摘要：微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种基于生物矿化作用的新型土体加固和修复技术。由于生物反应过程复杂,结晶影响因素多,MICP矿化机理目前还不明确。MICP微流控系统能够对微细尺度下的微生物矿化沉积规律进行可视化研究,但观测晶体生长尺度仍较大。设计了一种液滴微流控芯片,通过调控不相溶两相流体的流速,生成了直径约450μm的扁球体弹状流液滴作为MICP微反应器,从而搭建了精度更高的微生物矿化液滴微流控芯片系统。通过该系统观测表明:碳酸钙结晶点周围的细菌分布均无变化,随着反应进行,晶体尺寸逐渐扩大,形貌不变;在晶体生长过程中,部分细菌吸附到晶体表面,但晶体周围无明显的细菌聚集现象。此外,采用扫描电镜进一步观测到碳酸钙表面细菌吸附部位存在孔洞。液滴微流控芯片系统为微生物矿化提供了一个精细的微米尺度反应器,为探究MICP成核机理提供了一种有效的分析方法。

摘要：为了解决地热开采涉及复杂的多物理场耦合问题,提高开采效率,本文针对开采过程中的渗流-传热问题以离散元软件3DEC构建岩体粗糙裂隙热-流耦合数值模型。考虑不同三维形貌特征的岩体裂隙,模拟水力开度为19.17μm在不同流速时的水-岩温度变化规律。结果表明:由于裂隙形貌的阻滞作用,粗糙面出水口温度下降较慢,出水口温度有所上升,模型达到稳态所需的时间随流速和对流换热系数的增大而减小。裂隙形貌对流体和岩体温度分布均有影响,粗糙裂隙面的冷锋形态和裂隙面的形貌密切相关。光滑裂隙热突破快于粗糙裂隙,增加裂隙面的粗糙度有助于延长热突破时间。粗糙裂隙面相对于光滑裂隙面的总热量提取率略有提升,流速和对流换热系数的增加显著提高总热量提取率。通过本文研究可以为地热能系统的设计提供重要参数和指导,能够提高地热能开发利用效率。

摘要：为促进桥梁长寿命设计理论的发展,从桥梁服役寿命及其影响机理出发,总结了现有桥梁长寿命设计的研究现状和面临的主要问题,探讨了未来研究重点和方向。研究结果表明:现行各国规范根据桥梁重要性及其所在公路等级进行桥梁设计寿命的规定,多采用变寿命的设计思路,赋予不同功能、重要程度、更换难度的桥梁构、部件不同的设计寿命;桥梁的寿命取决于其在真实服役环境下的长期性能,包含环境侵蚀作用下的耐久性能、反复荷载作用下的疲劳性能和持续荷载作用下的徐变性能,受服役环境、养护干预和施工过程的影响显著;新建桥梁长寿命技术主要从设计方法和高性能材料展开研究,现有服役寿命和耐久性设计方法主要围绕环境作用、劣化机理、材料性能、施工控制和检查管理等方面,达到了“看似满足”的设计目标,尚未能实现概率水平提升和设计寿命量化,全寿命设计则还停留在理念层面,UHPC、耐候钢、FRP等高性能材料的应用是提升桥梁设计寿命的有效方式;未来应以“明确结构定位,完善性能指标体系,优化结构初始状态,改善服役微环境,控制劣化传递路径”为长寿命设计的基本框架,围绕桥梁结构的长寿基因识别与调控、桥梁微环境全寿命周期演化规律、桥梁服役寿命的全概率量化设计方法等基础理论开展研究,以建立系统的桥梁长寿命设计理论体系。

摘要：为研究先张预应力混凝土组合工字梁的受弯性能,设计了2根30 m足尺模型,其中1根为工字梁裸梁,另1根为工字梁与桥面板组合梁,并对其进行了受弯静力加载试验。试验中测试了预应力摩擦损失,获得试验梁的荷载-位移关系、破坏模式、裂缝宽度及分布。基于试验结果讨论了JTG 3362—2018、GB 50010—2010、ACI 318-14及Eurocode 2等规范中给出的设计方法的适用性。结果表明:先张折线束与由16Mn钢制作的拉板式弯起器之间存在摩擦力,摩擦系数约为0.25;组合桥面板后,工字梁的开裂荷载、钢筋屈服时的荷载及破坏弯矩分别提高23.8%、11.6%及11.2%,且刚度更大和延性更好;采用上述4种规范能安全设计组合工字梁的正截面受弯承载力,采用JTG 3362—2018、Eurocode 2、GB 50010—2010计算的开裂弯矩较为准确,且可以分别准确计算组合工字梁的最大裂缝宽度、开裂前及开裂后的刚度。

摘要：针对空间索面悬索桥的非线性振动问题,采用一种基于连续介质理论的广义模型开展了非线性主共振参数分析.该模型同时考虑了悬索桥的桥面竖向运动和缆索竖向-水平运动的几何非线性特点.基于该模型和时间多尺度法,推导了求解空间索面悬索桥的竖弯模态主共振响应的调制方程.研究表明,调制方程中的非线性系数会显著影响系统主共振的最大响应幅值,并影响竖弯振动模态的硬化或软化特性.此外,主缆与吊杆的倾角、主缆垂跨比、主梁与主缆的抗拉刚度比等系统参数对非线性系数同样存在显著影响,特别是当系统参数位于奇异点附近时,系统的动力特性会随梁体和主缆的对称振动模态对应的非线性系数突变而剧烈变化,在系统设计中应避免这种情况.该研究能够为该类桥梁的结构设计提供参考.

摘要：为实现桥梁病害检测的自动化,对基于图像处理技术的混凝土桥梁表观病害的智能识别和尺寸确定方法展开研究.提出基于改进Faster R-CNN算法的病害识别方法,利用K均值聚类和遗传算法对区域候选网络锚框进行优化设计;以裂缝预测区域为基础,提出ResNet34结合U-Net的裂缝形态提取方法,并结合裂缝形态学研究了裂缝像素宽度和长度的确定方法.结果表明:锚框优化设计可改进Faster R-CNN算法的表观病害识别效果,5类常见病害的预测准确率、召回率、平均精确率分别由68.40%、69.87%、74.64%提升到85.40%、83.59%、83.72%;利用病害预测框,结合改进U-Net算法的裂缝像素尺寸计算,可实现裂缝病害尺寸的自动测量;基于改进Faster R-CNN和改进U-Net的方法可实现混凝土桥梁常见病害的智能识别和尺寸量化,从而提高桥梁病害检测效率并促进桥梁技术状况评定的智能化.

摘要：冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,并对模型进行验证。在验证后的数值模型上进行参数分析,分析了具有不同尺寸和构造的冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱承载能力。基于数值法和能量法分别计算拼合截面柱的局部屈曲和整体屈曲弹性临界荷载,并将该临界荷载与美国规范中的直接强度法相结合,提出其极限承载力计算方法。研究结果表明,该文提出的修正方法相较于美国规范中的计算公式精度更高,也偏于安全。

摘要：为研究8.8级和10.9级两种高强度短尾环槽铆钉连接副的拉-剪力学性能,开展环槽铆钉连接副在不同拉-剪耦合作用下的力学性能试验,得到其在不同拉-剪耦合作用下的失效模式、荷载-位移曲线等力学性能;对铆钉断口微观形貌进行电镜扫描,分析不同拉-剪耦合作用下的环槽铆钉连接副的失效机理。研究结果表明:环槽铆钉连接副的失效模式有套环拉脱和铆钉断裂两类,均呈现延性破坏;通过微观层面的断口形貌发现,在不同拉-剪耦合作用下铆钉为准解理断裂,具有一定延性。基于试验结果与理论分析,提出了环槽铆钉连接副在上述两种极限状态下的力学模型,建立了拉-剪耦合承载力设计方法。结果表明,该设计方法能较好地预测试验结果,8.8级与10.9级环槽铆钉承载力计算值与试验值之比分别为0.92和0.97。

摘要：在大空间建筑火灾中,由于热空气的上升,在纵向空间上的温度分布常常是不均匀的,上部的温度会远远高于下部的温度。该现象在火灾的轰燃发生后是十分显著的。在钢柱的抗火设计中考虑纵向温度的不均匀分布不仅符合实际情况,也更符合基于性能化的抗火设计理念。该文先以无端部约束钢柱为研究对象并假定其横截面上的温度均匀分布,基于能量法推导了其在一般场模型火灾条件下的弹性屈曲荷载;在简化的双区域火灾模型条件下,分别基于平衡微分方程以及能量法推导其弹性屈曲荷载,并采用数值分析对推导结果进行验证。发现基于平衡微分方程推导的精确解相较于数值模拟结果,误差均小于3%,而基于能量法推导的结果则在部分情况下显著偏大。此外,研究结果表明:如果忽略温度的纵向不均匀分布,对于受热长度与非受热长度等长的钢柱,其弹性临界荷载会被严重低估,甚至达到约37%。考虑柱端轴向约束的作用,该文给出了不均匀温度分布条件下约束柱的弹性屈曲荷载计算方法。

摘要：重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。