拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

摘要:超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料, 但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制. 首先, 本文基于局域共振理论, 提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型, 据此研发出拟声子晶体超材料混凝土. 其次, 计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数, 并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验. 最后, 用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床, 并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题. 结果表明, 拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙, 在带隙频率范围内, 衰减值大多都在10 dB以上, 衰减效果较好; 拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果, 隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB, 隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB, 隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB, 低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径, 突破了土木工程结构的传统减振控制技术.

热轧变厚度耐候钢板在钢桥制造上的应用

摘要:针对热轧变厚度免涂装Q345qDNH耐候钢板在安徽省G5011芜合高速工程林头至陇西立交段改扩建工程桥梁上的应用,介绍了热轧变厚度 Q345qDNH耐候钢板的母材成分和性能检测、热加工试验和钢板焊接性试验、焊接工艺评定试验、钢梁焊接和锈层稳定化处理,以及采用热轧变厚度钢板节约制造费用等内容,为后续类似工程施工提供了借鉴。

机器人焊接技术在钢桥制造中的应用进展

摘要:在港珠澳大桥、深中通道等重大桥梁工程建设的推动下,近十年来我国的钢桥制造机器人焊接技术应用有了长足的发展。机器人焊接技术的应用大幅提升了焊接质量,有效提高了关键焊缝的抗疲劳性能。对板单元机器人、桥面板立体单元件机器人、便携式全位置机器人与钢护栏立柱机器人的焊接应用与发展情况进行了详细介绍,同时对钢桥制造机器人焊接技术发展趋势作了一定的展望。

白鹤滩水电站高填方工程砾石填料的物理力学特性

摘要:白鹤滩水电站是全球单机容量最大、在建规模最大的水电站。为避免水库蓄水后巧家县城区中的移民安置区被淹,需进行高填方工程,填筑材料以当地砾石土料为主。依托白鹤滩水电站高填方工程,对砾石填料进行颗粒分析、击实试验、压缩试验和三轴剪切试验等室内土工试验以及现场碾压试验。研究表明:填料的压实特性与砾石质量分数有关,粒径大于5mm的砾石质量分数在40%~70% 时,填料较易形成密实骨架结构,表现出较好的可压实性和力学性能。在现场碾压过程中,需从填料的砾石质量分数及现有设备等因素来综合控制压实含水率。压实度为0.95和0.97的砾石填料的压缩特性及抗剪强度有明显差异。同时,根据填料试样的应力、应变关系确定了邓肯-张双曲线模型的参数。试验结果为白鹤滩移民区高填方工程的填料配比设计、力学与施工参数的选取提供参考。

建筑节能用玻纤复合材料的制备及其性能研究

摘要: 选择以环氧树脂E51为基体,玻璃纤维为增强相,间苯二胺为固化剂,玻璃纤维掺杂量为环氧树脂和固化剂总质量的0,5%,10%,15%和20%,制备出了玻纤复合材料。研究了不同玻璃纤维掺杂量对玻纤复合材料微观形貌、孔径分布、力学性能及导热性能的影响。结果表明,掺入适量的玻璃纤维后提高了环氧树脂各部分与纤维之间的结合强度,从而改善了玻纤复合材料的致密性,减小了平均孔径、孔体积和孔隙。当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时,玻纤复合材料的孔洞和缺陷数量最少,结合强度和致密性最佳,孔体积最小为0.95cm3/g,平均孔径最小为26.3nm,孔隙率最低为0.93%。随着玻璃纤维掺杂量的增加,玻纤复合材料的抗拉强度、断裂延伸率和抗折强度均先增高后降低,导热系数先降低后增大。当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时,抗拉强度、断裂延伸率和抗折强度均达到最大值,分别为45.10MPa,1.61%和39.60MPa;导热系数最低为0.021W/(m·K),保温性能最佳,在建筑节能材料的开发与应用方面具有广阔的前景。

高强度耐候桥梁钢焊接工艺研究

摘要:针对加拿大帕特洛大桥开发的符合美标ASTM A709/A709M:2011《桥梁用结构钢》的HPS485W高强度耐候钢和国标GB/T 714—2015《桥梁用结构钢》中的Q500qENH高强度耐候钢板进行焊接试验研究,包括母材成分和性能检测、焊接性试验、典型接头焊接工艺评定试验等,评价HPS485W/Q500qENH耐候钢板的综合力学性能和焊接性,为该高强度耐候钢成功应用于加拿大帕特洛大桥提供了技术支撑。

超长大规格高强悬索桥主缆单元索股制造技术研究

摘要:以西堠门大桥国产1770MPa主缆索股制作技术为基础,进一步研究超长(≥4250m)大规格(≥169丝)高强度(1860MPa等级)主缆单元索股制造技术,同时对主缆索股的水平收放索技术和装置进行进一步的研究,为特大跨径悬索桥主缆单元索股的制造提供技术研究基础。

光电建筑材料研究进展

摘要:在环境问题、可再生能源需求、光伏技术的发展以及政策支持的多重因素下,光电建筑作为一种可持续发展的解决方案,能够满足人们对绿色、环保建筑的需求,得到了较为广泛的关注。与建筑结合的光伏不同于传统场景中的光伏系统,需要考虑建筑的特点及设计需求,这要求对建筑及光伏技术都有充分的理解。本文主要介绍了光电建筑材料的研究进展,分析了硅材料电池、薄膜电池以及新型电池应用在建筑领域的优势与不足;归纳了适用于建筑不同构成部分光伏组件的结构及安装方式,并对比了不同条件下的实际使用效率;展望了光电建筑在设计和应用过程中所面临的问题及发展前景。本文旨在加深读者对光电建筑的理解,为相关的技术开发及设计提供思路。

装配式建筑钢结构用耐蚀钢材的腐蚀性研究及工程应用

摘要:装配式建筑钢结构具有节能、环保、资源可循环利用的特点,符合我国未来建筑发展方向。但普通钢材易受腐蚀,钢材表面防腐是目前钢结构设计中必须考虑的内容。由于防腐作业成本高,并且除锈产生粉尘,涂料有机化学物质、镀层金属对大气及土壤产生污染,是制约建筑钢结构发展的重要因素。故开发免涂装新型钢材,降低加工成本,减少环境污染,对于建筑钢结构发展具有重大意义。为此,在钢中添加Ni、Cr、Cu合金元素满足材料耐大气腐蚀性能要求,结合型钢轧制工艺特点,采用V 微合金化,轧后冷却过程中V(C,N) 弥散析出强化,研发了Q390级抗震耐候热轧H型钢(Q390NHD) ,采用周浸对比试验研究了其耐蚀性,分析了在大气中长期暴露的腐蚀问题,论证了耐候钢作为装配式建筑钢结构材料的可行性。Q390NHD级型钢的主要化学成分范围:m(C)≤0.12%,m(Si)≤0.50%,m(Mn)≤1. 50%,0.20%≤m(Ni)≤0.65%,0.30%≤m(Cr)≤1.25%,0.20%≤m(Cu) ≤0.55%,m(V) ≤0.12%;力学性能:下屈服强度ReL在400MPa以上,抗拉强度Rm在560~600MPa 之间,屈强比不大于0.80,短比例试样断后伸长率不小于25%,-20℃夏比冲击功不小于34 J/cm2 ,满足GB 50017-2017《钢结构设计标准》中采用抗震性能化设计的钢结构构件材料性能要求。72h周浸试验中,Q390NHD钢的腐蚀速率为1. 665g/(m2·h) ,是普碳钢的47.0%,其耐蚀性是普通钢的2倍多,与09CuPCrNiA 相当。参照ISO 11844-1∶2006 标准分析,Q390NHD 型钢70 a的腐蚀厚度,若按照室内腐蚀性IC3级给出的腐蚀速率上限估算,总腐蚀量不超过0.031 mm;达到IC4 级时,不超过0.3 mm;即使室内最严重腐蚀情况(IC5级) ,也不超过0.7mm。因此,只要适当增加腐蚀裕量,在我国大部分地区,将Q390NHD钢应用于普通民用办公及住宅钢结构建筑中是可以免涂装的。