Method for quantitative analysis of flocculation performance

The sedimentation rate and the post-sedimentation residual turbidity of flocculated suspensions are properties central to the design and operation of unit processes following flocculation in a water treatment plant. A method for comparing flocculation performance based on these two properties is described. The flocculation residual turbidity analyzer (FReTA) records the turbidity of flocculent suspensions undergoing quiescent settling. The fixed distance across which flocs must travel to clear the measurement volume allows sedimentation velocity distributions of the flocculent suspension to be calculated from the raw turbidity data. By fitting the transformed turbidity data with a modified gamma distribution, the mean and variance of sedimentation velocity can be obtained along with the residual turbidity after a period of settling. This new analysis method can be used to quantitatively compare how differences in flocculator operating conditions affect the sedimentation velocity distribution of flocs as well as the post-sedimentation residual turbidity.     

絮凝效能评价的研究进展

针对絮凝工艺生产运行状况评价的重要性,着重从水处理工艺中絮凝效果评价的发展历程和现状进行了论述,并简要介绍了评价理论和控制指标的应用状况及其今后的发展方向,以促进给排水工作的研究。     

Impact of hydraulic hysteresis on the small strain shear modulus of unsaturated sand

The results of previous studies on silt and clay indicated that variations in the small strain shear modulus, G_max, during hydraulic hysteresis had a non-linear increasing trend with matric suction, with greater values upon wetting. However, due to differences in material properties and inter-particle forces, a different behavior is expected for the G_max of unsaturated sand. Although considerable research has been devoted in recent years to characterizing the behavior of the G_max of sand during drying, less attention has been paid to the effect of hydraulic hysteresis on G_max and its variations during wetting. In the study presented herein, an effective stress-based semi-empirical model was developed to predict the variations in the G_max of unsaturated sand during hydraulic hysteresis. The proposed model incorporated the impact of the possible changes in volume through an empirical void ratio function as well as the effect of the degree of saturation through the use of suction stress. The effective stress was also defined using the concept of suction stress. The efficiency of the proposed model was evaluated by comparing the model predictions with the results of an experimental testing program involving the measurement of the G_max of sand with different grain size distributions during hydraulic hysteresis. Specifically, a suction-controlled triaxial testing device, equipped with a pair of bender elements, was used to define the hysteretic trends in G_max for different values of mean net stress. The model was found to provide satisfactory predictions of the trends in G_max with matric suction, as well as its peak value and the suction corresponding to the occurrence of the peak G_max. It also provided satisfactory predictions of the variations in G_max upon subsequent wetting.     

Analyses on mechanical performance of innovative composite shear wall systems

钢板-混凝土组合剪力墙由钢框架、内嵌钢板及一侧通过螺栓与之连接的混凝土板组成,其中传统组合剪力墙中混凝土板四边与钢框架直接接触,而改进组合剪力墙中二者之间有一定间距,以避免其在结构侧移较小时发生接触。采用ABAQUS有限元软件分别建立了组合剪力墙的精细有限元模型,研究了其受力性能以及板框相互作用全过程,分析了钢板高厚比对组合剪力墙整体承载力、抗侧刚度以及板框剪力分配等的影响。研究表明：组合剪力墙中混凝土板有效抑制钢板弹性屈曲,钢板主要以剪切屈服承载,对框架柱的附加弯矩较钢板剪力墙明显降低;相比钢板剪力墙,传统组合剪力墙承载力提高25%,抗侧刚度提高10%,混凝土板承载近30%;改进组合剪力墙承载力提高10%,抗侧刚度提高5%,混凝土板基本不承担剪力;随着钢板高厚比的减小,组合剪力墙的承载力与抗侧刚度提高,但两类组合剪力墙之间的差别变小;钢板承载比例不断增大,当钢板过厚时需要防止底层框架过早屈服。     

The Effect of Agitator Impeller Design on Maximum Shear Stress, and the Resulting Impact on the Flocculation Process

Although it is extensively researched, flocculation in the water-treatment industry lacks a design procedure to assess accurately the performance of the different types of agitator impeller which are available. New high-efficiency, hydrofoil-type impellers offer substantial potential for flocculation duties in many areas, provided that they are applied correctly. This paper highlights the importance of the 'velocity gradient'and the distribution of shear within the agitation system. The objective of the paper is to help engineers to evaluate different types of proprietary impeller designs, using various techniques to examine the shear distribution applied to the system.     

光聚合壳聚糖基絮凝剂及其絮凝性能

壳聚糖是一种天然碱性氨基多糖物质,其分子上分布着许多功能性的氨基和羟基,使其能成为潜在的高效絮凝剂。采用紫外光引发壳聚糖(CS)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)接枝共聚制备P(CS-AD)絮凝剂,探讨了单体浓度、壳聚糖百分比、阳离子度、光引发剂浓度、光照时间对P(CS-AD)的特性粘度的影响,确定了合成的优化条件:单体浓度为30%~40%、壳聚糖百分比为10%~20%、阳离子度为30%~40%、光引发剂浓度为0.3%~0.5%、光照时间为120min,优化后的制备的P(CS-AD)的特性粘度最高可达1 865mg/L。同时,采用红外光谱、扫描电镜(SEM)、差热热重分析(TG-DTA)对其进行表征。采用模拟硅藻土水样验证其絮凝性能,试验结果表明:P(CS-AD)的絮凝性能显著优于市售聚丙烯酰胺(PAM)。     

铁尾矿砂混凝土梁受剪性能试验研究

为研究铁尾矿砂混凝土简支梁与普通混凝土简支梁受剪性能的差异,完成了12根铁尾矿砂混凝土梁和3根普通河砂混凝土梁的受剪承载力试验,试验梁变化参数为混凝土强度等级（C30、C40和C50）、剪跨比（2.0和2.5）和配箍率（0.14%、0.19%和0.28%）;分析了铁尾矿砂混凝土梁受剪破坏形态和斜截面受力特点,探讨了ACI 318-08和GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》普通混凝土梁受剪承载力计算式对铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力的适用性。结果表明：铁尾矿砂混凝土梁与普通混凝土梁的受剪破坏形态相同;相同混凝土强度等级下铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力比普通混凝土梁受剪承载力高;在相同荷载作用下,铁尾矿砂混凝土梁的箍筋应变大于普通混凝土梁;普通混凝土梁受剪承载力计算式适用于铁尾矿砂混凝土梁,具有一定安全储备;提出的适用于集中荷载作用下剪压破坏的铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力计算算式,其精度高于GB 50010—2010的计算结果。     

硫酸盐侵蚀对混凝土抗剪性能的影响

通过对受硫酸盐侵蚀不同时期的混凝土试件进行剪切试验和微观扫描,分析半浸泡条件下硫酸盐侵蚀对混凝土抗剪强度和破坏模式的影响机制,并与全浸泡条件进行对比。试验结果表明：硫酸盐侵蚀会导致混凝土抗剪强度出现经时退化现象;随着暴露时间的增长,混凝土抗剪强度组件中的黏结组件(黏聚力表征)和剪胀组件(剪胀率表征)均呈现逐渐降低的趋势,与全浸泡条件相比,半浸泡条件下的降幅较小,三种水灰比试件的残余剪胀率分别为0.237(0.38)、0.206(0.45)和0.182(0.52);摩擦组件(内摩擦角表征)在半浸泡条件下呈现非线性降低的变化规律,并没有出现全浸泡条件下的前期摩擦增强现象(2%～6%的内摩擦角增长),9个月时的内摩擦角降幅达24.9%(0.38)、32.8%(0.45)和52.3%(0.52);微观分析表明该现象与其微观侵蚀机理密切相关,与全浸泡条件不同,半浸泡条件下试件以物理结晶型损伤为主;不同的微观侵蚀机理导致试件在受剪力作用时的剪切面破坏模式存在显著差异,全浸泡条件下,侵蚀后试件剪切面的破坏模式以骨料翻滚、剥离和剪切面附近基质挤压滑移等形式为主,而半浸泡条件下,基质开裂和剪胀滑移等形式占据主导。     

型钢高性能混凝土剪力墙受剪承载力试验研究

为了研究型钢高性能混凝土剪力墙受剪性能,进行了3片剪力墙试件水平加载试验,试件均发生剪切破坏,对影响其破坏形态、承载力及延性的主要因素进行了分析。根据试验结果,在我国现行《型钢混凝土组合结构技术规程》的型钢混凝土剪力墙受剪承载力计算公式基础上,提出型钢高性能混凝土剪力墙受剪承载力计算公式,通过计算结果与试验实测结果的对比,提出的公式能较好地反映试验结果,且计算结果偏于安全。     

梁高对钢筋混凝土梁抗剪强度的影响

根据钢筋混凝土梁的抗剪强度随梁高的增加而降低的观点，分析了现行规范GBJ10-89中(4．2．3-2)和(4．2．3-4)公式中存在的不足，并对此提出修正，以供参考。     

土层等效剪切波速与平均剪切波速对比分析

通过简化的理论推导与实例分析，比较了太原市土层平均剪切波速与等效剪切波速计算结果的差异性，提出了一般情况下Vse值总是小于Vsm值，且两者的差异性与土层的剪切波速值间的变异系数有关。     

浅析试验参数对沥青混合料抗剪性能的影响

利用直接剪切试验结合无侧限抗压试验和劈裂试验对沥青混合料的抗剪性能进行了研究。结果表明,C值随沥青用量的增加而先增加后减小,值随沥青用量的增加而减小,随着温度的升高,混合料的抗剪强度降低,C值和值也随之减小。     

筋箍碎石桩复合体抗剪性能研究

筋箍碎石桩复合体抗剪性能对其稳定性分析至关重要。文章采用大型直剪仪,开展多组单根筋箍碎石桩及桩周土形成的复合体的直剪试验,深入分析了法向应力、桩周填土性质、筋材抗拉强度等因素对复合体抗剪性能的影响。试验结果表明：筋箍碎石桩复合体的抗剪强度大于普通碎石桩复合体,且筋材抗拉强度越大,加筋效果越明显,复合体抗剪强度的提高幅度越大;当桩周为砂土时,砂土相对密实度对复合体抗剪性能影响较小;当桩周为黏土时,黏土含水量越高,筋箍碎石桩复合体的抗剪性能越低。筋箍碎石桩复合体可能出现筋材胀裂破坏、筋材剪断破坏及桩身弯扭破坏等3种受剪破坏模式。此外,筋箍碎石桩复合体的抗剪强度可采用面积置换率法计算。     

节段预制拼装胶接缝抗剪性能试验

为研究混凝土节段预制胶接缝的抗剪性能,考虑接缝形式、环氧树脂胶厚度、剪力键键齿数目进行了胶接缝剪力键足尺直剪试验,分析了试件的破坏形态。根据试件抗剪承载力和竖向相对滑移研究规范化剪应力-竖向相对滑移曲线,比较分析现有胶接缝剪力键抗剪承载力计算公式的误差。结果表明:与平面胶接缝和湿接缝相比,单键齿胶接缝试件的抗剪承载力、规范化剪应力和塑性变形能力均有所提高; 单键齿胶接缝试件的环氧树脂胶厚度越大,则单键齿胶接缝试件抗剪承载力越高,规范化剪应力越大,其塑性变形能力越好; 双键齿胶接缝试件的抗剪承载力比单键齿胶接缝试件的抗剪承载力高,其塑性变形能力比单键齿胶接缝试件的塑性变形能力好; 不宜忽略环氧树脂胶厚度对胶接缝剪力键抗剪承载力的影响。     

不同上部刚度对木框架剪力墙受力性能影响的试验研究

木框架剪力墙试验研究时,荷载传递梁的刚度对木框架剪力墙的破坏模式以及侧向荷载承载力有直接的影响,当木框架剪力墙墙端以及墙中洞口边未采用墙端锚栓时,这种影响更甚。当墙顶连接铰接荷载传递梁时,在水平荷载作用下,木框架剪力墙的墙端易于被上拔而与墙基础分离,此时试验所得到的木框架剪力墙的侧向荷载承载力接近于下限值;反之,刚性荷载传递梁所得到的木框架剪力墙的侧向荷载承载力接近于上限值。主要通过22片墙体的试验研究来了解上层墙体、楼盖刚度对下层木框架剪力墙受力性能的影响。其中16片为6m长2.44m高的单层足尺木框架剪力墙,墙顶一半采用铰接荷载传递梁一半采用刚性荷载传递梁,4片为足尺典型二层墙体,另外2片为增加了墙端锚栓的单层足尺木框架剪力墙。对试验结果从初始刚度、极限荷载、极限位移、能量耗散以及锚栓内力等方面进行分析,最后形成了采用刚性荷载传递梁和二层墙体均能增加墙体侧向荷载承载力的结论。     

利用弯曲元测试砂土剪切模量的国际平行试验

首先介绍了弯曲元技术的基本原理和应用研究情况,然后详细报道了浙江大学岩土工程研究所参与此次国际平行试验的试验内容和初步分析结果。试验对象为饱和Toyoura砂,内容为排水条件下的多级加荷三轴(固结比Kc=1,2)和固结仪K0试验,在每级荷载下利用弯曲元测试土样的剪切波速并计算剪切模量Gmax。本文试验结果与弯曲元技术应用方法为TC-29的最终分析提供了有效的试验数据和参考依据。     

高强混凝土剪力墙性能指标研究

在基于性能的抗震设计中,结构的性能指标是一个必需的重要参数。基于21个剪跨比分别为2.1,1.5和1.0的矩形截面、带端柱和型钢高强混凝土剪力墙的抗震性能试验资料,分析了各种剪力墙的破坏形态。将剪力墙的性能划分为三个水平,即:使用良好、生命安全和防止倒塌,分别给出了剪力墙发生弯曲(弯曲剪切)破坏和剪切破坏时三性能水平的失效判别标准,确定了三性能水平极限状态时各剪力墙的位移角平均值。分析结果表明,高强混凝土剪力墙在三性能水平的位移角分布均基本符合正态分布,其在生命安全和防止倒塌性能水平位移角平均值与FEMA273的建议值很接近,而我国抗震规范建议的弹性位移角限值和弹塑性位移角限值的保证率系数分别为2.18和1.58。根据试验结果,提出了高强混凝土剪力墙结构三性能水平具有95%保证率的位移角限值。     

钢纤维自密实高性能混凝土抗剪韧性的试验研究

钢纤维自密实高性能混凝土是具有高工作度和高韧性的结构材料。抗剪强度和剪切韧性是梁、板、柱等构件受力分析的重要参数。本文参照国际上先进的试验方法,采用改进的单面直接剪切试验的方法,研究了钢纤维自密实高性能混凝土的剪力-剪切滑移全曲线,分析了受剪试件抗剪强度和初裂剪切滑移值以及混凝土受剪状态下的变形能,并以此为基础计算等效抗剪强度。研究结果表明,钢纤维可改善混凝土基体的抗剪强度,显著提高基体的剪切韧性;随着纤维掺量增加,钢纤维对自密实高性能混凝土的增强增韧效果也相应增加;改进的单面直接剪切试验方法和建议的剪切韧性评价方法适合于钢纤维混凝土抗剪强度和剪切韧性研究。     

钢管混凝土短柱（剪力键）受剪性能试验研究

通过对方钢管和圆钢管混凝土短柱（剪力键）进行受剪性能试验研究,分析钢管混凝土短柱（剪力键）在单调加载和反复加载条件下的受剪性能,得到方形和圆形截面钢管混凝土短柱（剪力键）无轴力剪切的荷载 位移曲线、荷载-位移滞回曲线及骨架曲线等。用精细有限元方法,对试验进行了数值模拟,通过合理的材料本构关系、破坏模式,所得有限元计算值与试验结果吻合较好,极限荷载的相对误差在8.84%之内。研究表明：钢管混凝土短柱（剪力键）具有较好的受剪性能,单调荷载作用下,方形截面和圆形截面短柱（剪力键）的相对变形均超过4.0%;循环荷载作用下,圆钢管混凝土短柱（剪力键）的滞回环更饱满、延性系数及耗能能力均优于方钢管混凝土短柱（剪力键）;理论分析方法可靠。