Effect of Porosity on the Wind Loads on a Hyperbolic Paraboloid Canopy Roof

A discussion is made of the wind force coefficients for designing the main wind force resisting systems of H.P. （Hyperbolic-Paraboid）-shaped porous canopy roofs on the basis of a wind tunnel experiment. Roof models with a number of small circular holes were made of nylon resin using laser lithography. The porosity was changed from 0 （solid） to 0.4. Besides the porosity, the geometric parameters of the models were the rise to span ratio and slope of the roof. The overall aerodynamic forces and moments acting on a model were measured by a six-component force balance in a turbulent boundary layer. The results indicate that the porosity significantly reduces the wind loads. The design wind force coefficients for porous canopy roofs can be provided by those for solid roofs with the same configuration multiplied by a reduction factor. The proposed wind force coefficients are verified by a comparison of the load effect predicted by the proposed wind force coefficients with the maximum load effect obtained from dynamic analyses using the time history of wind force and moment coefficients. The axial forces induced in the columns supporting the roof are regarded as the load effect for discussing the design wind loads.

悬索桥主缆截面固定网格多孔模型构建与流动特性研究

为研究悬索桥主缆除湿过程中紧束态钢丝束区域截面流动特性,以深中通道伶仃洋大桥为背景进行主缆截面固定网格多孔模型构建与流动特性研究。利用固定网格的方法,考虑钢丝束间隙,构建一种适用于悬索桥主缆截面的精准多孔模型,研究钢丝束间隙、通气方向、阻力系数计算方法、钢丝束阶数对空气流动特性的影响。结果表明:通气方向不同时,精准多孔模型体现了主缆截面内部流速分布的不均匀性以及流动阻力的各向异性;入口速度一定时,垂直通气时两侧间隙流速大于钢丝束内部流速,水平通气时水平间隙流速有所增大,垂直通气进出口压差大于水平通气,两者相差11.29%;对比采用Ergun公式计算的阻力系数模型与采用拟合计算的实际阻力系数模型,进出口压差差异随着入口速度的减小而逐渐增大,在入口速度为0.031 25 m/s时,水平通气和垂直通气下,2种模型进出口压差差异分别为89.5%和95.6%;钢丝束阶数不同时,各个阶数粘性阻力系数值相差小于1%,惯性阻力系数值相差小于2%,可认为阻力系数计算与钢丝束阶数近似无关。

株洲市渌水干流总磷的排放特征

基于株洲市渌水干流区域2012—2020年经济社会发展的相关统计数据,采用排污系数法对总磷(TP)排放数据进行核算与验证,解析渌水干流TP排放的时空特征。结果表明:2012—2020年渌水干流TP排放量为605.68~749.63 t,其中,农业源TP排放量(396.71~535.25 t)最高,其次是生活源TP排放量(195.04~216.82 t);生猪养殖源TP排放占比(30.4%~36.5%)和城镇生活源TP排放占比(16.6%~21.2%)较高,工业源TP排放占比(0.2%~0.4%)最小;醴陵市常住人口数量多,生产活动以畜禽养殖和种植业为主,各源TP排放量占比总体高于渌口区的。综合排放源数据,建议渌水干流后续应继续加强排放源特别是生活源和禽畜养殖业污水的监管和监察,通过推进测土配方施肥、优化粪污处理技术、改进污水处理工艺等方式,多方面实现TP的源头消减。

河床沉积物竖管试验求参方法应用与评价

利用和田河干流下游河段河床沉积物竖管试验数据,开展不同竖管试验求参方法的应用与评价工作,选取HTST01试验点进行垂向渗透试验,选取HTST02试验点分别进行水平方向渗透试验和垂向渗透试验,分析传统计算法的渗透系数取值合理性以及其与直线图解法计算结果之间的差异。结果表明:传统计算法获取的各试验工况渗透系数近似服从具有一定偏度和峰度的非标准正态分布,均具有中等变异性;采用算术平均值进行参数取值具有一定的合理性和适用性,而采用随机计算值时参数取值的误差大小具有偶然性和不确定性。直线图解法能够有效避免随机误差的产生,但其获取的计算结果与传统计算法的算术平均值存在一定差异,其相对误差平均值为10.59%,最大相对误差值超过27.00%。在竖管试验应用过程中,不应忽视计算方法求参取值合理性的影响。

土壤结皮坡面流水动力学特征

为了深入探讨土壤结皮对侵蚀的影响机制以及两者之间的关系,以10°坡为例,在变流量(1.0,1.4,2.0,2.4和2.8 L/min)条件下进行室内冲刷试验,研究土壤结皮坡面径流水动力学特征(平均流速、平均径流深度、雷诺数、水流剪切力、水流功率、阻力系数)并分析坡面流水动力学参数与土壤侵蚀量的关系。结果表明,土壤结皮对坡面流水动力学参数影响显著。土壤结皮坡面雷诺数始终小于500,坡面流流态为层流;土壤结皮坡面具有较大坡面流流速,较小径流深度、水流剪切力和水流功率。结皮坡面的土壤侵蚀量明显低于无结皮坡面的土壤侵蚀量。土壤侵蚀量与坡面水动力学参数相关关系显著(相关系数R>0.90),土壤侵蚀量与雷诺数呈线性正相关,与水流剪切力、水流功率的对数呈线性正相关,与阻力系数呈线性负相关。因此,在本研究中,单纯从径流冲刷侵蚀的角度土壤结皮的存在有利于减小坡面土壤侵蚀量。由于降雨因素对土壤结皮的侵蚀效应影响较大,将雨滴打击与径流冲刷相结合才能更好地研究土壤结皮对侵蚀的影响机制。

不同降雨强度下土壤结皮强度对侵蚀的影响

为定量分析土壤结皮对坡面侵蚀的影响,该文选择塿土、黄绵土、黑垆土和黄墡土4类土壤,分析其在3种雨强(60、90、120 mm/h)下的结皮强度变化规律。结果表明,当土壤含水率高于30%时,不同降雨强度下结皮强度差异不显著(P>0.05),当含水率小于30%时,结皮强度随降雨强度增大而增强。以杨凌塿土10°坡面为例,进行坡面人工模拟降雨试验,分析计算不同强度结皮坡面的侵蚀产沙、径流剪切力、阻力系数以及流速,结果表明:结皮对坡面产流的影响并不显著,但其存在有效地减少坡面的侵蚀产沙量。结皮存在能有效地减少坡面产沙量,无结皮坡面的产沙量是结皮坡面产沙量的1.24~8.72倍。相同降雨条件下,结皮强度越大,其产沙量越小。进一步通过灰色关联分析得出:随着坡面结皮强度增加,水流功率对坡面侵蚀的作用效益不断减小,而阻力系数的作用效益增加,即水流增加产沙的正效应不断减弱;另一方面,结皮强度增大使得坡面土壤抗蚀性增强,因此,结皮强度越大,坡面侵蚀量将大幅度减少。研究可为准确有效预报坡面土壤侵蚀提供重要依据。

吉林省松花江干流氨氮综合衰减系数分段研究

综合衰减系数是计算河流环境容量、预测污染物浓度和制定环境管理方案的最重要参数。根据污染特征和计算要求,将吉林省松花江干流划分为4区段,采用实测资料分段反算法计算氨氮综合衰减系数。计算结果表明:吉林省松花江干流枯水期氨氮综合衰减系数为0.098 0—0.119 8/d,最大值(0.119 8/d)为未被污染的自然降解段,最小值(0.098 0/d)为污染最严重的松原市污染段;符合河流污染程度越重,自净能力越弱,衰减系数越小的规律,计算结果合理,4个区段划分合理,符合水环境实际情况。为进行水环境容量计算和制定环境管理方案提供了科学依据。

碳纤维主缆鞍座处抗滑移试验

为了解悬索桥碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)主缆在鞍座处的抗滑移性能,对CFRP丝-鞍座界面的摩擦系数进行实测,结合实桥分析了多种鞍座两端CFRP主缆轴向拉力比对应的抗滑稳定安全系数.研究表明,CFRP主缆-鞍座界面的摩擦系数与界面压力无关;CFRP丝表面形式对摩擦系数有较大影响,微压纹单丝在鞍座处摩擦系数超过0.496;实桥中,当鞍座两端主缆轴向拉力比在1.02～1.08时,CFRP主缆鞍座处抗滑稳定安全系数大于4.7.

三塔悬索桥适应性及主缆抗滑移技术探讨

以泰州长江公路大桥等3座悬索桥为背景,分析三塔悬索桥的适应性,并对该桥式的中塔选型、主缆与鞍槽间的抗滑移安全系数及整体刚度的取值进行研究。研究表明:三塔悬索桥得以实施的技术突破关键是中塔采用合理的纵向抗弯刚度;主缆与鞍槽间的摩擦系数取0.20较为合适,建议主缆与鞍槽之间的抗滑移安全系数不小于1.65;泰州长江公路大桥在不计冲击力的汽车荷载作用下,加劲梁最大竖向挠度为4.337 m(向下),挠跨比为1/249,取用该挠跨比是对悬索桥整体刚度的尝试与实践;该桥主缆与鞍槽间摩擦系数若取用0.2,可进一步提高桥梁的总体刚度。

基于主茎力学特性的大豆种质资源抗倒伏性分析

为从力学角度分析栽培年份、种植密度及主要化学成分指标对大豆种质资源抗倒伏性的影响,为基于主茎力学特性进行大豆抗倒伏的资源鉴定和新品种选育提供理论依据,本研究于2020和2021年在田间种植190份大豆资源,在成熟期测量株高、直径、折断力3种主茎表型性状及木质素、纤维素含量两种化学成份指标,对不同种植年份不同大豆资源的主茎表型性状进行方差分析,对各大豆资源3种主茎表型性状进行相关性分析。同时,在2020年筛选抗倒伏特性差异明显的20份大豆材料,于2021年进行盆栽种植,设置两个种植密度处理(20万和30万株·hm^(-2)),在成熟期测定主茎表型性状和化学成份指标,并计算弹性模量和抗倒伏系数,分析种植密度及主茎力学相关指标与大豆抗倒伏性的关系。结果表明:年份与折断力互作、品种(系)与折断力互作显著。年际间环境条件差异对折断力有较大影响,折断力大的品种(系)抗倒伏系数也高。主茎折断力与直径呈正相关,而直径与株高之间无明显规律。大豆抗倒伏系数与折断力、弹性模量呈极显著正相关,相关系数分别为0.90和0.42。两个种植密度下折断力较大的品种(系)植株抗倒伏系数和弹性模量均大于折断力较低的品种(系)。抗倒伏系数与茎秆木质素含量和纤维素含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.68和0.72。综上表明大豆植株抗倒伏特性与主茎力学特性指标间关系密切,可以利用主茎折断力对大豆资源抗倒伏特性强弱进行区分,木质素和纤维素含量高的大豆资源抗倒伏能力强。综合考虑具体栽培条件可进一步提高大豆资源抗倒伏性分析结果的准确性。

近50年来渭河干流中段径流变化特征研究

利用渭河干流咸阳站1960—2009年径流及降水数据,采用Kendall秩相关系数、R/S分析法、M-K突变检验法等数理统计方法,分析了渭河干流中游四季径流变化趋势及突变特征,得出结果:(1)渭河干流中游四季径流均呈极显著递减趋势,尤其是秋季径流减少最为明显,并且未来流量变化与现在保持相同的态势,即有持续递减的特征;(2)渭河干流中游段年均流量的集中期主要分布在8月中旬左右,年降水量集中期主要分布在7月底左右,径流从降水开始经过停蓄、漫流、河槽集流,然后汇流至下游河道大概需要32 d左右的时间,径流对降水的滞后期在不断延长,50年来渭河干流中游径流系数呈下降趋势;(3)采用M-K突变检验法和滑动t检验法得出年均流量的突变时间点为1987年,春季与秋季突变时间一致,夏季突变时间与年均突变时间较为接近。

行业标准《屋盖结构风荷载标准》的主要内容

全面介绍了新编行业规范《屋盖结构风荷载标准》的主要内容。针对多种屋盖主体结构的风振响应计算分析和抗风设计,采用平均风压与脉动风振等效静力风压之和表达主体结构的风压标准值,提出了脉动风荷载作用下结构风振响应极值的单目标、多目标等效静力荷载表达方式;采用多目标等效静力风荷载分析方法,给出了平面桁架、张弦梁、网架、球壳、柱壳、鞍形屋盖和悬挑屋盖的风振等效风压系数图表及体型系数图表。采用围护结构风压系数极值表达围护结构的风压标准值,规定了长/短时距的风压极值估计方法,给出了低矮房屋单坡/双坡类屋盖、四坡屋盖、中高层房屋屋盖、开敞屋盖、悬挑罩蓬的风压系数极值图表。《屋盖结构风荷载标准》引入屋盖主体结构风振等效风压系数和围护结构风压系数极值的概念,完善和发展了我国屋盖结构抗风设计的相关规定。

三塔两跨悬索桥2个重要的技术指标和中塔疲劳验算加载模式

简要介绍泰州长江公路大桥三塔两跨悬索桥2个重要技术指标,即主缆与中主鞍座间抗滑移摩擦系数、主梁挠跨比,以及中塔疲劳验算加载模式。

基于COMSOL的气液两相流空隙率研究

文章利用电阻层析成像技术对管道内的气液两相流进行空隙率研究,并利用多物理场耦合软件COMSOL计算出了截面上单元的灵敏度系数,进而可得到空隙率值。文中还对气液两相流三种典型流型下的测量电压值分布形式进行了模拟,从而可以根据测量电压值的波动情况进行初步的流型辨识。该文提出的方法能够获得气液两相流的空隙率,对两相流体力学的研究以及工程应用都具有较大的价值。

滑行刨煤机刨链受力分析与设计

通过对刨链进行受力分析,进而找出刨链设计的理论依据。根据刨链的工作状况,建立刨链的受力模型图。对刨链在有无转角(溜槽转角)影响下进行受力分析,研究三种主要阻力对刨链的影响。通过假定刨链的运行方向,确定刨链的最大拉力点,以校核刨链的抗拉强度,得出刨链的安全系数。为刨煤机设计打下坚实的理论基础,并提高了刨煤机的生产能力。

自锚式悬索桥主缆与索鞍间抗滑移特性理论分析

为准确评估主缆与索鞍间的抗滑移安全性,确保快速施工过程中自锚式悬索桥的结构安全,亟待研究主缆与索鞍间的抗滑移性能。通过探究既有侧向力计算公式的理论基础,评估了不同侧向力计算方法的精确性;基于离散体接触关系的侧向力分析理论,推导了主缆-索鞍抗滑移安全系数改进表达式,改进了施工状态与成桥状态下安全系数衡量指标,建立了不同状态下主缆的失效准则与失效模式。结果表明,索鞍与主缆间的摩擦系数和鞍座结构参数是索鞍处主缆抗滑移性能的主要影响因素,优化索鞍的结构参数及在索鞍内设置金属隔板等方式能够有效提高主缆的抗滑移安全性。

悬索桥主缆内部通干空气除湿系统送气压力损失

针对悬索桥主缆现有防腐技术存在的问题,提出了从主缆内部通干空气进行除湿的新型除湿系统,干空气的送气压力是除湿系统设计的关键参数.通过试验测试了除湿系统干空气输送过程中的压力损失,并结合龙潭长江公路大桥主缆防腐设计,对该桥除湿系统设计所需的送气压力进行了理论计算.结果表明:在螺旋弹簧内设置波纹管能有效降低送气管道的阻力系数,最大可降低46.4%;钢波纹管送气管道的阻力系数范围为0.0356~0.0401,采用该阻力系数计算得到龙潭桥边、中跨主缆按180 d除湿时间计算所需的送气压力分别为6.9和18.4 kPa,按360 d除湿时间计算分别为1.6和4.5 kPa.增加主缆除湿时间可有效降低干空气送气压力,建议龙潭桥主缆除湿系统干空气送气压力按主缆360 d除湿时间计算结果确定.

三峡水库蓄水后荆江三口分流变化机理分析

荆江三口的分流变化对江湖关系的调整至关重要。基于三峡水库蓄水前后1991-2018年的实测资料,分析了三口分流变化规律及其形成原因。结果表明:三峡水库蓄水以来,无论蓄水初期还是正常运用阶段,三口年平均分流比较蓄水前减小,但减幅不大;年内各时段平均分流比呈减小趋势,汛期及汛后蓄水期减小较多。枝城同流量级条件下,近期松滋口、太平口在30000 m^(3)/s流量级以上分流比增大。三峡水库蓄水后干流来流偏枯、水库调度及分流口门相对抬高是三口分流比减小的主要原因;而枝城大流量级条件下三口分流比略有增大,则是受干流漫滩阻力增大及湖区顶托作用减弱的影响。

近十年长江干流宜昌城区段水质变化分析

为明晰近十年长江干流宜昌城区段主要污染物的变化规律,选取2003~2020年的月径流数据和2010~2019年的逐月水质监测数据,采用Mann-Kendall检验法和Spearman秩相关系数法分析了丰、枯水期内水量及水质的变化规律。结果表明,宜昌城区江段高锰酸盐指数、氨氮浓度均达到地表水Ⅱ类水质标准,总磷浓度超Ⅱ类水标准严重为该区段水质超标的主要因子;在Mann-Kendall检验下,丰水期内氨氮浓度呈显著增加趋势,高锰酸盐指数和总磷浓度均呈不显著下降趋势,枯水期内高锰酸盐指数和氨氮浓度呈显著下降趋势,总磷浓度呈不显著下降趋势,该区段水质总体趋好;高锰酸盐指数、氨氮和总磷浓度在丰水期内随径流量的增大而增大,在枯水期内随径流量的增大而减少。

温州瓯江北口大桥中塔索鞍抗滑移构造研究

温州瓯江北口大桥为主跨800m的三塔四跨悬索桥,中塔采用刚度较大的钢筋混凝土塔。为解决中塔索鞍与主缆之间的抗滑移问题,提出在鞍槽内设置水平摩擦板、竖向摩擦板、水平摩擦板+竖向摩擦板3种方案来提高中塔索鞍与主缆间的名义摩擦系数,对索鞍进行抗滑移计算,采用MIDAS Civil软件建立索鞍有限元模型对其进行受力分析,并对比3种方案的抗滑移效果。结果表明:水平摩擦板索鞍、竖向摩擦板索鞍、水平摩擦板+竖向摩擦板索鞍的名义摩擦系数分别为0.392、0.422、0.412,抗滑安全系数分别为2.63、2.83、2.76,3种方案均能显著提高索鞍的抗滑移性能;水平摩擦板与索鞍的连接构件局部应力较大,且施工困难;全竖向摩擦板索鞍各部位的应力相对较小且分布较均匀,并通过相关试验验证了施工可行性,该桥最终采用全竖向摩擦板防滑索鞍方案。