基于微环境温湿度的混凝土孔隙水饱和度预计

研究混凝土微环境相对湿度、温度及微观结构对孔隙水饱和度的影响机理,并通过恒定人工气候环境下粉煤灰混凝土孔隙水饱和度的测定进行验证,建立基于混凝土微环境影响的孔隙水饱和度预计模型。研究结果表明:粉煤灰混凝土水胶比越小,其孔隙水饱和度越大;粉煤灰混凝土孔隙水饱和度随微环境相对湿度的提高而增大,随微环境温度的升高而下降;恒定微环境温湿度情况下,当粉煤灰掺量不超过15%时,混凝土孔隙水饱和度随粉煤灰掺量的增大而增大,但粉煤灰掺量超过15%时,其随粉煤灰掺量的增大而降低。粉煤灰混凝土孔隙水饱和度与微环境相对湿度、微环境温度、粉煤灰掺量和水胶比之间的关系可以用指数函数较好地拟合。     

小通道内高参数火箭煤油流动传热特性研究

为探究火箭煤油在实际工程应用中的流动传热特性,在直径为2 mm、壁厚为0.5 mm的水平圆形小通道内进行了实验研究,实验参数为压力25 MPa、热流密度2～35 MW·m~(-2)、质量流速8 000～48 000 kg·m~(-2)·s~(-1)。根据实验结果,讨论了质量流速、工质入口温度和热流密度对火箭煤油流动传热特性的影响,拟合得到了高参数火箭煤油的对流传热关联式,并引入概率密度函数(PDF)来减缓超临界煤油热物性随温度的剧烈变化。结果表明:超临界压力下煤油传热类似单相液体强制对流传热,传热系数沿流向递增;质量流速、入口油温和热流密度的增大均可带来传热强化。低雷诺数下,质量流速越大,入口油温越低,流阻越大;雷诺数大于10~5时,摩擦阻力系数主要取决于管壁相对粗糙度,与雷诺数无关。新的拟合传热式考虑了各物性参数的影响,可将平均预测偏差降至7.3%;同时,基于PDF的传热模型可以平滑拐点温度附近热物性的不连续快速变化,在388～430℃的范围内有效降低预测误差。     

进水塔施工期温度仿真分析

结合燕山水库进水塔施工方案,应用有限元软件ANSYS,对其施工过程进行了仿真分析.分析表明：施工期混凝土最大温升为29.934℃,浇注后3-4 d即达到峰值,最大温差均不超过24℃.温度应力随着温差的增大而增大,温度应力最大值1.68 MPa,出现在两层混凝土浇筑的接触面,由浇筑时产生的瞬时温差引起.     

模拟K0固结后不同初始围压下冻土应力-应变特性研究

通过对经历K0固结后再冻结的冻结兰州黄土进行三轴压缩试验,分析了K0固结后冻土在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为,并利用Duncan-Chang双曲线模型研究了K0固结后冻土的初始切线模量和偏主应力最大值与围压、温度的关系.结果发现:围压和温度的变化是影响深部冻土抵抗变形能力的主要因素;初始切线模量随围压的升高而线性增大,但受温度影响不太明显;当温度恒定时,偏主应力最大值随围压的升高而线性增大;当围压恒定时,偏主应力最大值又随温度的降低而增高.最后,对模型预测曲线与实测曲线进行了对比,验证了应用Duncan-Chang双曲线模型对K0固结后冻结土体在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为进行预测的可靠性.     

东北地区季节性冻土对监测点稳定性的影响

为定量把握冻土对沉降监测网点的稳定性影响,降低测点施工成本,在东北地区通过实际项目数据研究分析监测点稳定性受季节性冻土的影响情况.结果 表明12月-次年2月期间,随着温度逐渐降低至0℃以下,冻土深度加深,监测点沉降量逐渐增大,2月-3月冻土深度达到最深,监测点累计沉降量最大达到1 cm.温度对冻土深度的形成有较大影响,温度降低时,冻土深度加深,监测点被抬升,随着温度的升高,冻土深度降低,监测点开始下降,最终趋于稳定.研究结果能有效指导沉降监测点施工,并降低造价成本.     

冻结黏土的强度与变形特性及参数研究

为了更全面地分析冻土的强度与变形特性,以皖北某矿取样的原状黏土为研究对象,进行不同温度(-5℃、-10℃、-15℃)下的单轴抗压强度试验和三轴剪切强度试验.试验结果表明,在试验温度下,试样单轴抗压强度的应力-应变曲线为应变软化型;试验条件下,冻土三轴剪切应力-应变曲线可以用双曲线模型描述.随着温度的降低,冻土的单轴抗压强度和弹性模量均增加.初始弹性模量和极限偏应力均与围压呈正相关,与温度呈负相关.冻土的抗剪强度随围压增加而增大,随温度增加而减小.通过冻土三轴试验得到的抗剪强度指标推算单轴抗压强度,可以为人工冻结法施工提供理论依据.     

冻土电阻率与其温度的关系研究

为研究冻土电阻率与温度的关系,采用自制电阻测量装置,对不同温度的砂土和黏土试样进行了电阻测试。结果表明,当温度大于0 ℃时,土的电阻率变化不大;当温度小于0 ℃时,土的电阻率随温度的下降而明显上升。出现这种现象的原因在于,当温度降低至0 ℃以下时,土中水分随温度的降低将逐渐部分或全部冻结为冰,而冰的电阻率大于液态水的电阻率。此外,冻土的电阻率还与土的类型有关,在干密度、含水量、温度均相同的条件下,砂土的电阻率大于黏土的电阻率。     

溴化锂溶液真空表面蒸发实验研究

以质量浓度为0~15%溴化锂溶液为"工质",研究操作温度在40~70℃条件下溶液真空表面蒸发过程。实验结果表明:溴化锂溶液的蒸发速率随溶液浓度的增大而减小,但随溶液温度的升高而增大;该实验条件下获得的对流传热系数值在700~1400 W·m-2·℃-1范围内,且随溶液浓度增大而显著减小。这主要是由于溶液浓度增大使得其粘度显著增加,导致热阻增大所致。     

基于升温作用的冻土动剪切模量与阻尼比试验研究

为了解升温冻土在动荷载作用下动力特性变化规律,探究Hardin-Drnevich双曲线模型对冻土动力特性的适用性,以青海省G101公路沿线冻土为研究对象,用GDS动三轴系统模拟土体在实际情况下的固结及不同初始负温度环境梯度升温的过程,研究冻土阻尼比和动剪切模量随温度的变化规律。结果表明:负温对冻土阻尼比和动剪切模量影响显著。阻尼比随梯度升温的增大而增大,随初始负温度环境的降低而减小,随动应变的增加而增大;恒温冻土阻尼比的范围为0～0. 05,升温冻土阻尼比范围为0～1; Hardin-Drnevich双曲线模型能够较好地描述阻尼比与动应变变化规律。动剪切模量范围为0～20 MPa,动剪切模量随梯度升温的增加而减小,随初始负温度环境的降低而增大,随动应变的增加而减小;动应变小于1%,动剪切模量急剧降低;动应变大于1%,动剪切模量缓慢降低,最终趋于平稳。本研究结果对寒区冻土公路在升温作用下的动力稳定性评估及路基抗振的性能设计具有参考作用。     

温度对裂纹尖端张开位移的影响

以含穿透缺口无限大受拉平板的Dugdale-Barrenblett模型(D-B模型)为基础,通过理论分析和数值模拟,讨论温度对裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响规律.结果表明:裂纹尖端张开位移值在-90℃到20℃范围内随温度升高或降低而增大或减小;温度从20℃逐渐降低到-90℃,CTOD不发生变化;温度从-90℃升高,CTOD逐渐增大;随着荷载的增大,裂纹尖端张开位移随温度升高的幅度增大;荷载增大致使裂纹尖端塑性区发展程度变高,使得裂纹尖端张开位移随温度变化的幅度增大.     

板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

基于VOF算法,建立了板式蒸发式冷凝器气-液两相降膜流动传热传质的计算模型,该模型考虑了表面张力动量源项和气-液相间传热传质源项．并利用该模型,定量分析了不同壁面热流密度、液相进口温度和空气速度下竖直板面的温度分布、气-液界面处潜热和显热换热量的相对关系．计算结果显示,液膜和空气内温度随壁面热流密度的增大而增大,在气液界面处,温度梯度存在不连续;气-液相界面处的换热主要形式为水蒸发传质引起的潜热换热为主、空气显热传热为辅,并且传热热阻主要集中于水膜内;并且随风速的增加,相间传质量也随之增大．     

温度对土壤水分性状的影响研究

温度对土壤的持水曲线产生明显的影响,在一定含水量条件下,随温度升高,土壤水基质势增加,而在同一基质势下土壤持水量随温度升高而降低,土壤水基质势温度系数(cm/℃)随土壤质地加重而增大,随含水量的增加而降低,并且与土壤水分变化特征(脱水或吸水)有关,脱水过程基质势温度系数大于吸水过程,低温段(5℃～20℃)大于高温段(20℃～50℃);土壤渗透系数随温度升高明显增大,且随质地加重,其温度效应增强;温度明显地影响土壤水的蒸发性能,随温度升高,土壤蒸发强度增大,蒸发第一阶段时间缩短,土壤前期蒸发增大,后期减弱,温度升高,土壤水分再分布速率增加,土体持水量减小。     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

水胶比因素影响下水工混凝土湿胀变形试验与模型研究

水工混凝土因其工作环境经常或周期性地受到水的作用,导致混凝土含水量增加从而产生湿胀变形.为研究水胶比与水工混凝土湿胀变形特性的关系,本文根据典型混凝土坝工程不同部位混凝土配合比,设计并开展了不同水胶比的水工混凝土湿胀试验研究.首先通过内埋应变计监测获得试验过程中试件的变形,再建立实测变形的统计模型,反演得到混凝土的热膨胀系数,最后基于浸水后的实测变形分离出湿胀变形分量,并探讨建立考虑水胶比因素的混凝土湿胀变形模型.结果表明:(1)随着水胶比增大,湿胀变形稳定值依次降低,与计算得到的线湿胀系数变化规律一致;(2)本文所提出的湿胀变形组合指数公式与分离出的湿胀变形实测结果拟合效果良好.     

温度对白垩系砂岩超声波P波特性的影响

为探索五种砂岩在不同低温状态下的超声波纵波特性,通过电液伺服控制低温岩石测试系统对五种饱和砂岩进行降温处理,同时利用ULT-200型超声波速仪进行超声波测试,获取了不同低温状态下的纵波波形,研究了低温作用下不同砂岩的纵波特性。结果表明：温度降至-5℃,波形更符合弹性介质的传播规律;初至时间和波速、波阻抗密切相关,随温度降低,五种饱和砂岩的纵波初至时间均减小,减小的趋势相似,从0℃降至-5℃,初至时间减小43% ~56%,五种饱和砂岩的波速和波阻抗增大速率几乎完全相同,由0℃降至-5℃,增大值约占总增大量的65% ~75%;初至波波峰、波谷、波速、波阻抗和品质因子(衰减特性)与不同种类的饱和砂岩粒径、孔隙率和密度不相关,与温度相关,五种饱和砂岩的初至波波峰、波谷、波速、波阻抗和品质因子在20℃时差别很大,均随温度降低而增大,不同降温阶段,增大速率相差较大,由0℃降至-10℃,增量约占总增大值的65% ~85%,从0℃降至-5℃增大最显著,其它降温阶段均缓慢增大。     

偏二甲肼池火灾热动力学特性数值模拟

为探究偏二甲肼池火灾热动力学特性,对无风和有风环境下的偏二甲肼池火开展了系列数值模拟。讨论了无风时油池尺寸(1m~9m)对火焰结构、轴向及横向温度分布和辐射热流密度等热动力学特性的影响,有风时偏二甲肼池火热动力学特性随环境风速(1m/s~4m/s)变化的规律。结果表明：无风环境下,随油池边长增大,偏二甲肼池火火焰高度由2.67m增大至13.22m,火焰最高温度从1006.23℃逐渐增大到1160.92℃,横向辐射热流密度随距离增大而减小;有风环境下,风速从0 m/s增大至4 m/s的过程中,池火火焰高度减小,火焰倾角从0°逐渐增大到82.3°,轴向温度分布规律在风速达到1.5 m/s后变为单调下降,下风侧温度及辐射热流密度由于火焰倾斜显著增加;拟合得到可准确预测无/有风环境下火焰高度、火焰倾角及横向辐射热流密度的工程关联式,偏差均在15% 以内。     

基于RC简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究

为研究混凝土冷辐射板的传热情况并对其供冷能力进行分析,采用RC简化传热模型建立混凝土辐射板二维稳态的传热模型,对混凝土辐射板内部传热情况进行模拟,计算得到混凝土内部及表面温度场.根据计算结果分析不同供水温度、埋管间距情况下,冷顶板表面的温度分布情况及供冷能力.经过实验验证,RC简化传热模型对板内温度和供冷能力的计算误差小于6%;混凝土冷辐射板供冷能力受供水水温、埋管间距及流量的直接影响,当供水温度为11~14℃,总流量为0.26~0.33m~3/h,室内空气温度为25~26℃时,混凝土辐射板平均供冷量为40~50 W/m~2.     

非饱和正冻土一维水热耦合模型与试验

利用Clapeyron方程来描述冻土内温度、冰压力和水压力的关系,根据质量守恒原理和能量守恒原理,建立一维非饱和冻土水热耦合模型。采用数值模拟和室内试验相结合的方法,对建立的水热模型进行检验。研究结果表明:随着冻结时间的增加,冻土的温度变化由剧烈转成平稳,最后沿高度线性分布;冻土段含水量增大,未冻土段含水量减小;在冰透镜体的存在的地方,孔隙比明显增大,含水量明显增大;模拟结果与实测结果较吻合,验证了该模型的正确性。     

泡沫轻质混凝土性能与孔结构关系研究

为满足工程应用需要,针对600 kg/cm~3和800 kg/cm~3密度等级的泡沫轻质混凝土,分析了不同密度和水胶比时的抗压强度与孔结构关系。研究结果表明,泡沫轻质混凝土的平均孔径随水胶比增大而增大;泡沫轻质混凝土平均孔径随密度等级升高而下降,当密度等级从600 kg/cm~3增大到800 kg/cm~3时,平均孔径变化约为24.5%～25.4%,孔隙率变化约为2.8%～16.6%;抗压强度随水胶比增大呈先增大后下降的趋势。     

高温后高强混凝土剪切裂缝与拉剪箍筋销栓作用

为研究高温后高强混凝土的剪切裂缝和拉剪箍筋销栓作用,浇筑了两种强度高强混凝土Z形试件.分别对试件进行了200,400,800°C的高温试验,通过高温后试件的直剪试验,研究了温度和混凝土强度对剪切裂缝的影响.基于弹性地基梁理论建立了箍筋销栓作用模型,结合实测的剪切裂缝宽度和裂缝滑移,计算得到高温后高强混凝土与箍筋之间的销栓剪应力.研究结果表明:除200°C以外,高强混凝土的裂缝峰值位移(裂缝峰值宽度和裂缝峰值滑移)随温度的升高而增大;无论经历多高的温度,混凝土的强度越高,裂缝峰值位移越小;箍筋的销栓剪切应力与裂缝滑移呈线性关系,销栓剪切刚度随温度的升高而降低,随混凝土强度的增大而增大;销栓剪切应力随温度的升高而增大,随混凝土强度增大而减小.