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Keggin-型杂多酸作为高效光催化剂在能源催化转换领域扮演重要角色.虽然在实验上利用它们较为容易实现光催化反应,然而要对相关的光催化反应机理进行原子水平细节研究仍然困难重重,在其中获得一个相对合理的催化剂团簇模型至关重要.本文利用自建的遗传算法程序并结合密度泛函理论探究Keggin-型铌杂多阴离子完全质子化团簇(Hn+3[PMo12-nNbnO40],n=1～4)的稳定几何结构与光谱性质.通过观察铌作为杂原子取代团簇表面上的钼以及质子占据对体系几何结构和光谱性质的影响,我们期望能够为基于该类团簇的光催化剂分子设计以及光催化反应机理探究提供有用信息.基于计算数据,我们发现:在优化团簇几何结构中,随着杂Nb原子数目的增多,它们在团簇骨架上的分布能展现一定的规律(倾向于离散分布或者共用O桥而成等边三角形),并且质子均倾向于与杂Nb原子(或其邻居)相联的端基O成单键.团簇体系的偶极矩从最大值出发降到最低值而后逐渐增大.这可以被归功于杂原子铌与被取代原子钼之间相对较小的电负性差异以及取代位置模式的不同.研究体系的红外(或拉曼)吸收主要分布在两个波数区间(0～1500 cm-1)以及(3600～4000 cm-1).前者对应于团簇骨架上重原子间(桥基O-Mo,O-Nb等)或者骨架局部关联的振动模式,后者对应于端基的O-H单键的振动模式.同时,它们在1200～1500 cm-1波数区间展现可区分的红外吸收分布,在高波数区间Raman吸收可展现强度差异.
Keggin-型杂多阴离子质子化结构光谱性质密度泛函理论遗传算法
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文章依托京秦高速工程,对比研究了泡沫混凝土轻质填料与PHC预制管桩在软土桥基处理中的性能表现.研究表明,轻质填料利用其低密度优势实现地基减载,10 d承载力约100 kN,工后沉降约56 mm,适用于软土厚度不超过8 m、沉降要求不高于50 mm的桥头过渡段,具有施工快捷和环保性好的特点.预制管桩则通过将荷载传至深层持力层,其10 d承载力可达650 kN,工后沉降可稳定控制在约15 mm,尤其适用于深厚软土区及沉降控制严格的主桥基础,但存在初期成本较高和挤土效应等局限性.文章建立了基于地质条件、沉降标准、施工环境和全生命周期成本的综合选型决策流程,以支持软土区桥梁基础的优化设计.
软土地基桥基处理轻质填料泡沫混凝土预制管桩性能对比
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基于山区滑坡桥基抗震加固工程分析的现实需要,以成兰铁路两处典型工点为原型,采用 FLAC3D 有限差分软件建立前排-后排抗滑桩加固滑坡桥基的三维数值模型,分析地震工况下抗滑段与下滑段桥墩桩基的动力响应特征及滑坡 PGA 放大系数分布规律.结果显示,桥墩后侧桩基础的受力变形相对更大,弯矩峰值集中于桩顶与滑动面附近,剪力峰值出现在滑动面两侧,宜以桥墩后侧桩基础为设计验算对象.滑坡 PGA 放大系数呈层状分布,下滑段下半部放大效应明显,后排抗滑桩可有效降低桥墩区域土体的水平加速度放大效应;前排抗滑桩宜靠近桥墩桩基,提供必要的抗震支挡力.该研究成果有助于滑坡桥基抗震加固优化设计.
滑坡桥基抗震加固三维数值模拟动力响应PGA放大系数
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不同沉积深度的中砂的细观颗粒特征及其物理力学性质差异显著,研究其细观-力学特性差异对砂层中的围堰稳定性影响可辅助基坑设计及安全评估.以西安渭河中砂地层的某桥基围堰工程为例,基于室内直剪试验、渗透性试验、电子扫描显微镜(SEM)试验,开展了渭河中砂的细观结构-力学特征的研究;同时采用FLAC3D软件建立了中砂地层的基坑施工模型,系统分析了砂土的长宽比、磨圆度与粗糙度对内摩擦角、渗透系数和围堰稳定性变形的影响.结果表明:1)渭河中砂的颗粒形状不规则,且表面不光滑;颗粒长度多分布在0.1～0.3 mm,宽度多分布在0～0.2 mm;2)随着中砂长宽比和粗糙度的增加,内摩擦角逐渐增大,渗透性逐渐减弱,反之随着磨圆度的增加,内摩擦角逐渐降低,渗透性逐渐增强;3)随着中砂长宽比和粗糙度增加,围堰水平位移减小;磨圆度增加,围堰水平位移增大.本研究揭示了渭河中砂的细观结构与其物理力学性能之间的关系,以期为类似工程中的基坑围堰设计提供科学依据.
中砂细观特征围堰稳定性室内试验数值分析
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西南山区某高速公路以桥梁方式穿越上三叠系须家河组多层倾斜煤层采空区,为保证桥梁桩基的稳定性和高速公路的运营安全,基于桥址地质实况搭建室内实体三维模型,定量分析模型的宏观破裂形态,在不同位置布设千分表监测坡面位移、应变片监测坡面应变,对该桥址区采空区的破坏形式及其对边坡的稳定性、变形规律进行研究.结果表明:随着荷载增加,坡面位移呈非线性增长,卸载后发生回弹,且坡脚处位移量大于坡顶.应变测试显示,坡面主要受压,采空区顶底板主要受拉;靠近桥墩及采空区中心的测点应变值显著增大.模型破坏过程表现为:采空区顶部岩体首先开裂并坍塌,裂缝沿边缘向上扩展,最终导致边坡整体失稳.研究揭示了该工况下的变形破坏机理,可为桥梁基础设计提供参考.
采空区相似比室内模型试验稳定性
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大型框构桥基础尺寸大,受力状态复杂,基床系数是框构桥计算中重要的边界参数,其值受岩土特性、基础尺寸等多种要素影响,基床系数的合理取值对于结构计算的安全可靠度和工程造价均有直接的影响.目前框构桥设计的基床参数一般采用规范经验值法来取得基床系数的参考值,对大型框构基床系数取值的理论分析研究较少.文中利用数值软件模拟实际工程地基条件,建立地基土与基础三维实体模型,求得基床系数的有限元解,根据规范理论公式反演基床系数,该方法可为同类大型框构工程精细化设计的基床系数取值提供参考.通过三维仿真计算,建立平面梁单元法、空间厚板单元法和空间梁格模型法三种不同的结构力学模型,深入分析各类力学模型对主体结构关键位置受力情况的差异,结合基床系数取值研究和结构力学模型的合理选择,实现精细化设计,在保证结构安全的前提下实现工程优化.
大型框构桥精细化设计基床系数力学模型
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岩溶地质条件给桥梁工程带来了极大的安全隐患.依托武汉天子山大桥工程在充分考虑梁子湖水域易发生复杂岩溶地质问题的前提下,基于弹态波CT跨孔和三维隐式地质建模两种技术手段开展综合探查,并结合钻孔地质资料和3-DGAK插值法等技术手段,建立桥基区岩溶发育的三维模型.通过三维可视化的模型对获取的岩溶发育信息和地质异常情况进行分析,发现有88处地质异常体,包括67处岩溶发育区和21处破碎带.其中,2号作用平台西北角溶洞(YR1)顶板厚度仅为4.6 m,危险性大.在模型提供参数的指导下进行了桩基优化设计(即溶洞区桩长提高15％以及破碎岩区桩基侧摩阻力提升),有效避免了可能产生的工程隐患.采用的"弹性波CT+三维建模"的方式,为在岩溶地区的桥梁基础设计选择合适的勘探方法提供了较为明确的思路,为将工程地质勘测工作向数字化、可视化方向推进提供了借鉴.
桥梁工程弹性波CT三维地质建模岩溶探测桥梁基础天子山大桥地质风险评估
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为探究硐渣堆载作用下公路边坡的稳定性响应机制,文章以广西某典型堆载型边坡为工程背景,采用室内物理模型试验方法,系统开展加载模拟研究.通过布设应变片、土压力盒及位移计,分析结构-滑体体系在堆载荷载作用下的变形、受力与破坏演化规律.结果表明,堆载引发的破坏模式具备"前缘剪切-深部演化"的特征,第一排抗滑桩为关键控制构件,桥基桩表现出明显的协同受力效应.研究成果可为堆载型边坡的稳定性控制与工程设计提供理论依据与技术参考.
堆载边坡硐渣填筑物理模型试验土压力桩身弯矩
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为研究滑坡作用下桥梁桩基的承载机理及受力模式,分析有无抗滑桩加固时各结构物的变形机制,以兰新高铁二十里铺特大桥 25 号桥墩滑坡典型断面为背景,开展大型室内模型试验,对比分析有无抗滑桩支护时桥梁桩基的桩顶位移、桩周土压力及弯矩分布规律.研究结果表明:(1)有抗滑桩支护时桥梁桩基桩顶位移大大减小,抗滑桩对桥梁桩基有明显的加固作用;(2)无桩组桥梁桩基山侧土压力沿桩深呈"R"形分布,河侧土压力沿桩深呈"D"形分布,桥基承受荷载能力有限,土压力分布形式发生改变,桩体中上部桩周土压力较大,在设计时应重点考虑优化;(3)有桩组桥梁桩基山侧及河侧土压力桩深均呈"S"形分布,抗滑桩承担绝大部分的滑坡推力,经抗滑桩传递至桥梁桩基的剩余滑坡推力大大降低,桥梁桩基有足够的能力抵抗滑坡作用,使其山侧和河侧的土体变形表现出协调一致性,桥梁桩基得到很好的保护;(4)各级滑坡推力作用下,有、无桩组桩身弯矩分布特征基本一致,沿深度方向均呈"S"形分布,弯矩最大值均位于滑带处.相同荷载有桩侧弯矩差值较无桩侧得到很大改善,桥基受力分布更加均匀,抗滑桩桩身最大弯矩值是有桩侧桥梁桩基最大弯矩值的 13.5 倍,抗滑桩支护效果显著.
铁路桥梁边坡工程群桩基础抗滑桩变形机制模型试验
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工程物探技术是基于地球物理学原理与方法,同时致力于地下介质的深入探测与精细分析,为岩土工程勘察的设计规划、施工实施及后续监测奠定了坚实的科学基础.该技术体系涵盖地震勘探、电磁探测、重力探测及磁法探测等多种手段,广泛应用于解决岩溶勘探、桥梁与隧道结构质量检测、大坝渗漏安全评估、地下水勘探、滑坡带精确定位及矿物资源勘探等岩土工程关键问题.通过桥基桩岩溶精准探测、路面开裂机理探究实例,充分展现了工程物探技术在岩土工程勘察中的实践价值.其应用使得勘测效率得以显著提升,降低了成本的同时,还极大增强了工程地质条件的定量评价精度,这对于推动岩土工程勘察领域的技术革新与发展作出了重要贡献.
工程物探技术岩土工程勘察价值研究
