形悬挂芯光纤中空孔直径、微粒尺寸与纤芯功率等参量对出射光场和光阱力的影响。结合悬挂芯光纤流道的气压控制,利用CO_(2)激光熔融工艺制备了光纤光镊探针,建立了针对直径2、5、10μm的聚苯乙烯微粒操控实验。研究为单孔悬挂芯光纤应用于光纤光镊实现微粒操控乃至输运提供了技术基础,也为光纤光镊提高集成度与灵活性提供了新的思路。

超深基坑吊脚桩局部稳定性分析

目前基坑设计中对于吊脚桩预留岩肩的宽度和支护桩的嵌固深度取值大多从对上部支护结构内力及变形的影响角度出发,往往忽略了支护结构底部附近的局部稳定性问题。依托珠江三角洲水资源配置工程超深竖井项目,提出了外倾结构面下或破碎岩体吊脚桩基坑可能存在的3种破坏模式,采用极限平衡法分别给出了不同破坏模式下稳定安全系数的计算方法。同时针对不同破坏模式下,影响稳定安全系数的参数如岩层的埋深、结构面的倾角和力学参数、岩肩宽度、岩肩深度等进行了分析,结果表明外倾结构面倾角、结构面或岩体的力学参数对稳定安全系数影响较大。研究成果可为类似工程提供参考。

基于Hydrolight模型的太湖SDGSAT-1卫星悬浮物浓度反演研究

利用卫星遥感反演水体中的悬浮物浓度对水质监测和保护具有重要意义,在悬浮物浓度反演过程中,如何避免或最大程度降低水体中叶绿素a、有色可溶性有机物(Colored Dissolved Organic Matter,CDOM)的干扰是当前的技术难点。文章针对可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)MII传感器,利用Hydrolight辐射传输模型,从理论上挖掘只与悬浮物强相关的反演因子,以此构建适用于MII影像的太湖悬浮物浓度反演模型,通过水体的实测数据和遥感数据对模型应用效果进行验证。结果表明:反演因子R′(B_5/B_3)与悬浮物浓度为强相关,同时与叶绿素a、CDOM浓度弱相关;利用R′(B_5/B_3)作为反演因子构建的幂函数模型为最优反演模型;将幂函数模型分别应用于实测数据和2022年5月4日的太湖SDGSAT-1 MII数据,两次验证试验显示反演结果和现场测量结果具有较强一致性,模型适用性较好。该研究可为SDGSAT-1卫星在湖泊水体悬浮物浓度监测、水资源评估与保护等提供一些技术参考。

机场道面水平钻孔注浆材料的制备与性能研究

为满足机场不停航施工道面下基层水平注浆工程对材料的需求,开展了复合硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复配试验。制备出符合施工要求的硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥砂浆,并使用维卡仪、截锥圆模、压力试验机等设备研究了材料的凝结时间、流动性、1d抗压强度等。结果表明:硫铝酸盐水泥掺加比例越高,凝结时间越短;水灰比及减水剂掺量对流动性影响较大,同时对其他性能有一定影响。在确认最佳配合比时,经圆柱体强度试件模拟的钻孔注浆和现场试验段重锤式弯沉仪及探地雷达实测结果表明:复合水泥砂浆具有良好的工作性能,道面强度及结构恢复至钻孔前水平,能满足机场不停航施工要求。

海洋悬浮物浓度的长期演变特征及机制

受气候变化和人类活动的影响,21世纪以来全球海洋的悬浮物浓度发生了显著变化。悬浮物浓度的剧烈变化不可避免地对海洋生态环境、地貌演化和生物地球化学循环产生重大影响。随着气候变化对人类活动的环境影响研究的深入,以及卫星遥感数据的不断积累,悬浮物浓度的长期变化趋势及其机制已成为地球科学研究的热点。本文概括性地总结了海洋悬浮物浓度长期变化的国内外研究进展,指出了中国近海相关研究的不足之处,并对未来发展方向作出了展望。

码头工程建设对红树林湿地的影响及修复措施

受码头建设的影响,北海铁山港榄根作业区附近的红树林湿地出现受损退化现象。为了恢复稳定良好的湿地生态,2021年9月在对该区域红树林及其生境进行调查采样的基础上,分析了红树林湿地的受损退化原因。结果表明,码头工程建设期间,高岭土悬浮物沉积或附着于红树林根部及叶片上,不仅严重影响植物呼吸和光合作用,而且致其根部腐烂进而导致死亡;码头建设导致的红树林湿地内水流减缓,以及因围填活动引起的局部滩面抬高也是红树林受损退化的原因。提出新增或拓宽现有潮汐通道、局部微地形改造,以及红树林造林恢复等生态修复措施,为沿海地区开展码头工程建设对红树林的影响研究与生态修复实践提供借鉴。

常减压装置电脱盐污水治理的工艺改造与优化

针对常减压装置电脱盐污水中H2S和可燃气体含量高、水质因含油含渣的影响不能稳定达标的突出问题。采用常压闪蒸和高效旋流溶气气浮(CDFU)相结合技术路线配套原有重力沉降除油技术工艺,有效解决电脱盐污水中高含油含渣、可燃气和硫化氢含量较高的问题,改造后石油类降低73.6%,COD(化学需氧量)降低32.7%,H2S、可燃气体和VOCS体积浓度分别下降56.85%、57.93%和38.25%。电脱盐污水水质明显改善,减少对下游污水系统的影响,消除安全隐患。

基于尾流振子模型的柔性悬挂立管涡激振动分析

为了分析深海采矿柔性立管涡激振动响应特性,提出了一种高效的针对特殊边界的处理方法.基于欧拉梁模型和尾流振子模型,结合有限差分方法,系统研究不同边界条件、中间仓质量和海流剪切参数对深海采矿立管涡激振动的影响规律.结果表明:悬挂立管底部会产生较大位移,与传统两端铰接立管相比,相同激励下悬挂立管会激发出更高阶的振动模态,从原本5阶模态升至6阶;随着中间仓质量增加,立管振动的主导模态会随之降低,在同一模态下,悬挂立管底部位移逐渐减小,从0.460降至0.405,当模态转换时,底部位移均方根会迅速增大,由0.405升至0.413;底部位移随着均匀流速的增加呈现出波动趋势,在一定流速范围内,位移随流速线性变化;随着剪切参数增大,在同一模态下,立管底部的位移逐渐减小,当模态转换时,底部位移会增加.

沿海港口疏浚工程悬浮物浓度遥感反演研究

为对沿海港口疏浚工程产生的悬浮物浓度进行有效的高时空分辨率动态监测,利用静止轨道卫星GOCIⅡ高时空分辨率的优势,根据实测水质样本悬浮物浓度数据和卫星遥感影像预处理后的遥感反射率,采用参数相关分析方法选取反演波段,建立基于单波段和波段比值的指数、线性、对数、多项式等反演模型,比选出最优模型并进行验证。应用该模型对某港区某日航道维护性疏浚作业水域以及倾倒水域的悬浮物浓度变化情况进行监测,结果表明其高时空分辨率的优势能更好地适应范围小、水质变化迅速的疏浚作业区和倾倒区特点,可追踪监测工程区域及周围海域悬浮物浓度的连续变化,为绿色疏浚提供参考。

渤南油田注水沿程水质劣化原因评价

针对渤南油田注水流程沿程水质劣化的问题,利用色谱、质谱、光谱等分析仪器检测悬浮固体颗粒的组成。结合悬浮固体颗粒组分的检测结果及水质数据,证明水中Fe^(2+)/Fe^(3+)与S^(2-)反应生成硫化物沉淀,是沿程水质劣化的主要原因。目测及机理分析表明水中溶解氧也参与了沉淀反应,即亚铁离子氧化成铁离子进而生成氢氧化铁沉淀。现场采用氧化法去除亚铁离子和硫离子,试验后硫离子含量稳定为0,总铁的质量浓度由10.65 mg/L下降到0.05 mg/L。