纳米SiO2改性PSMA/FS复合膜的制备及油水分离性能

以偶氮二异丁腈为引发剂,以苯乙烯、马来酸酐和乙烯基三乙氧基硅烷为单体通过自由基聚合制备了具有偶联功能的苯乙烯-马来酸酐共聚物（f-PSMA）;采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂;再使f-PSMA、纳米SiO₂和氟碳表面活性剂（FS）通过分子间的作用力自组装制备PSMA/SiO₂/FS复合材料;采用不锈钢网作为基底材料,通过浸泡法将PSMA/SiO₂/FS复合材料涂覆到不锈钢网上,制备油水分离膜。分别通过傅里叶变换红外光谱和热失重表征了f-PSMA和纳米SiO₂的结构和热性能;通过测试分离膜表面的接触角,探究了SiO₂含量和成膜溶液的质量分数对膜表面润湿性的影响;最后,测试了复合物膜的油水分离效率和重复利用率。结果表明:当f-PSMA和SiO₂的质量比为2∶1,成膜溶液的质量分数为10%时,复合物膜的初次油水分离效率达到100%,当重复分离20次后,油水分离效率仍在98.8%以上。     

混凝土制备低碳化演进与展望

混凝土制备低碳化是建筑领域实现“双碳目标”的重要环节。从混凝土原材料入手,综述了复合水泥、地聚合物、再生骨料的碳减排效益及潜力; 明晰了不同低碳原材料对混凝土碳排放与强度的影响规律,在碳排放-强度联合目标下,提出了低碳混凝土的简化设计思路; 最后从目标建模、优化算法两方面归纳了现有的基于强度与碳排放的混凝土配合比设计算法。结果表明:复合水泥的碳减排潜力主要取决于满足目标性能条件下高炉矿渣、粉煤灰等的最大掺入率; 相比复合水泥,地聚合物具有更大的碳减排潜力; 再生骨料在避免废弃混凝土填埋、减少运输距离与贮存阶段的碳吸收等方面具有碳减排潜力; 在不同碳排放分配方式下,固废再生产品碳减排结论差异显著,工业固废回收待建立统一碳排放分配模型,再生骨料建议采用闭环分析,避免碳排放分配; 在设定混凝土强度条件下,以降低碳排放为目标,采用复合水泥、地聚合物、再生骨料等都可以作为减碳的重要手段,碳减排幅度与低碳材料掺量、目标强度等相关; 不同低碳材料之间力学性能的协同作用以及多目标下生命周期碳减排优化模型等仍需要深入研究。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好; 黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之; 混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力; 混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%; 掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。     

胶合木梁柱削弱型钢填板-螺栓连接数值模拟及参数分析

设计了槽式削弱的新型钢填板-螺栓连接,建立多组有限元模型进行数值分析。将新型连接与普通连接在刚度、延性、承载力等方面进行对比分析。考虑开槽个数、开槽边距、开槽长度、削弱高度等因素对梁柱连接性能的影响,采用正交试验设计法确定不同因素组合的模型方案,并用有限元方法探讨各因素对梁柱连接性能的影响程度和影响规律。结果表明:槽式连接的应力与变形主要集中于钢填板,且屈服早于木材的横纹劈裂,连接失效时,钢填板已发生大面积屈服,有效避免了木梁的过早劈裂,并为梁柱连接提供较好的延性; 削弱高度和开槽个数的影响最为显著,增加削弱高度以及开槽个数,使得连接整体屈服更早,而延性增强; 开槽边距增大,连接的承载力提高,但延性减小; 开槽长度对于槽式连接的刚度影响作用有限,但对屈服弯矩和延性系数的影响比较明显。     

基于虚拟现实的钢结构桥梁装配化施工仿真系统

为提高钢结构桥梁装配质量,降低装配风险,使用SoidWorks和3ds Max软件建立钢结构桥梁施工场景模型,采用C#语言编写装配系统的核心脚本,提出并实现系统UI设计方案,结合Steam VR 2.0插件,以实际工程建设项目作为仿真分析对象,研究虚拟现实技术在钢结构桥梁装配过程中的应用。基于Unity3D虚拟引擎平台,设计并开发第一人称视角的沉浸式钢桥虚拟装配系统,采用HTC Vive外接式头戴设备对接系统调试运行,最终实现人机交互操作。结果表明:钢桥吊装施工过程中,汽车起重机吊臂最大工作长度为33.554 m,最大起升高度为12.365 m,主臂最大仰角为62.34°,各钢桥节段关键参数均未超过额定值,保证了施工质量和结构安全; 施工起重机在起吊阶段最大起升高度应高于6.7 m,防止构件与各钢桥节段碰撞干涉; 在此基础上,提高节段2的起升高度可排除桥梁节段间碰撞危险; 用户进行虚拟装配操作,验证了射线检测与UI交互功能的可行性; 现场应用表明所设计的系统稳定可靠,系统可预测施工过程风险并优化施工方案,提升了钢桥施工过程中智能化和自动化水平。     

采用不同节点形式的三维钢框架-组合楼板子结构抗连续倒塌性能试验研究

为研究三维钢框架-组合楼板子结构的抗连续倒塌性能,对4个采用不同节点形式的1/3缩尺组合楼板试件在移除边柱工况下进行了拟静力试验。试件主梁与柱的连接形式为平齐式端板(FEP)节点、反向槽钢(RC)节点、狗骨式(RBS)节点与栓焊混合(WUFB)节点,次梁与柱及次梁与主梁的连接形式为腹板双角钢(DAC)节点或剪切板(FP)节点。通过特殊设计的6点加载系统实现位移控制下的均布荷载作用,获得了三维钢框架-组合楼板子结构加载全过程的荷载-位移曲线以及破坏模式,并分析了抗弯效应、悬链线效应及楼板的受拉薄膜效应对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:对于主梁节点,采用栓焊混合连接的试件具有较高的初始刚度和极限承载力,而采用反向槽钢连接的试件则具有较好的延性,采用狗骨式连接的试件具有最好的能量吸收能力; 对于次梁节点,采用剪切板连接的试件呈现出明显的脆性破坏特征,而其他采用腹板双角钢连接的试件发生的是延性破坏; 在边柱失效情况下,抗弯效应在抵抗连续倒塌过程中一直起主导作用,楼板的受拉薄膜效应在结构的大变形阶段也发挥着一定的作用,而悬链线效应贡献较小,可忽略不计。     

弹簧阻尼支座对体育场钢结构抗连续倒塌的减振分析

阐述了弹簧阻尼支座减振原理,给出了其构造形式,介绍了拆除构件法中采用非线性动力分析方法的计算原理,以第三届亚洲青年运动会体育场钢结构屋盖作为研究对象,对拉杆系统连续失效情况下结构的响应进行分析,研究弹簧阻尼支座对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:体育场钢结构屋盖的抗连续倒塌能力良好,拉杆系统连续失效结构悬挑端最大竖向位移为387 mm,挠度为1/90,不会导致结构整体倒塌; 构件拆除后,结构立即进入运动状态,结构动能、应变能、悬挑端竖向位移、支座腹杆应力均在拆除瞬间陡增,达到峰值后逐步减小,并随时间增加反复振荡,最后趋于稳定,结构重新达到稳定平衡; 采用非线性动力方法计算的悬挑端竖向位移、关键杆件应力略大于静力分析方法,偏于安全; 弹簧阻尼支座能有效减小结构动力响应,提高结构防连续倒塌能力,其减振效果受弹簧和阻尼共同影响; 当结构采用了弹簧阻尼支座等消能部件时,对结构进行抗连续倒塌分析时应采用非线性动力分析方法考虑消能部件的有利影响。     

碳化和加热改性石材微粉对水泥浆体性能影响试验

为提高石材制品生产过程中产生的废弃微粉的再生利用率,通过CO₂碳化和加热预处理,探讨花岗岩石材微粉替代水泥制备水泥基浆体的改性方法。以石材微粉替代率(0%、10%、20%、30%)、石材微粉粒径(2组)、碳化时长(0、24 h)、加热温度(室温、400 ℃、600 ℃)为试验变量,并考虑7 d和28 d龄期的影响,开展了改性再生微粉水泥基浆体流动性和抗压性能的试验研究,分析了各变量对其流动性、抗压强度和破坏模式的影响规律。在此基础上,结合X射线衍射(XRD)测试,揭示石材微粉的改性机理。结果表明:石材微粉的掺入会造成水泥浆体强度的明显下降; 加热改性在一定程度上可以减少石材微粉对水泥浆体的负面作用,其中400 ℃加热改性的效果最佳; 碳化改性该类石材微粉对水泥基浆体的增强效果不佳; 改性前后的石材微粉掺入均不会对水泥浆体的流动性产生明显影响。     

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制

国内外建筑抗震规范对处于深厚软弱地基上的结构采用层间隔震技术的相关规定和设计方法 尚未涉及;深厚软弱土层放大远场地震动的长周期成分后,产生类似谐波振动的多个循环长周期脉冲, 可能引起周期较长的层间隔震结构严重破坏。为此,研究远场长周期地震下桩-土-层间隔震结构体系的 动力耦合作用机理、响应特征、结构损伤评价及失效控制,是进行其抗失效设计的关键问题。考虑土与 桩、土与桩承台动态接触与分离现象,建立桩-土-层间隔震体系动力相互作用的三维分析模型;揭示软弱 土层条件下桩-土-层间隔震体系的振动特征及相互作用机理;建立能够考虑桩-土-结构动力相互作用效 应的桩-土-层间隔震体系的整体简化分析模型。以此为基础,探究远场长周期地震下桩-土-层间隔震体 系的灾变机理与失效模式,研究隔震层软限位与层间组合隔震的结构失效控制策略,并对上述结果进行 振动台试验验证。以上研究为层间隔震结构在深厚软弱地基上的应用提供充分的理论依据。