基于预混滞止火焰合成的纳米SnO_(2)气敏性能研究

采用预混滞止火焰合成二氧化锡(SnO_(2))纳米颗粒,分析其物相、微观形貌。与化学合成SnO_(2)相比,火焰合成SnO_(2)粒径更小,仅53nm左右,且粒径分布窄,分散性强。将2种方法合成的SnO_(2)制作成传感器,研究两者对乙烯(C_(2)H_(4))的响应情况。结果显示,在500×10^(-6)C_(2)H_(4)下,火焰合成SnO_(2)的最大响应值为5.82,是化学合成SnO_(2)的2倍多。火焰合成SnO_(2)最佳工作温度为400℃,比化学合成SnO_(2)最佳工作温度低60℃。随着C_(2)H_(4)体积分数增加,火焰合成SnO_(2)的响应值增大,并与化学合成SnO_(2)的差距越来越大。SnO_(2)的响应速度随气体体积分数增大先降后升,最后达到稳定值,其中火焰合成SnO_(2)相比化学合成SnO_(2)在达到稳定值时,响应时间减少了2~3s。探究其响应机理,火焰合成SnO_(2)提高气敏性能主要得益于颗粒尺寸的缩小。

爆炸冲击作用下节段拼装桥墩反射超压分布规律分析

分析桥墩在爆炸冲击作用下的反射超压是研究其动态响应的基础。采用ANSYS/LS-DYNA建立节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型,并通过既有试验来验证建模方法的可靠性。以桥墩结构形式、节段数目、爆炸比例距离及爆心高度等为设计变量,分析其对节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律的影响。研究结果表明:爆炸冲击作用下节段拼装桥墩的反射超压分布规律与整体现浇桥墩有显著差别;在桥墩节段数目及爆心高度不变的情况下,桥墩反射超压随比例距离的减小而增大;当爆炸高度接近桥墩接缝时,接缝位置处会产生相当大的反射超压;基于分析数据,拟合得到不同比例距离爆炸作用下节段拼装桥墩和整体式桥墩反射超压分布的简化计算公式,可为研究桥墩受爆的动态响应及其抗爆设计提供参考。

桥梁结构抗爆安全防护研究综述

伴随着事故型爆炸、恐怖袭击和精确制导武器打击等威胁的增强,桥梁结构抗爆安全防护问题越来越受到人们的关注,而目前桥梁结构设计中还没有特别考虑抗爆及其安全防护问题。从爆炸荷载模型、桥面板和主梁抗爆与防护、墩柱及缆索抗爆与防护、桥梁水下抗爆、整桥结构抗爆与防护、桥梁爆炸易损性分析和韧性评估等8个方面较为详细地梳理了国内外研究现状以及取得的主要成果,归纳了各自存在的主要问题,并对未来主要研究方向进行了展望,以期对桥梁结构抗爆安全防护研究提供新的视角和一定的借鉴。

涂覆聚脲混凝土自锚式悬索桥主梁抗爆性能试验与数值模拟

为研究爆炸荷载作用下涂覆聚脲混凝土自锚式悬索桥主梁的抗爆防护效果,以山东湖南路大桥为背景,通过试验和数值模拟结合的方法对自锚式悬索桥主梁的爆炸破坏特征和动力响应进行研究。采用2发3 kg TNT和1发5 kg TNT药柱,开展1∶3缩尺节段箱梁试件的2发单次爆炸试验和1发重复爆炸试验,分别编号为G(未涂覆聚脲箱梁)、PCG(涂覆聚脲箱梁首次起爆)、PCGR(涂覆聚脲箱梁二次起爆),试件顶面涂覆聚脲厚度为1.5 mm。通过LS-DYNA软件进行试件爆炸响应数值模拟及验证。研究结果表明,聚脲涂层可有效增强混凝土箱梁的抗爆性能,3 kg TNT在中间箱室上方0.4 m处首次起爆时,试件G中间箱室顶板形成贯穿性椭圆形破洞;试件PCG中间箱室顶板未贯穿,仅发生轻微的局部凹陷;5 kg TNT二次起爆后,试件PCGR中间箱室顶板出现近似圆形贯穿性破洞,1号和3号箱室在支撑处出现明显裂缝。涂覆聚脲后自锚式悬索桥主梁抗爆性能得到至少20%的提升,300 kg、500 kg、800 kg、1000 kg TNT当量作用下,未涂覆聚脲主梁顶板混凝土均出现贯穿性破洞;涂覆聚脲后仅在TNT当量为1000 kg时发生轻微贯穿。

考虑氯离子侵蚀的预应力节段桥墩时变地震易损性分析

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段桥胶接缝界面区的氯离子传输特性应用于预应力节段墩,同时综合考虑各类钢筋材料的均匀锈蚀与点蚀,依次使用Pushover分析方法和增量动力分析方法,计算并评定受侵蚀预应力节段桥墩的时变抗震性能与地震需求。研究结果表明:接缝界面区氯离子传输特性改变了桥墩不同高度处的时变腐蚀状态,造成了沿墩高的不均匀腐蚀形态;综合考虑均匀锈蚀和点蚀后,钢筋劣化速度明显高于传统整体现浇墩内部纵筋;全寿命周期内,预应力节段桥墩和整体现浇桥墩的地震易损性呈现不同的变化特征。

高温后水泥砂浆-花岗岩复合层动态力学性能试验研究

为研究高温后水泥砂浆-花岗岩复合层的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备,以温度和加载速率为可变参数,开展了复合层试件动态压缩试验及静压对比试验。结果表明:动态抗压强度和动态强度增长因子(dynamic intensity factor, DIF)均有显著的应变率效应,应变率低于45 s~(-1)时DIF随温度升高单调减小,高于45 s~(-1)后DIF随温度升高先减小后增大;高温后复合层界面黏结减弱,随着温度升高水泥砂浆和花岗岩破坏形态差异化增大;复合层试件削波耗能特性表现出加载速率低敏感和温度高敏感。峰值应力比和耗能率不随加载速率的改变而发生明显变化,高温后复合层等效波阻抗下降,削波能力得到增强而耗能效果受到削弱;随着温度升高,入射能更多地转化为反射能,透射能及破坏耗能的占比下降。

双轴经编织物膜梯形撕裂扩展机制及其拉剪耦合行为

针对经编织物类膜材,考虑纱线方向性及其细观力学结构,进行了系列纱线偏转(梯度15°)及裂缝参数下梯形撕裂试验及数值研究,探讨了撕裂强度及力学行为受参数影响规律,论证了裂纹扩展机制及其涉及的拉剪耦合行为特征。结果表明:裂缝扩展与主纱应力三角区及X形剪应力区的衍变存在显著关联,并据此可界定撕裂历程中各典型阶段。经纬纱间的协同变形及材料的拉剪耦合作用是材料撕裂性能表现出纱线方向依赖性的主要诱因,且随偏角趋于45°两因素均呈现出规律性变化,进而造成裂纹两向杂糅延展及撕裂抗力的“山脊”式变化规律的呈现。所得结论可为相关织物膜材的损伤分析及膜结构安全性评估提供有益参考。