基于粗糙集的盐冻作用下混凝土材料耐久性评价指标分析

为探明盐冻作用下混凝土材料各耐久性评价指标的重要程度,通过室内加速试验测定混凝土试件的损伤层厚度、超声波波速、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度5个耐久性评价指标,应用粗糙集条件信息熵理论,建立硫酸盐侵蚀与冻融循环复合作用下混凝土材料耐久性评价指标的权重关系数据模型,分析各指标在混凝土材料耐久性评价中的重要程度。研究结果表明,损伤层厚度(0.30)与超声波波速(0.30)权重最大,质量损失率(0.21)次之,相对动弹性模量(0.19)最小,表明损伤层厚度及超声波波速能更好地反映盐冻作用下混凝土材料的耐久性能,与混凝土试验损伤结果相符;并通过各评价指标相关性提取对应决策规则,为盐冻作用下混凝土材料耐久性评价指标的客观选取提供了重要依据,提高了混凝土冻融侵蚀损伤程度的预测精度。     

冻融循环下玄武岩纤维混凝土的耐久性寿命预测

针对我国西北地区混凝土结构在盐冻侵蚀下耐久性降低的问题,选取不同掺量的玄武岩纤维混凝土和普通混凝土进行冻融试验研究,对其在3种冻融工况下的耐久性寿命进行预测。结果表明:清水冻融工况下对混凝土造成的损伤要低于盐冻侵蚀;玄武岩纤维的掺入可以有效地减缓混凝土在盐冻侵蚀作用下力学性能的衰减速率,当纤维掺量达到0.15%时效果最优;纤维的掺入对裂缝的扩张、孔隙的增加等有阻碍作用,使混凝土的抗冻耐久性得到提升;灰色预测和威布尔两种模型的寿命预测结果大致相似,其中灰色预测模型所需样本容量较小,威布尔模型预测结果较为精确。     

基于模糊层次分析法的混凝土结构耐久性等级评估模型及应用

为客观地评价影响混凝土结构耐久性的多要素间的耦合作用和影响程度,相对准确地评估水工建筑物的服役状态和耐久性等级,以甘肃省景泰川电力提灌灌区二期工程总干渠#5渡槽混凝土结构耐久性评估为例,将影响结构耐久性的要素分解为环境、材料、人为3个子系统,通过构建影响各子系统的多级指标体系,运用模糊层次分析法(FAHP)建立多层次多指标的混凝土建筑物耐久性综合评估模型;定义了水工建筑物服役的Ⅰ～Ⅴ级共5个耐久性状态,基于模糊数学理论将指标定量化,通过可拓区间判断矩阵计算各层指标权重,结合模糊综合评价法进行逐级评估,从而实现了以综合评估值来定量描述混凝土建筑物的耐久性水平。评估结果表明,其综合评估值为65.76,根据等级划分确定耐久性等级为Ⅱ级,准确反映了渡槽的实际服役状态。可见该模型可较好地表征水工混凝土结构耐久性等级,具有一定的实际应用价值。     

盐冻侵蚀作用下混凝土力学性能变化研究

针对西北寒旱灌区混凝土结构在侵蚀冻融复合作用下的破坏问题,采用快速冻融试验,分别研究了水、3%NaCl、5%Na_2SO_4作用下混凝土试件质量损失、抗压强度及相对动弹性模量的变化规律,采用损伤度来描述混凝土的损伤情况,分析了盐冻作用机理,建立了相对动弹性模量和抗压强度相关联的力学衰减模型,并利用试验数据对其进行验证分析。结果表明:混凝土试件在不同的冻融介质作用下存在不同程度的损伤,在3%NaCl溶液中冻融试件损伤度最高达到清水冻融的5倍以上,75次冻融之前5%Na_2SO_4溶液对混凝土损伤有抑制作用,冻融环境下三种介质对混凝土损伤度大小排序为3%NaCl5%Na_2SO_4水;混凝土相对剩余抗压强度和相对动弹性模量相关性良好,服役中的混凝土结构可以通过测定相对动弹性模量评估抗压强度。相关研究可为寒旱区混凝土结构维护和病害预防提供参考。     

基于云理论改进AHP的灌区水土环境响应评价

针对干旱灌区水土环境响应评价的不确定性问题,以甘肃景泰川电力提灌灌区为研究区,将不确定性云理论引入传统层次分析法中,通过对传统Satty标度进行改进,提出了基于云模型的标度准则,在此基础上,运用云标度准则构造两两判断矩阵,采用方根法对判断矩阵各行元素进行计算,进而得到了水土环境响应评价的云模型权重。结果表明:灌区水土环境的18个响应因子期望、熵、超熵分别为0.020~0.230、0.003~0.197、0.003~0.191,其中灌溉提水量和灌溉用水量响应最为强烈;状态层中,地表水和地下水响应相比于区域气候和土地利用更为强烈。利用云理论改进的层次分析法开展水土环境响应评价,通过不确定性云参数,定量揭示了评价过程中的不确定程度,将评价结果的中心值、随机性和模糊性有机结合起来,提高了评价结果的鲁棒性。     

基于BIM的水利工程施工管理模式及应用流程

目前BIM技术的研究与应用主要集中在项目设计阶段,将其用于施工管理的较少且尚不成熟。本文以水利工程施工管理为出发点,分析了BIM技术应用于施工管理中的特点和优势,在传统水利工程管理模式基础上,引入BIM团队,提出了适用于水利工程施工管理的应用模式,并构建了基于3个层次(数据层、处理层、应用层)、2个系统(模拟BIM系统、实时BIM系统)的管理平台,最后以土石坝施工管理为例,设计了模拟BIM系统与实时BIM系统的具体实施流程。     

干旱区人工绿洲水土环境脆弱性评价

针对干旱区人工绿洲水土环境脆弱性难以定量化描述的问题,以甘肃省景泰川电力提灌灌区为研究区,通过数据收集和分析,选取直接参与驱动区域水土环境分异的土壤盐分、土地利用类型、植被覆盖度、土壤电导率、地表灌水量、地下水矿化度、地下水埋深、海拔、坡度、年均降水量、年均蒸发量、年均气温12个指标,基于云理论改进层次分析法确定各指标权重,以ArcGIS软件为技术平台将各指标空间分布结果按相应权重进行空间叠加,实现研究区水土环境脆弱性空间分异特征的可视化表达。结果表明：研究区水土环境脆弱性基本保持在Ⅰ～Ⅲ级,总体空间分布格局呈现西低东高的分布特征,重度脆弱、极度脆弱区域集中分布在灌区东部封闭型水文地质单元;土壤盐分、植被覆盖度、土地利用类型、地表灌水量是影响区域尺度水土环境脆弱性的主要因素。     

早期受盐-冻耦合作用下掺玄武岩纤维混凝土耐久性劣化规律

针对西北寒旱区早期受冻混凝土在盐-冻耦合作用下耐久性快速降低等问题,本文基于室内快速冻融试验,以3.5%(质量分数,下同) NaCl+5.0%Na₂SO₄复合盐溶液为冻融介质,研究了不同玄武岩纤维体积掺量下混凝土的耐久性劣化规律,同时采用扫描电子显微镜、超声法缺陷检测和核磁共振孔径检测三种分析手段探究了玄武岩纤维在微观层面上对早期受盐-冻耦合作用下混凝土宏观性能的改善作用。研究结果表明：在早期受冻混凝土中掺加玄武岩纤维能够有效提高抗压强度,减小质量损失;随着纤维掺量的增加,抗压强度、相对动弹性模量呈先增加后降低的趋势;随着冻融循环次数的增加,不同体积掺量玄武岩纤维早期受冻混凝土试块的超声脉冲传播速度逐渐增大,各组试块的总孔隙率与冻融次数呈正相关,且掺加玄武岩纤维能增加无害孔,减少多害孔,从而提高混凝土抗冻耐久性;试验中纤维掺量为0.15%(体积分数)的试块表现最优越。该研究可为寒旱灌区早期受冻混凝土耐久性研究及后期维护提供参考。     

基于云模型的泵站现代化管理综合评价

泵站现代化管理水平是水利工程信息化程度高低的重要评价指标。为定量评价泵站现代化管理水平,从泵站管理规范化、基建设施完善度等6个方面构建泵站现代化管理综合评价指标体系,利用CM-AHP法对各评价指标主观赋权,通过云生成法确定评价标准云模型,将评价矩阵与权重矩阵相乘得到综合评价云模型,运用此模型对江苏省南通市九圩港提水泵站现代化管理水平进行评价。结果表明：九圩港提水泵站现代化管理水平介于“Ⅳ(较好)”和“Ⅴ(好)”之间,综合评价云模型的熵(En)和超熵(He)分别为0.073 3和0.009 4,数值较小,说明该评价结果波动性小、可信度高,基本符合九圩港提水泵站实际情况。     

考虑应变率效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型

基于统计损伤理论,建立考虑应变率效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型。考虑细观断裂和屈服两类损伤模式,将临界状态作为均匀损伤阶段向局部破坏阶段过渡的转折点,且滞后于峰值应力状态。在动态荷载作用下,混凝土内部细观结构的力学性能发生变化,同时微裂纹的扩展形态、路径和和数量较准静态发生显著改变,进而改变了两类细观损伤模式的演化过程,可由5个特征参数来表征。开展混凝土单轴压缩动态力学性能试验,获得了10-5～10-2/s应变率范围内的应力-应变曲线。利用6组试验数据对模型进行验证,结果表明：模型预测曲线与试验曲线吻合良好,表征细观损伤机制的特征参数随着应变率的提高显示出明显的规律性。该模型可以较好地描述混凝土的动态力学行为,在应变率效应机理、细观损伤机制、宏观非线性本构行为之间建立起有效的联系。