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            优秀硕士土木工程论文范文十篇

            来源: www.zsalud.com 作者:lgg 发布时间:2018-06-19 论文字数:36528字
            论文编号: sb2018061521341721677 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
            本文是一篇土木工程论文,土木工程包括结构、市政建设、道路桥梁、给排水、岩土、环境工程、建筑经济等。培养目标是工程师。如建筑结构工程师,他们的任务是使建筑物和工程结构物既能
            本文是一篇土木工程论文,土木工程包括结构、市政建设、道路桥梁、给排水、岩土、环境工程、建筑经济等。培养目标是工程师。如建筑结构工程师,他们的任务是使建筑物和工程结构物既能满足生产和生活使用提出的各项要求,又能经受强烈地震、狂风袭击、海水侵蚀以及各种大自然的考验。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇土木工程论文,供大家参考。
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇一

             
            第 1 章 绪论
             
            1.1 选题背景及研究意义
            城市规划测量工作是配合城市规划,保障各项内容具体实施的基础工作和重要环节,它为市政工程和其它城市建设的设计、建造、完工和营运管理阶段的测量工作提供条件及依据。而规划道路定线测量正是规划测量的一项重要组成部分,也被简称为定线测量,它是指确定规划道路的平面位置的测量工作[1]。具体的,定线测量是根据城市规划管理部门下达的定线条件,通过测量与计算,确定定线道路的起止及宽度、规划道路中线、红线坐标。定线条件是规划部门下达的法定文件,详细描述道路的起止、走向和路宽等要求。道路中线坐标可由定线条件直接给出,或由相关路推算同时配合外业测算得出。作为一种法定文件,定线条件不能随意改动,在实际测量过程中如发现矛盾或问题,应上报规划部门,由规划部门处理。本课题以市测绘院的北京市规划道路网作为研究数据,研究规划测量数据快速更新的方法。北京市测绘设计研究院成立于建国初期,是集基础测绘、专业测绘和地理信息服务为一体的专业化、综合性生产科研单位。从 1952 年原市计划委员会需要进行定线测量,并开出具体定线条件,形成北京市第一条规划道路至今,北京市测绘设计研究院拥有由 6000 多条规划路组成的北京市规划道路网。目前,北京市测绘设计研究院规划路生产入库流程大致是生产部门综合相关资料,利用 CAD 进行数据加工,形成纸质成果,经两级检查一级验收[2]归档至资料室。入库部门先从资料室中借阅纸质资料,经人工录入,添加到规划路录入系统中,经两级检查一级验收后,进入规划道路数据库。
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            1.2 国内外研究现状
            目前,几乎所有的国家的 GIS 系统的数据库都存在着一定程度的“更新”方面的问题,为此,很多国家开展了对 GIS 数据库的更新技术和更新策略的研究。比如,英国军械测量局根据本身的实际需求,建立了推帚式和散点式相结合的更新机制。日本则采用了一种基于栅格(grid)的更新方法,先进行了小比例尺的地形图更新,在此基础上,又进行了大比例尺的地形图更新。美国的俄亥俄州立大学测图中心提出了一个全新的更新模型,包括十七个步骤[3]。德国联邦测绘局在搭建了一个小比例尺的修测系统基础上,采用开天窗矢量方式对单要素进行了更新。澳大利亚维多利亚州和新南威尔士州使用了一种递增的数据流模型,对接土地划拨数据和数字地籍数据库[4]。西澳大利亚州则在留存历史数据的基础上,采用新的地籍测量数据替代原有数据。荷兰地籍与公共登记署在面对大比例尺地形和地籍数据的情况下,采用临时作业复制(temporary work copy)等方法对工作区进行隔离,禁止外来用户同时对该工作区的专题层进行篡改,因而保持数据库的一致性[5]。在国内,许多地区也在不断探索各种地理信息系统数据库的更新技术和方法。广西第二测绘院与武汉大学合作开发一套基于立体影像综合判调的“基础地理数据快速更新系统”,应用于航测外业调绘与更新、矢量数据平面立体一体化采集,大幅度地改善了基础地理数据更新的效果[6]。广州市城市规划勘测设计研究院,根据城市规划空间数据实际生产特点,结合自身业务需求,按照需要进行更新,通过事件完成驱动,实现了一套动态的基础空间数据库更新生产体系。目前,广州市已经建立了一个基于 ArcGIS 的大比例尺基础空间数据库[7]。江苏省基础测绘地形图[8]采用了数据采集与更新内外业一体化技术方法。另外周晓光等提出了“基于事件的时空数据库增量更新”方案, 在实例分析的基础上又进行了实验方法的验证,实现了时空数据库更新的自动化或半自动化[9]。通过以上的分析,在国内的数据快速更新领域的研究中,主要的研究侧重点并取得一定效果的方面包括:更新策略、更新模式和数据模型。但是因为数据更新研究领域的复杂性,国内目前在此领域的应用主要集中在基础地理信息数据,而规划测量领域仍处于初期的探索阶段。
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            第 2 章 系统需求分析
             
            2.1 规划测量数据标准规范需求
            针对各部门的作业模式和数据标准各式各样,输出成果形式不一致的情况,结合清华山维 EPS 软件设计一套从生产作业到检查入库的全过程的标准规范。规划测量数据标准规范主要包括作业标准、数据标准[10]、数据库建库标准和成果输出标准。具体需求描述见表 2-1 所示。
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            2.2 数据库建设需求
            数据库是规划测量中所有工作的基础。建立一个设计合理,分类规范的数据库能够有效保障规划测量中后续各个环节的顺利进行。规划测量数据库建设主要涵盖数据库设计、旧库转新库以及数据库管理。因为从原有旧库中直接转换图形数据会造成曲线折线化问题,影响生产作业的使用精度,所以采用由属性数据生成图形的方式。需要由属性生成的图形有道路中线、路口(或立交)红线、派生红线和曲线元素。其中道路中线包括中线线段(两点线)、中线点,路口(或立交)红线包括红线线段、红线点。在生成图形中,道路中线和路口(或立交)红线是直接通过存储属性中的坐标生成的,而派生红线和曲线元素是通过存储属性中的坐标加上其他属性推算出来的,所以图形处理主要是针对派生红线和曲线元素,并且需要处理的情况多出现在路口或直线与曲线的交接处。
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            第 3 章 系统总体设计 .......9
            3.1 总体设计原则 ...... 9
            3.2 总体技术架构 ...... 9
            3.3 规划路工艺流程设计 ..... 10
            第 4 章 规划测量数据快速更新的设计与实现.......12
            4.1 标准规范设计 .... 12
            4.2 数据库建设 ........ 15
            4.3 实现快速更新的一体化软件设计 .... 29
            4.4 规划测量数据快速更新的实现 ........ 44
            第 5 章 结论及展望 .........47
            5.1 结论........ 47
            5.2 展望........ 47
             
            第 4 章 规划测量数据快速更新的设计与实现
             
            针对规划测量数据快速更新当前所面临的问题,提出规划测量数据标准规范的设计、数据库建设及实现快速更新的一体化软件的设计方案。经测试,能够实现规划测量数据快速更新。
             
            4.1 标准规范设计
            在现有的生产入库流程中,多种形式的软件应用在数据生产中,输出成果表现形式不统一,不便于成果的使用;同时,要完成现有生产入库流程,需要多种软件互相配合,对作业人员要求较高。以把各个生产部门的作业模式和数据标准进行规范为目标,本文将从规划路的作业标准设计、数据标准设计、数据库建库标准设计及规划路成果输出标准设计四个方面,制定标准规范。规划测量标准规范建设与一体化软件建设是相辅相成的。一方面,软件建设必须遵照标准和规范,其设计、开发和实施等需要标准和规范进行指导;另一方面,标准和规范的制订和修改离不开软件的应用,依据软件应用中不断提出的需求,标准和规范要及时进行完善。
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            结论
             
            本文在现有规划道路工作基础上,依托创建规划测量数据生产与地理信息系统应用一体化软件平台,重新设计生产工艺流程,制定统一的标准规范,建立新的规划测量数据库,实现规划测量的快速更新。具体得到以下成果:
            (1) 通过对现有规划道路工作进行分析,提出建设快速更新的规划测量数据的需求分析,明确课题研究重点,提出具体要求。
            (2) 通过搭建良好的架构设计,让系统更加通用,更加灵活,易于拓展。
            (3) 通过搭建集成 AutoCAD 图形处理功能和 GIS 数据库管理功能的统一平台,建立了一体化的技术流程,较传统流程大为精简。
            (4) 统一作业模式,依据的国家、行业及地方有关标准制定数据标准,确保不同作业者作业成果标准统一。
            (5) 通过规划路数据的深入分析,制定出规划路数据库的建库原则,并对数据库逻辑和结构进行了设计,建立全新的符合规划测量数据快速更新的数据库。
            (6) 考虑到原有数据库的继承问题,解决了旧库转换新库的问题。
            (7) 自动化的编辑处理功能,缩短了作业时间,保障了数据质量,提高了工作效率。自动化的质量控制技术,通过数据质量控制标准模版,实现了对规划测量数据的程序化质量控制。
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            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇二

             
            第一章绪论
             
            1.1课题来源与研究意义
            本文以国内某暗挖隧道建设项目为依托,对顶管管幕工艺工程定额进行系统研究。依托项目为世界首座采用大断面顶管管幕形成超前支护施工的双层六车道公路隧道,隧道下穿某大型通关口岸,具有跨度大、埋深浅《地形、地质条件复杂,地面建筑多,地下管线及邻近桩基密集等特点,采用组合管幕形成超前支护的施工方法为业内首次使用。然而,在我国《公路工程预算定额》(JTG/TB06-02-2007)中并没有顶管管幕工艺的预算定额,相关定额研究成果仍处于空白状态,这给本项目工程建设和今后类似项目建设中准确把握工程投入、有效控制工程建设投资带来了较大的困难,主要体现在以下几个方面:
            1、无论是《公路工程预算定额》(JTG/TB06-()2-20()7),还是《公路工程预算定额》(1992)中都没有顶管管幕工艺的相关定额成果和计价依据,给工程项目的建设管理带来了诸多不便。
            2、在公路工程行业中缺乏相关定额成果和工程经验,隧道建设的投资管理和成本控制主要是参照市政工程中的相关定额成果与工程应用经验。然而,在我国市政行业中,顶管工艺相关定额成果的研究对象主要是单根管幕顶进,与本建设项目中顶管管幕工艺有较大差异,消耗量指标也相差很大,并不能完全作为大规模群管顶进工程建设项目的计价依据。
            3、本建设项目引进了一批先进的技术设备,如:釆用了从德国进口的海瑞克顶管掘进机,与国产同种机械相比,这种机械能适应更多的地质情况,为工程项目的顺利完成提供了重要技术保障,也提高了工人的劳动效率,缩短了项目建设工期,由此产生的定额水平变化对工程造价的确定有着直接影响。
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            1.2定额研究现状
            定额是管理科学的产物,他的发展与管理科学有着密切关联,它伴随着管理科学的发展而发展。19世纪末20世纪初,随着资本主义生产日益扩大,生产技术迅速发展,劳动分工和协作越来越细。生产的目的是要最大限度地获取利润,降低消耗,因此,,研究科学生产和管理成为一种必然,作为现代企业管理重要学科的定额就应运而生了。泰勒是把定额管理作为一门管理科学进行研究的创始者。泰勒是一名19世纪末美国工程师,从1880年开始,他通过大量的、反复的科学试验,对劳动者的工作方式和如何提高工作人员的工作效率进行了细致的研究,他把工人的生产过程和工作时间划分成若干组成部分,详细记录工人完成每个动作过程的时间消耗,研究出最具工作效率工作方法和工时定额,创立了操作过程的规范化,工作时间的标准化等一系列科学管理技术。与泰勒同时期的吉尔布瑞斯(RB.Gilbrcth)创立了“动作研究"的理论和方法,为后来的时间合成技术奠定了基础[2]。在泰勒和吉尔布瑞斯之后,管理科学在由作业方法向科学组织护"展的同时,也利用了现代科学技术发展的新成果(如运筹学、系统工程、电子计算机等)作为科学组织管理的手段。尤其是20世纪20年代出现的行为科学,从社会心理学和生产中的人际关系角度进行研究管理,着重探讨了社会环境、人际关系对人的行为影响,鼓励劳动者发挥主动性和积极性,以达到提高劳动生产效率的目的。定额是管理科学发展初期的产物,管理科学不断发展的过程中,定额的研究范围不仅仅局限在对工时定额的研究。期间出现的预先控制工时定额,把劳动定额的研究提前到工作方法和技术工艺的设计过程当中,以加强对工人工作时间的管理和规范化,最大程度提高劳动者的生产效率。伴随着管理科学的快速发展,定额的研究方式和研究范围也不断扩大,加快了定额理论研究的步伐。
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            第二章工程定额理论研究
             
            2.1工程定额概论
            定额,顾名思义,就是规定的消耗尺度。它是生产管理部门为指导和管理生产经营活动,根据一定时期的生产水平和产品的质量要求,制定的完成一定数额的合格产品所需消耗的人力、物力和财力的数量标准。定额不仅仅是简单的、单一的数量标准,而是质量、安全和数量的统一体。工程定额是指按照国家和地方的有关施工技术标准、质量验收规范及相关评价准则等,依据现行的生产力水平和科技发展水平,在施工组织合理,材料和机械使用恰当的情况下,完成单位合格产品所必须消耗的人工、材料、机械的消耗量标准。结合以下几个方面对工程定额概念进行理解:1、工程定额是指在正常的施工组织条件下,在合理的劳动组织、合^理地运用材料和机械设备的条件下,完成单位合格产品所必须消耗的各种资源的消耗量标准。2、工程定额反映出在一定时期的社会生产力水平和施工生产技术能力下,完成单位合格产品与各种生产资源消耗之间的特定关系,也反映了其组织管理水平。3、工程定额不仅仅反映的是一种数量关系,同时也定义了详细的工作内容、质量标准和安全要求。工程定额研究是以一定时期社会生产水平条件下,工程建设成品与生产资源消耗之间的综合关系为研究对象,对建设项目施工过程、施工组织、技术工艺进行细致地研究、分析,探讨出完成规定单位建设产品的资源消耗标准。
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            2.2定额编制理论研究
            工程定额是以同一性质的施工过程或施工工序为主要研究对象,确定劳动工人在正常的施工组织和生产技术条件下,为完成某种单位合格产品的人工、材料和机械台班消耗的数量标准。工程定额主要由劳动消耗定额、材料消耗定和机械台班消耗定额组成。工作时间的研究是指把工人在施工过程中所消耗的时间,按其性质进行科学的、系统的归类,明确在定额编制过程中应该考虑哪堅工作时间。对工作时间的分析、研究,可从工人工作时间消耗和机械工作时间消耗两部分进行。劳动工人在施工过程中消耗的工作时间,按其性质可分为定额时间和损失时间两大类。定额时间是指施工人员为完成一项施工任务所必须消耗的时间,损失时间是指因违反劳动纪律、不合理的停工、施工组织不当等因素,造成劳动工人在工作过程中损失的时间,属于非定额时间。归类情况见表2-1。准备工作时间是指劳动工人在施工前进行一些准备工作必须消耗的时间,如领取劳动工具、材料以及从生活地点到施工现场的路途消耗时间等。基本工作时间是指施工人员在施工过程中为完成施工任务直接消耗的时间,是定额时间的主要组成部分,也是施工现场定额测定工作的重点。结束整理工作时间是指当天或整个施工人工完成以后,工人清洗、整理施工现场所消耗的时间。如打扫地面、工具材料等入库等。
            ……….
             
            第三章泥水平衡顶管其施工研究...........27
            3.1泥水平衡顶管施工的概念及特点.........27
            3,2泥水平衡顶管施工基本原理.........28
            3.3泥水平衡顶管系统的组成.........28
            3.4泥水平衡顶管施工过程研究.........31
            3.5定额项目划分研究.........33
            第四章顶管管幕工艺编制研究.........36
            4.1工程概况.........36
            4.2封门破除定额研究.........38
            4.3工作平台安拆定额研究.........41
            4.4顶管机及附属设施安拆定额研究.........46
            4.5管节安装定额研究.........56
            4.6泥水平衡顶进定额研究.........58
            4.7注裝减阻定额研究.........60
            4.8本章小结.........63
            第五章基于難数学理论的工雠额研究.........64
            5.1模糊数学概述.........64
            5.2基于模糊数学理论的工程定额计算模型建立.........64
            5.3实例分析.........67
            5.4本章小结.........72
             
            第五章基于模糊数学理论的工程定额研究
             
            5.1模糊数学概述
            模糊,顾名思义,是指“不清楚”,“不明确”的意思,模糊数学是指运用数学方法分析和研究特定对象的模糊特征。模糊数学概念首次提出是由美国著名研究专家扎德(L.A.Zacieh)教授在1965年发表的一篇名为“Fuzzy Sets”的论文中刚明确提出了模糊性问题定义,涂释了模糊性概念的表达形式,也幵创了模糊数学的发展历史,使人类对事物的模糊特征有了更深刻的认识。另一方面,模糊数学的发展拓宽了经典数学的应用领域,也丰富了经典数学的内容,为数学更好地应用到具有模糊现象和模糊概念的各种知识领域之中做出了突出贡献。模糊推理技术是指以模糊数学概念为基础,运用数学方法描述模糊现象与影响因素之间的关系,并进行数学计算分析,以得到某种明确的结果;从某种意义上讲,模糊数学是架在形式化思维和复杂系统之间的一座桥梁,通过它可以把形式化思维的数学成果应用到复杂系统中去,可以通过少量的信息而获得大量的成果模糊数学理论的高速发展主要体现在它的应用层面,随着模糊数学理论研究的逐步深入,其主要思想与技术方法己被运用到科学技术的很多领域,带来巨大经济效益与社会效益的同时,也推动了科学技术本身的快速发展。
            ………..
             
            结论
             
            针对暗挖隧道的发展需要以及《公路工程预算定额》(1992)与《公路工程预算定额》(JTG/TB06-02-2007)中的不足,本文以某暗挖隧道施工建设顶目为依托,从顶管管幕工艺施工流程、定额项目划分、定额编制等方面对顶管工程定额进行了系统研究,编制了顶管管幕工艺工程定额,为暗挖隧道工程建设提供了计价依据,同时也填补了公路工程行业顶管管幕工艺专项工程预算定额的空白。主要研究结论如下:
            1、对劳动定额、材料定额、机械台班定额三方面进行了分析,提出了定额时间与非定额时间的概念,并对工人工作时间与机械工作时间进行了合理划分,为定额原始数据采集及定额编制提供了理论基础。
            2、通过对我国目前常用的定额测定方法(技术测定法、统计分析法、经验估工法等)进行分析探讨,研究了每种方法的技术特点及适用条件,并提出了施工现场定额测定工作流程。依据某暗挖隊道工程实际,顶管管幕工艺工程定额现场测定主要采用技术测定法。
            3、从传统数据处理方法与基于统计原理的数据处理方法(3s准则、格拉布斯准则以及t检验准则等)两方面着手,对定额原始数据异常值检验进行深入研究,分析了传统方法的优越性与局限性,研究了基于统计原理数据处理方法的基本思路及主要流程,并提出了釆用格拉布斯准则进行数列异常值检验。
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            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇三

             
            第一章 文献综述与选题背景
             
            1.1 选题背景及意义
            随着科学的进步和经济的不断发展,人们对生活水平的要求也不断升高,再加上近年来多次发生供水管网水质二次污染的事件,用户对供水水质提出了新的合理要求,随着《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的实施,对供水水质的指标结构和指标限制提出新的要求[1]。在新的标准中尤其对水中有机污染物的含量提出了新的要求。而现阶段的供水工程中,只是在净水厂出水时对各项指标进行每日不少于一次的检测,当水进入配水管网时,只要求每月不少于两次的检测,而且只针对浑浊度、色度、臭和味、余氯、细菌总数、总大肠菌群等指标[2]。饮用水在净水厂经过处理后,出水水质可以达到国家生活饮用水质标准。而当饮用水通过供水管网到达用户时,供水水质可能会发生改变。尤其是现在城市一般都采取较为庞大的统一供水管网,造成一般管网的最远点用户离净水厂的距离较远,这样净水厂的达标水会在管网中停留较长时间,会与周围环境发生各种反应和物质交换,极有可能造成供水管网水质的二次污染[3]。大部分的学者一直只关注管网本身对水质污染,往往忽略了管网周围空气环境对输配水管道的污染。这是由于人们往往认为输配水管网是一个闭式系统,而事实是供水管网不完全是一个闭式系统。在供水管网中由于边界条件的改变会出现负压水锤波,使得管道中压力降低,为防止管道中压力过度降低,在管道上安装的进排气阀会通过进气过程来缓解管道内压力的持续降低。而在这个过程中空气中的有害污染物会随空气一起进入人们认为的封闭的供水管网中。随着空气质量的持续下降,尤其是空气中致癌、致畸的持续性有机污染物增多对管网水质影响较大,严重威胁用户安全。
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            1.2 国内外研究现状
            供水管网主要是指城市的输配水管网,由水源到净水厂的这段管道为输水管线,由净水厂到用户的这段管道为配水管网。净水厂一般通过混凝—沉淀—过滤—消毒等一系列净水工艺去除水中的各种污染物,使得净水厂出水达标。通过出水加氯,保证管网末梢的余氯浓度,抑制配水管网中微生物数量的快速增长[4]。在实际运行中由于一个城市的配水管网往往由多个净水厂同时供水,而由于管网的联通性,造成一处水厂的出水水质会影响到整个配水管网;在北方等地,冬天气温较低时,净水厂的原水经常会出现低温低浊水的情况,而这类水质较难处理,可能会出现出水不达标情况。这两个原因造成在配水管网中水源性的污染问题[5]。现在城市的配水管网一般都较为复杂,经常出现几十甚至上百个环的统一供水管网,这样净水厂的出水需要较长时间才能到达管网的最远点用户,这个时间甚至会达到数天的时间。配水管网中由净水厂带来得微生物,管网原有的微生物及在运行过程中管网漏损及管网中进排气阀等途径进入配水管网的微生物会在管网中增长。再加上配水管网中水的停留时间较长,给微生物的繁殖提供了足够的时间,可能导致用户处水质已经超出饮用水卫生标准。而在我国很多城市的配水管网中的水质属于生物不稳定水质[6]。而管壁上长年存在的水垢、腐蚀瘤等都会对用户水质产生影响[7]。对于配水管网,在正常运行时,根据用户用水量来调节二级泵站的供水量,实现供需平衡。满足用户对水量和压力的要求。而在配水管网对水的输送环节则很难对管网中水质实现调节控制,唯一的方法就是调节管网末梢的余氯浓度。而管网较大时末梢余氯浓度的增大会使净水厂出水处的用户的余氯极大,对其产生危害,因此通过余氯来控制水质的措施时有限的。因此对配水管网中水质没有有效的处理措施,对管网水质的控制称为较大难题,应避免一切污染物进入配水管网的途径[8]。
            ………..
             
            第二章 空气污染物对供水水质影响
             
            2.1 空气污染物的组成
            由于人类活动以及自然界不断向空气中排放各种物质,当这些物质的含量超过了正常水平时就会对人类和生态环境产生不良影响,这些物质即为空气中的污染物。空气污染物根据其存在状态不同,可分为气态污染物和颗粒物[14]。气态污染物主要有:二氧化硫、氮氧化物等。空气颗粒物按空气动力学直径可分为: TSP(总悬浮颗粒物:指空气动力学直径小于 100μm 的空气颗粒物)、PM10(可吸入颗粒物:指空气动力学直径小于 10μm 的空气颗粒物)、PM2.5(飘尘:指空气动力学直径小于 2.5μm 的空气颗粒物)和超细颗粒物[15-17]。空气中的气态污染物主要有含硫化合物(SO2、H2S 、SO3)、含碳化合物(CO、CO2、有机碳氢化合物、氧烃类)、含氮化合物(N2O、NO、NO2)、含卤素化合物(有机的卤代烃、无机的氯化物、氟化物)等。其中 SO2、H2S、NO、CO、CO2等直接排放的污染物属于一次污染物[18];SO3、H2SO4、NO2、醛类、酮类、酸类等由一次污染物之间或一次污染物与空气原有成分之间发生正常反应或光化学反应而产生的新污染物属于二次污染物,其一般比一次污染物对人的危害较大[19]。
            ………
             
            2.2 对供水水质影响较大的空气污染物
            由上述介绍知,在空气中现有的污染物种类较多,而且各种污染物具有极为不同的理化性质,而这些污染物对供水管网水质的影响主要由溶水性、亲水性、持久性、毒理性、对净水厂原水理化性改变程度等方面因素决定。对于空气中的气态污染物,由于其具有较好的溶水性,通过进排气阀进入供水管道后会迅速溶于水。如 SO2、H2S、NO、CO、CO2被吸入供水管网与水接触后一般会溶于水,而溶解的反应一般只会改变水的酸碱度,而不会大量代入新的污染物。由于通过进排气阀的负压水锤防护过程进入供水管网的气态污染物是有限的,而且在多数情况下不是持续的。因此空气中气态污染物进入供水管网后对供水管网水质的影响是微小的。空气颗粒物中水溶性离子如 K+,Ca2+,Na+,Mg2+,F-,-Cl ,2-4SO ,-3NO ,+4NH等和无机元素如Ca,Fe,Al,Zn等,其随空气颗粒物进入供水管网后与水接触,溶于水后只是增加了水中离子的数量。这些离子在水中本身是存在的,因此其对供水水质的影响是可以忽略的。空气颗粒物中的重金属元素As,Cd,Pb,Ba 和Cr,等由于其毒性较大,进入供水管网后,不管以何种形态存在都会对供水水质产生较大影响。尽管重金属在空气颗粒物中的含量不高但其在人体内有富集性,因此应作为重点对象进行研究。
            ………
             
            第三章 供水管网的水力特性 ........ 13
            3.1 供水管网基本方程 .......... 13
            3.1.1 供水管网恒定流基本方程 ..... 13
            3.1.2 供水管网非恒定流基本方程 .......... 15
            3.2 供水管网流态分析 .......... 18 
            3.3 供水管网负压水锤对水流特性的影响........ 21
            3.4 供水管网流态对进气污染物传播的影响 ..... 25
            第四章 进排气阀对供水管网水力特性的影响 ........ 27
            4.1 供水管网负压水锤防护措施......... 27
            4.2 进排气阀分类与选择........ 37
            4.3 进排气阀在负压水锤防护中的进气量计算.... 38
            第五章 进气污染物浓度研究 ........ 45
            5.1 单个进排气阀管道进气污染物浓度计算...... 45
            5.2 多个进排气阀管道进气污染物浓度研究 ..... 46
             
            第六章 实例计算
             
            6.1 供水管线进排气阀进气量计算
            选取长 20km 的一段配水管线,管径为 DN800 的铸铁管道单管输水,起点和终点高差为 120m,选取管道水锤波速为 1000m/s,水锤相长为 40s。管道前端加压泵房内设置两台离心泵(一用一备),设计扬程为 150m,设计流量为 0.57m3/s。进排气阀的口径选取供水管线直径的 1/10,假设加压泵突然断电停泵,管道中出现较大的负压水锤,经计算泵后无水锤防护措施四,泵后最大降压达到 149m。管道输水系统高程及设计水压线如下图 6-1 所示。针对上述管道,根据不同的水锤防护措施,将上述管线系统分两种情况来计算进排气阀的进气量:方案一:根据传统的进排气阀设置理论,在地形局部高点设置,来防护管线的负压水锤。应用到本管道系统,只在管线 6000m 处的局部高点设置一个进排气阀,其他位置不设置防护措施如图 6-2;方案二:根据第三章提出的联合负压水锤措施,在管线首段设置一个单向调压塔,而后续管段通过进排气阀来消除负压的影响。应用大本管道系统,在管线 6000m 处的局部高点设置一座 10m 的单向调压塔,而 6000m 后的管段根据第三章介绍的计算方法设置进排气阀,经计算分别在 14、15、16、17、18、19km 处分别设置一个进排气阀如图 6-3。
            ………
             
            结论
             
            随着供水矛盾的日益突出,尤其是近年来发生了多起供水管网水质二次污染的事件,用户在生活饮用水中发现了各种污染物。本文以供水管网上的进排气阀为研究对象,当管道中由于边界条件的改变出现较大负压时,进排气阀会通过将空气吸入管道中来缓解管道内压力的下降,保障管网的正常运行。但在这个过程中空气中的有害污染物也随之进入原本认为封闭的供水管网中,尤其是对没有处理措施的配水管网造成严重的水质二次污染问题,严重威胁用户的用水安全。本文主要从进气污染物的类别及危害性、进气污染物进入管道的途径、进气污染物与水混合时的理化性、进气污染物在供水管道中的迁移变化规律以及在这个过程中污染物的浓度变化等过程进行分析。最后得出如下结论:
            (1)空气中的污染物会通过进排气阀的进气过程进入供水管网中,对供水管网水质造成二次污染;
            (2)在空气污染物中对管网水质影响较大的有:重金属离子、多环芳烃、杂环胺等物质。在空气中多环芳烃的浓度上限达到 2000 ng/m3到 4000 ng/m3,如果进入供水管网,由于其浓度太高对用户威胁较大;而空气中的杂环胺浓度虽没多环芳烃高,但其致癌和致畸性远高于多环芳烃,因此杂环胺的危害也不容忽视。
            (3)当供水管网正常运行时,管网中的水流流态主要有层流、波状流和段塞流。在管网的局部位置(如阀门、弯头等)处会出现气团流、泡沫流和环状流,但这三种流态都是短暂发生的,是其他流态的过渡过程。当供水管网中水流为层状流、波状流和段塞流时,含有进气污染物的水流会稳定得向下游运动,一般不会发生较大扩散。
            ............
            参考文献(略)
             

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            第 1 章 绪论
             
            1.1 研究依据及意义
            18 世纪晚期,工业化和城市化起步以来全球温室气体浓度日益增长、人类活动成为影响地质环境演化的主导因素[1-2]。到了 20 世纪,交通基础设施大量建设、城市规模的不断扩大、大量的水利水电设施建设等众多工程活动不断加大对原有处在平衡状态的地质环境的扰动[3-4]。由此导致,在一些地质条件特别脆弱的地方普遍发生重大滑坡灾害,造成重大人员财产损失[5-6]。迄今为止,地球上发生的频度最高、损失最大的地质灾害类型[7-8]就包括滑坡灾害。在欧洲,滑坡灾害的主要高发区[9-13]包括纳维亚半岛地区,阿尔卑斯山地区、亚平宁山区及英国大部分地区。在美洲,虽然落基山脉、马德雷山脉及安第斯山脉是这片大陆西部的屏障,但也是全球频发滑坡灾害[14-15]地区之一。在亚洲,滑坡灾害的高发区[16-18]主要在印度北部、尼泊尔和中国台湾等地区。改革开放以来,在保证经济的高速发展进程中,中国对坏境的破坏日益加剧使之逐渐成为世界上滑坡灾害最严重的地区之一。目前,以中国西部地区包括西南、西北,这些地方滑坡灾害最为严重。严重的滑坡灾害不仅给当地居民的生命财产造成极大损失,还影响当地工业发展,桎梏该地区经济的发展[19-25]。大型滑坡不仅自身影响范围广,给人们造成巨大损失,而且还会形成复合灾害地质体[26-27]“崩→滑→流”。综上所述,很长一段时间内,国内外许多专家学者都把大型滑坡的相关机理研究视为滑坡灾害防治领域的重难点问题[28-39]。上个世纪 50 年代初,方特台尔公司(Fondedile)最先开发应用微型桩技术[40],早期这种桩主要用于加固地基和遭受破坏的历史性建筑,80 年代以后这种微型桩加固技术日渐成熟。由于微型桩施工方便,施工后可以达到预期的治理效果[41-57]在应急抢修工程中,得到了广泛应用。目前,微型抗滑桩——土共同作用的研究还不完善:在工程实践中,多依据现场或者室内有限的试验数据或依照工程经验选取与实际工程条件接近的设计参数,缺乏严谨的理论依据和精确度,更谈不上形成系统的理论体系[42]。
            ………….
             
            1.2 边坡稳定性及微型抗滑桩研究动态
            人类对边坡稳定性分析评价观点变化迄今为止大致经历了 3 个阶段的发展,实践经验的累积和理论认识的突破这二者是影响这些变化的主要原因。最开始学者依托土力学原理着重分析单个边坡的稳定性,这种情况下是不考虑岩体的结构特性在的,同时也不考虑软弱结构面对对其岩体稳定性的影响。基于将复杂的岩体抽象为科学的结构类型的研究成果,我国地质学家谷德振[58]首先提出了“岩体结构”这一概念,所谓“岩体结构”就是指岩体中结构面的组合规律、空间分布及其被切割的岩体状态称,他认为“岩体结构”才是控制岩体稳定性本质因素。研究表明在“岩体结构”中主要控制荷载作用下其岩体的力学作用方式及其力学性质的主要因素就是结构面,并且很大程度上它还影响着工程岩体的稳定性,因此它是“岩体结构”的主体。孙广忠[59-60]提出“岩体结构控制论”,并基于此理论总结了岩体的变形、破坏及力学性质的基本规律,他认为岩体结构面及其控制下形成的“岩体结构”是决定岩体的变形、破坏及其力学法则的最主要因素。随后学者们基于极限平衡和弹塑性力学理论在计算方面开始研究边坡稳定的变形破坏机制,并且依靠计算机技术的发展和计算方法的革新,开展了各种有限元数值模拟。目前又有许多新的方法应用于边坡的稳定性分析,并且在原有方法的基础上也有进一步的突破。
            …………
             
            第 2 章 微型桩抗滑力学机理
             
            2.1 微型桩分类及布置形式
            2.1.1 微型桩分类
            微型桩的不同分类方式:
            (1)按照桩体材料不同分为:钢筋混凝土桩 、钢管桩、钢筋钢管组合桩;钢筋钢管组合桩又可分为桩心配筋和桩周配筋两种形式。
            (2) 按照桩的排列方式划分:单排微型桩、斜向排列微型桩(树根桩)、组合排列微型桩。
            (3) 按照桩顶连系梁形式不同可划分:单桩、平面刚架桩、空间刚架桩、承台联结式微型桩。
            (4)按照微型桩的施工方法划分:钻孔灌注微型桩、挤排法微型桩。很多工程实例一般采用微型桩与挡墙、预应力锚索(杆)、土钉墙等工程措施相结合的复合结构进行边坡加固及滑坡治理。
            ……….
             
            2.2 微型桩抗滑力学机理
            因为在对微型桩进行压力注浆的过程中,在注浆压力的作用下,对于无孔洞的土体可以渗透至桩周土周围;对于有空洞的薄弱体,可以填充各个孔洞,无论对哪种土体,粘结剂都会提高土体的粘聚力;对于岩石节理和裂隙,粘结剂比土体更方便更快速地进入并填充固化,增加了岩土体的强度和刚度,也增强了碎岩体的完整性,压力注浆能够有效地改善滑体及滑动面岩土体物理力学性质。粘结剂具有一定的化学活性,会与孔隙水发生反应,堵塞土体中贯通至地表的通常裂缝和各种细微的微孔道,迟缓了钢筋的锈蚀,提高了微型桩的寿命。桩-岩土体的复合型结构就是应用压力注浆结合桩顶连系梁(或承台)共同作用使桩与周围岩土体结合更加紧密,微型桩之间简单的叠加和组合对岩体加固和滑坡预防的效果远比不上这种复合型结构。在这种结构中,具有一定强度的微型桩是整个群桩结构在连梁和下部较坚固土体的约束下,形成一个具有一定刚度的空间骨架,有效地约束桩间土体变形,使骨架内的岩土体在一定程度上成为一个有机体。而且这种新的复合结构的力学性能是通过桩与周围土体共同构成的新的“实体”来抵抗滑坡推力并不是周围岩土体与桩体的力学性能的简单叠加。这种桩-土(岩)复合体更加侧重于与地质体的有效组合来改造周围地质体以起到稳定边坡的作用。
            ……….
             
            第 3 章 微型抗滑桩的模型试验研究.......21
            3.1 试验目的........21
            3.2 试验设计........21
            3.3 试验结果及分析.........23
            第 4 章 有限元分析及其应用.......27
            4.1 计算软件.......27
            4.2 构建模型.......28
            4.3 模型结果分析......32
            第 5 章 结论与展望 ........38
            5.1 结论........38
            5.2 展望........38
             
            第 4 章 有限元分析及其应用
             
            4.1 计算软件
            1986年ADINA R&D公司在享誉世界的有限元专家K.J.Bathe教授及其同事的带领下诞生了,该公司总部位于美国马萨诸塞州 Water-town。ADINA 由于能够对结构、热、流体及流构(固)耦合问题进行综合性有限元分析的程序,从而大受使用者欢迎。首先根据具体的问题选择模块和模块选项,并根据工程勘察资料选择总体控制参数。其次使用 ADINA—AUI 定义几何模型的形状和尺寸,也可以通过接口输入其他软件的几何模型,如 AUTOCAD 等软件。最后定义材料参数、边界条件、初始条件、荷载等。运用有限元软件 ADINA 对微型单桩、三角形群桩进行三维有限元模拟。模型几何图形如图 4.1 所示。该岩石滑坡的岩层包括厚度为 9m 的强风化安山岩、厚度为 3m 的中风化安山岩和厚度为 16m 的微风化安山岩。滑动面土层厚度约为0.1m。根据地质勘察资料数据,各岩层的主要物理力学参数如表 4-3 所示:
            ……….
             
            结论
             
            本文在学习微型抗滑桩国内外研究成果的基础上,通过微型桩加固土质滑坡的模型试验,以及微型抗滑桩加固滑坡的数值模拟计算,对微型抗滑桩的应变埋深关系进行分析,得出如下结论。
            (1)在坡顶加载作用下,处于同一埋深的桩身,位于坡顶位置的抗滑桩所受应变小于位于坡中部抗滑桩,而同一排抗滑桩所受应变基本相等,这说明在加固滑坡的过程中,离荷载较远位置的桩身应变要大些,需要在此位置加固。
            (2)不同埋深对基桩应变影响规律基本一致,即应变在桩顶以下小范围达到最大值,之后随着埋深增加而减小,在到达 0 后出现反向应变,反向应变达到最高大后再衰减到 0。
            (3)在 3 桩混凝土连系梁组合桩的抗滑过程中,组合桩中靠近坡顶一侧桩承担较大的滑坡推力,中间和远离坡顶一侧桩受到的滑坡推力较小,证实滑坡推力是通过桩间岩土体由靠近坡顶一侧桩向中间和远离坡顶一侧桩传递而来。靠近坡顶一侧桩的应变大于中间和远离坡顶一侧桩的应变,而这一结果与(1)相反,其原因是模型参数的设置不同与桩身埋设不同。
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            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇五

             
            1 绪论
             
            1.1 课题背景
            泡沫混凝土是一种含有大量封闭孔隙,可降低能源损耗的新型建材[1]。首先它具有质量轻的特点,即当泡沫混凝土用作墙体材料时可以减轻建筑物自重,降低地基荷载,从而延长自振周期,加快对冲击能量的吸收,提高构筑物的抗震能力。其次有着保温隔热性能好、隔音耐火性能好以及不易燃烧等特性,当其代替有机保温建材作为墙体保温系统时,能有效遏制由于有机保温材料易燃、引燃等原因造成的火灾[2];而在近几年中对泡沫混凝土的研究表明,粉煤灰、煤矸石、矿粉等工程垃圾也可以在泡沫混凝土中得到应用并取得了一定的研究成果[3],说明泡沫混凝土可以利用大量工业废弃物。随着社会科学水平的不断进步,资源危机已经慢慢浮出水面,如何实现社会经济效益和环境保护的双重可持续发展成为重中之重,因此利用工程废弃物制备泡沫混凝土是建筑节能型建材的发展趋势。随着我国建筑与土木工程在节能方面进入较快发展的阶段,既有的建筑节能改造以及大量的新兴节能建材已不能满足日益扩大的需要。而现如今的保温建筑材料市场,聚苯乙烯颗粒(EPS、XPS)、聚氨酯(PU)、酚醛等有机材料仍然是占主体地位的[4],有机材料虽然保温效果优异、质量较轻,但其不防火、易燃、耐久性差、与无机材料之间粘结性差等缺点却阻碍了其发展,尤其表现为在施工过程中使用有机材料频频发生地火灾事故,以聚苯乙烯颗粒为例,其会在起火时迅速融化燃烧,并伴随大量有毒烟雾产生,所引起的火势蔓延速度很难控制,导致其极难扑救,造成十分严重的后果;对于聚氨酯来说,不仅易燃而且价格不菲,受气候影响大,施工时的风向、湿度等都会对其喷涂粘结造成影响,而且聚氨酯喷涂时会散发毒气,更是对环境造成了二次污染。根据国安部消防局不完全统计,自 2007 年起,有机保温材料所引起的火灾已超过两千多起,特别是在央视大楼发生火灾之后,为了遏制因有机保温材料迅猛发展而带来的隐患,于 2011 年 3 月国安部与住建部共同颁发了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》。
            ………..
             
            1.2 课题研究概况
            泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的浆料中,经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料[7]。其中含有大量封闭孔隙,因而泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、隔音耐火、不燃、抗震、利废等优良特性,较好地满足了建筑节能的要求,已被广泛应用于建筑保温隔热领域。在我国,节能墙体材料中大都会使用泡沫混凝土。主要应用在泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土地基补偿和泡沫混凝土屋面保温层现浇等材料中[8]。而且随着近几年来对泡沫混凝土的性能进行不断地优化,其应用范围也逐渐扩大,主要包括:①用于运动场和田径跑道。利用泡沫混凝土由于排水能力优异而拥有的可渗性,将其作为体育场基础,泡沫混凝土的密度为 800~900kg/m3。②用于夹芯构件。泡沫混凝土可以作为钢筋混凝土预制构件中的内心构件,用以提高其隔热性能。一般选用密度为 400~600kg/m3的泡沫混凝土。
            ………..
             
            2 试验原材料、试验设备及试验方法
             
            2.1 试验原材料
            本试验主要使用原材料如下:
            (1)再生微粉:将内蒙古科技大学土木工程试验室的废弃混凝土用颚式破碎机粉碎到 5~15mm 的颗粒,然后用球磨机球磨 50min 后得到再生微粉,其性能见表2.1。
            (2)粉煤灰:选自包钢电厂 II 级粉煤灰,其化学成分见表 2.1。
            (3)水泥:内蒙古自治区包头出产蒙西牌普通硅酸盐水泥(P•O 42.5),水泥材料性能见表 2.1。
            (4)发泡剂:市售植物源复合发泡剂,无色至微黄色粘稠液体,推荐稀释比例为 1:60;市售动物蛋白发泡剂,深褐色粘稠液体,建议稀释倍数为 40~60 倍;市售YJ-25 型污泥微生物蛋白发泡剂,暗褐色粘性液体,建议稀释倍数为 30~80 倍。
            (5)减水剂:聚羧酸高效减水剂、萘系减水剂。
            (6)稳泡剂:羟丙基甲基纤维素(HPMC),工业试剂,粉末状。
            (7)生石灰:市售生石灰粉,内蒙古包头产。
            (8)石膏粉:市售建筑石膏粉,内蒙古包头产。
            (9)无机盐:碳酸锂,工业试剂,粉末状;亚硝酸钠,工业试剂,粉末状。
            (10)憎水剂:硬脂酸钙,为白色粉末,不溶于水;有机硅,无色透明液体。
            ………..
             
            2.2 试验设备
            本试验主要应用以下试验设备:
            (1)破碎机:无锡建仪试验器材有限公司,PEF-30×35 型鄂式破碎机。
            (2)球磨机:无锡建仪试验器材有限公司,Ф500×500 型试验球磨机。
            (3)试验室制泡机(空气压缩机):烟台德赛机械制造有限公司。
            (4)搅拌机:无锡建仪试验器材有限公司,UJ-15 型砂浆搅拌机。
            (5)试模:300mm×300mm×30mm 试模,100mm×100mm×100mm 试模。
            (6)恒温干燥箱:沈阳路达仪器设备有限公司,101A-5 型电热鼓风恒温干燥箱。
            (7)抗折抗压压力试验机:无锡建仪试验器材有限公司 KZJ6000-5 型水泥电动抗折试验机,最大量程 8 000N/15MPa,示值相对误差小于 1%。
            (8)勃氏比表面积仪:无锡建仪试验器材有限公司,FBT-9 型水泥比表面积测定仪。
            (9)冻融试验机:绍兴申光仪器制造有限公司,TDR 型混凝土快速冻融装置。
            (10)导热装置:III 型建筑材料热流计式导热仪。
            ………
             
            3 再生微粉制备泡沫混凝土的试验研究......11
            3.1 泡沫体系优选的试验研究..........12
            3.2 减水剂在泡沫混凝土中的试验研究......16
            3.3 再生微粉泡沫混凝土中胶凝材料体系的确定........20
            3.4 激发剂对再生微粉泡沫混凝土性能的影响......26
            3.5 无机盐对再生微粉泡沫混凝土性能的影响......29
            3.6 憎水剂对再生微粉泡沫混凝土性能的影响......32
            3.7 本章小结........35
            4 再生微粉泡沫混凝土最佳配合比的确定及效益分析......36
            4.1 正交试验设计............37
            4.2 正交试验结果分析..........38
            4.3 再生微粉泡沫混凝土效益分析........42
            4.3.1 再生微粉泡沫混凝土经济效益分析.......43
            4.3.2 再生微粉泡沫混凝土社会效益分析.......43
            4.4 本章小结........44
             
            4 再生微粉泡沫混凝土最佳配合比的确定及效益分析
             
            经过在前期大量试验中反复测了再生微粉泡沫混凝土各配合比的 28d 立方体抗压强度、吸水率、干表观密度等数据,确定了各组成材料的合理掺量。为了确定适用于再生微粉泡沫混凝土的最佳配合比,选定胶凝材料体系、憎水剂、无机盐作为影响因素,分别设定三个水平进行正交试验并进行结果分析。然后根据最佳配合比进行简单的效益分析。
             
            4.1 正交试验设计
            全面试验的最大优点是所获得的信息量很多,可以准确地估计各实验因素的主效应的大小,还可估计因素之间各级交互作用效应的大小;其最大缺点是所需要的实验次数最多,因此耗费的人力、物力和时间也较多,当所考察的实验因素和水平较多时,研究者很难承受。正交试验设计是研究多因素多水平的又一种设计方法,它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了“均匀分散,齐整可比”的特点,正交试验设计是是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。本试验采用 L9(33)正交表。设计表干密度为 600kg/m3的再生微粉泡沫混凝土,再生微粉替代水泥量为 15%。试验时保持水胶比 0.24 不变,过程中可根据浆体的流动度微量调整减水剂的用量;激发剂选用石膏,掺入比例为 25%。正交试验因素水平详见表 4.1,正交试验表与正交试验结果详见表 4.2,干表观密度、吸水率、28d 立方体抗压强度极差分析结果详见表 4.3~4.5。
            ……….
             
            结 论
             
            将再生微粉作为活性矿物掺合料配制泡沫混凝土,可以节能利废且降低成本。本文主要研究了泡沫体系、胶凝材料体系、外加剂体系对再生微粉泡沫混凝土性能的影响,得到结论如下:
            (1)通过对市售污泥微生物蛋白发泡剂(YJ-25 型)、动物蛋白发泡剂和植物源复合蛋白发泡剂综合性能对比可知:植物蛋白作为发泡剂性能最好;且当发泡剂稀释比例为 1:40 时,所制取泡沫的发泡倍数为 34.6 倍,泌水量为 15.5mL,沉陷距为 11.5mm,符合泡沫性能指标要求且性状最稳定。把羟丙基甲基纤维素醚作为稳泡剂,掺入比例为 0.08%,此时,组成稳定的泡沫体系,可用于配制再生微粉泡沫混凝土。
            (2)研究了不同胶凝材料体系组成对再生微粉泡沫混凝土性能的影响。试验结果表明,当水泥:再生微粉:粉煤灰为 70:15:15 时,可做到在保证抗压强度和吸水率的同时最大程度利用再生微粉。
            (3)对外加剂体系进行比选研究,结果表明:①萘系减水剂导致大量泡沫破裂,不适用于泡沫混凝土中;聚羧酸高效减水剂与泡沫适应性良好,当其掺入量为0.9%~1.5%时,再生微粉泡沫混凝土工作性良好,含气量适中。②选取石灰、石膏作为激发剂掺入,石灰会对泡沫带来一定程度的损伤,不宜用再生微粉泡沫混凝土中;选取石膏作为激发剂较好,最佳掺量为 25%。③在两种无机盐碳酸锂以及亚硝酸钠的比选中,碳酸盐的使用效果较好,最佳掺量是 0.3%,此时再生微粉泡沫混凝土的干密度为 637kg/m3,抗压强度为 3.47MPa,吸水率为 40%。④综合硬脂酸钙和有机硅两种憎水剂对再生微粉泡沫混凝土性能的影响以及经济性,宜选用硬脂酸钙憎水剂,且最佳掺量为 1.50%。
            ............
            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇六

             
            1绪论
             
            1.1混凝土耐久性问题的重要性
            钢筋混凝土从发明到现在100多年的时间,以其特有的性能优势成为现代社会用量最大、最重要的建筑材料,现在全世界每年混凝土材料的使用量已经达到了 100多亿吨,可以肯定的是在今后很长的一段时间内,混凝土结构在建筑结构中仍是主要的结构形式。现在无论在民用还是工业建筑均大量采用了钢筋混凝土建造,包括房屋住宅、桥梁工程、机场、高铁、码头、特种结构与高營结构及其他结构我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010) [3]中对于耐久性的设计是“混凝土结构的耐久性按正常使用极限状态控制,特点是随时间发展因材料劣化而引起性能衰减。耐久性极限状态表现为:钢筋混凝土构件表面出现诱胀裂缝;预应力筋开始锈烛;结构表面混凝土出现可见的耐久性损伤(酥裂、粉化等)。材料劣化进一步发展还可能引起构件承载力问题,甚至发生破坏”。混凝土结构工程设计中,人们能进行较为准确的分析和计算,在耐久性设计上只能凭经验去设计,所以大多工程师把重点放在了结构安全方面上,长此以往却忽视了耐久性对结构的影响。然而对混凝土结构耐久性问题认识不足、重视不够,致使来自全世界有关混凝土结构劣化破坏的报道层出不穷。对我国三北地区的调查发现,处于水位变动区或受水浸润的钢筋混凝土结构在使用20-70年内均因反复冻融而导致破坏,不少水工建筑物不到10年就需要大修。天津新港从1958年到1985年共建造了 25个码头泊位,使用短的在5-6年后就发现了梁、板、桩等构件有不同程度的损坏,影响码头的正常使用[4]。混凝土的耐久性问题贯穿于混凝土结构设计、材料选择、施工和运行管理全过程。一般研究混凝土的耐久性需要考虑结构形式、应力状态和环境条件(包括整体环境和局部环境);根据研究对象来分,混凝土结构的耐久性研究包括环境层次、材料层次和结构层次的研究。根据混凝土劣化的主导因素和作用机理,混凝土的耐久性问题研究主要集中在以下几个方面:冻融作用、水渗透、氯离子侵入、碳化作用、混凝土中的钢筋锈烛、硫酸盐侵烛、碱-骨料反应、体积变形造成混凝土开裂等。
            ……..
             
            1.2多种因素影响下混凝土耐久性的研究
            目前对于单一因素作用下混凝土结构的耐久性问题,国内外已经开展了大量的研究工作,并且取得了很多相关成果,其中许多结论和经验公式己经在学术界达成共识,并且在实际工程中得到了广泛应用和验证。由于实际环境作用的复杂性,绝大多数实际工程中的混凝土结构并不是处于单一因素作用下工作的,而是受到荷载和现场实际环境多因素稱合作用,各因素产生的交互作用使得实际服役过程中混凝土的破坏过程复杂化。如地处寒冷地区的混凝土结构要经受冻融循环和大气中二氧化碳的碳化作用;水利基础设施中的吊午梁、间门工作桥,近海和北方除冰盐环境中的混凝土公路桥梁,在承受持续荷载的作用同时,还受到环境中氯离子等物质的长期侵蚀,结构病害不断,长期处于带损伤服役状态。多因素稱合作用对混凝土结构耐久性的影响,已引起越来越多混凝土科学工作者的重视并且得到了不少研究成果。文献研究了荷载对混凝土碳化过程的影响,得出了不同应力水平对混凝土碳化的影响和弯曲荷载对混凝土碳化的影响。文献介绍了采用不同试验方法研究压应力和拉应力对混凝土抗渗性、氯离子扩散与混凝土中钢筋锈烛影响的工作情况。文献研究了荷载与腐烛环境、冻融等相互稱合情况下,混凝土一系列耐久性能。混凝土结构在经受多种因素的共同作用时,其破坏并非各个单一因素作用的简单叠加,而是各种因素的交互协同作用,这不仅严重影响了这些基础设施的正常使用,而且给人民生命财产安全带来了巨大隐患。研究钢筋混凝土结构在多种因素耦合作用下的耐久性己经成为当下迫在眉睫的工程现实问题。
            ……..
             
            2持续荷载和氯盐环境耦合作用下梁劣化性能试验
             
            2.1试验方案
            试验中所采用的钢筋混凝土梁尺寸为Z>x/7x/=l20mmxl50mnix2100mm,配筋及尺寸如图2.1所示,四点加载,其中纯弯段为500mm,剪跨段为700mm。纵向受拉钢筋采用HRB400,直径12mm,受拉钢筋保护层厚度为25mm。为了防止剪切破坏在剪跨段配置了 HRB335受压钢筋和箍筋,受压钢筋直径10mm,箍筋直径为8mm。为了消除其它钢筋的影响,所以在梁纯弯段只配置了受拉钢筋。表2.1中,B1、B2为受弯破坏试验梁,用以确定钢筋混凝土梁的极限承载力、破坏形态等。B13为不腐蚀的试验梁,B3、B4、B5、B6、B7、B8、B11、B12为持续荷载-腐蚀耦合试验梁。其中B5、B6、B11所加荷载为52%比例极限荷载,B3、B4、B7、B8、B12所加荷载为67%比例极限荷载。B3、B4、B5先进行荷载作用下240d恒湿氯盐环境腐蚀,接着进行120d千湿交替氯盐环境腐烛;B6、B7、B8进行荷载作用下240d恒湿氯盐环境腐烛;B11、B12进行荷载作用下120d干湿交替氯盐环境腐蚀;B13为120d空气中的对比梁。
            ………
             
            2.2持续加载和腐油锡合试验方法设计
            由于持续荷载-腐烛稱合作用的试验装置复杂、成本高,关于持续荷载和环境稱合作用下钢筋混凝土结构性能损伤劣化的试验研究相对滞后。在钢筋腐烛方面大多采用通电加速的方法,使钢筋快速腐烛,不能反映长期自然条件下的真实情况。国内外学者不断探索荷载和环境稱合作用的试验方法,研制出了不同的加载和腐烛试验方法。目前在钢筋混凝土结构的腐t虫试验常用的钢筋腐烛方法有:通电加速锈烛方法、自然条件下腐烛[48_53]。通电加速锈烛是将混凝土内待锈烛钢筋作为阳极,用不锈钢或铜片作阴极,以混凝土作为介质,为了降低混凝土的电阻率还通常将构件放在NaCl溶液中浸泡,使其保持潮湿,控制电流与通电的时间,根据法拉第定律,可以算出钢筋诱烛量。这种加速锈烛的电化学腐烛方法虽然可以模拟长期的钢筋锈烛,缩短试验周期,但是与自然的电化学锈烛有一定的差别。自然条件下腐烛方法是将钢筋混凝土试件置于各种自然侵烛环境下,这样获取的数据真实可信,是将科研成果应用于工程实际、转化成生产力的有效途径,但是此方法的缺点也很明显,试验周期太长,不利于大批量试验的进行。由于自然锈烛周期太长,现在国内大多在这方面的试验都采用了加速绣烛的方法,然而通电加速锈烛的钢筋与自然环境下钢筋的锈蚀有不同的化学机理,不能真实反映混凝土结构的腐烛环境,存在一定的差异。本文采取的是钢筋在自然腐烛环境下的绣烛,得到的试验更具有说服力及实际应用价值。
            ……….
             
            3持续荷载和氯盐腐蚀耦合作用下梁劣化性能试验 25
            3.1梁的挠度发展规律 25
            3.2裂缝开展情况及腐蚀电位发展 29
            3.2.1裂缝开展情况 29
            3.2.2腐蚀电位发展…  31
            3.3剩余承载力结果与分析 32
            3.4氯离子含量分析 36
            3.5钢筋锈蚀特征及锈蚀率 40
            3.6本章小结 44
            4持续荷载和氯盐耦合作用下氯离子扩散规律的研究与分析 46
            4.1引言 46
            4.2氯离子扩散规律的研究 46
            4.3本章小结 50
            5结论与展望 51
            5.1 结论 51
            5.2展望 51
             
            4持续荷载和氯盐親合作用下氯离子扩散规律的研究与分析
             
            4.1引言
            氯离子是导致钢筋锈烛的主要元凶,当氯离子重量达混凝土重量的0.1%-0.2%时就可能引起钢筋锈蚀[55]。对氯离子在混凝土中的传输机理研究早期主要为无应力状态,而混凝土结构在实际情况下都要承受荷载的作用,有些甚至在裂缝状态下工作,这些因素都会加大混释土结构的渗透性(透水、透气性等)。随着研究的深入,荷载作用下氯离子侵入混凝土的研究成果也比较多[56-58]。研究表明应力水平及由此产生的微观裂缝与宏观袭缝会影响混凝土结构的耐久性,便于了有害物质的侵入。总的来说研究主要有轴向受拉、轴向受压、弯曲荷载作用下混凝土渗透性的变化规律。一般认为,对持载混凝土,轴向拉力会加大混凝土的渗透性;而对加载到一定荷载又卸载的混凝土,只有荷载比较大时才会影响其渗透性;对承受轴压构件的结构,当应力小于30%极限应力时,会使混凝土垂直于受力方向的裂缝闭合一部分,但是当承受比较大的压力时就会产生新的裂缝,反而增大了其渗透性;对于受弯构件,开裂前,受拉区的渗透性随拉应力的增大而增大,但是开裂后在裂缝处的氯离子渗透性研究相对较少。由此可见,荷载对混凝土中氯离子扩散性有重大影响,研究荷载作用下开裂混凝土中氯离扩散规律对耐久性研究具有重要意义。
            ………
             
            结论
             
            本文设计了一种在长期恒载作用下进行氯离子侵蚀试验的方法,采用该方法荷载稳定,裂缝易于观察,此试验中使混凝土的氯离子侵蚀试验更吻合于实际工作状况,试验结果更有意义。从试验中得出了如下几个结论:
            1.研究了不同荷载水平、不同腐蚀时间下及干湿交替不同情况下梁挠度增长规律,从360d的腐蚀试验发现,梁挠度增长有三个阶段。第一个阶段:前15d快速增长阶段;第二个阶段:到300d进入平稳发展阶段,挠度增长速率放缓,前两个阶段挠度的发展与没有腐蚀的相似,主要是徐变的影响;第三个阶段:300d后梁挠度增长速率开始变大。
            2.在持续荷载和氯盐环境耦合作用下,120d腐蚀的粱平均裂缝和最大裂缝宽度基本没有增加,而360d0.67Pu的梁平均裂缝从0.13mm增大到0.29mm最大裂缝从0.22mm增大到0.6mm。
            3.钢筋锈蚀降低了钢筋混凝土梁的承载力,相同时间腐蚀下0.67PU和0.52PU的梁承载力降低幅度基本一致,承载力降低随时间增长比较明显,得到了随时间增长承载力降低的比例,120d腐蚀下梁承载力降幅6.1%,240d腐蚀下梁承载力降幅11%,360d腐蚀下梁承载力降幅17%。与钢筋加速锈蚀时钢筋锈蚀比较均匀相比,本文中钢筋锈蚀不均匀,而且锈蚀率都比较小,但是承载力降低很多,说明不均匀锈蚀对剩余承载力的影响很大。钢筋靠近保茫层面和另一面锈蚀度不同;发现了许多钢筋坑蚀的现象;钢筋锈蚀部位与裂缝有一定的对应关系。
            4.混凝土中氯离子裂缝处比非裂缝处含量高,非裂缝处氯离子含量随深度增加趋势在降低,而裂缝处氯离子含量有波动。氯离子含量受荷载、裂缝大小综合影响,氯离子含量随裂缝、荷载的增大在增加。
            ............
            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇七

             
            第 1 章 绪 论
             
            1.1 悬索桥概述
            作为公路交通重要组成部分的桥梁在交通运输中起着至关重要的作用。在拱桥、斜拉桥等各种大跨度桥梁的类型中,悬索桥的跨越能力最大,国内外已建的跨度比较大的桥梁多数都是悬索桥。悬索桥主要由桥塔、主缆、锚碇、加劲梁、吊索及桥面结构构成,并以索为主要承重构件。整个结构传力简洁明确,荷载通过吊索传给主缆,然后通过主缆将力传至桥塔和锚碇[1-4]。桥塔主要用来把加劲梁、吊索、主缆、桥面系等的重量及风荷载和活荷载等传递给桥梁下部结构,最终传给地基。钢结构桥塔为大跨度悬索桥主要采用的形式,此外近年来混凝土桥塔也得到了广泛的应用。主缆是桥梁中能够承受拉力的重要承重构件,使桥梁结构整体处于稳定状态,表现出大位移非线性的力学特征。主缆一般用来承受自重、吊索传来的荷载、风荷载等。目前悬索桥的主缆采用高强度镀锌平行钢丝组成,这是由于平行钢丝具有较高的弹性模量和较低的孔隙率以及良好的抗锈性能。主缆通常设置成每桥两根,由约为 5mm 直径的镀锌钢丝组成钢丝束股之后再由一些钢丝束股组成一根主缆。锚碇主要把主缆中的索拉力传递给地基基础,它是主缆的锚固体。自锚式悬索桥和地锚式悬索桥为悬索桥的两种主要锚碇形式。自锚式悬索桥的特点是无需另设锚碇设施,它是将主梁自重、桥面荷载等通过吊索传至主缆,索与缆主要受拉,并在加劲梁的两端锚固主缆。地锚式悬索桥又包括重力式悬索桥和岩隧式悬索桥。加劲梁是由吊索所支撑起来的连续梁结构,它的功能主要是提供桥面并防止桥面产生过大的挠曲变形,进而保证车与人的平稳通行。加劲梁为悬索桥提供部分刚度,能够承受风荷载和其他横向水平力,其刚度会影响到桥面标高等线性要素。
            ……….
             
            1.2 悬索桥锚碇系统
            锚碇是悬索桥的关键节点之一[5]。另外,锚锭对工程地质要求较高,要求地基具有较大的承载力[6-15]。重力式锚碇是已建的大跨度悬索桥中最常用的形式。重力式锚碇中锚块、基础与主缆张力的竖向分量由地基反力来抵抗,而索在水平方向的拉力由锚块与地基的摩阻力来平衡。锚碇的传力路径为:锚固系统把主缆的拉力传给锚块,再相继传给基础、地基,这样就使得主缆的拉力得到了平衡[16-17]。基础和锚体组成了重力式锚碇。基础有沉井、地连墙、桩等人工基础和锚体直接作用在持力层上的直接基础。重力式锚碇技术简单,适应于很多实际工程中,比如明石海峡大桥及厦门海沧大桥等都采用了重力式锚碇[18]。如果在锚碇基底设置一定的台阶、锯齿,就能够提高锚碇的抗滑动安全系数[8]。另外也可以在重力式锚碇上增加压重和修建引桥桥墩。隧道式锚碇利用周围持力岩体的自承性来提供巨大的锚固反力[19]。该锚锭形式造价较低、对周边影响小、受力合理,因此具有良好的发展前景。当桥址锚碇处具有可利用的完整、坚实的岩体时,使用隧道式锚碇更为合理,因为能够节约造价和保护环境。
            ………..
             
            第 2 章 武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇工程概况
             
            2.1 北锚碇沉井
            北锚碇为截面为圆环形且中间圆孔内设有十字隔墙的沉井基础,小直径井孔围绕圆环内圆周一圈布置。整个沉井有 43m 高,而且沉井里面有 16 个小圆孔,并在大圆孔内设置了十字隔墙,该隔墙及小圆孔布置到沉井顶面向下 6m 的位置,这是因为沉井的后面设有锚固系统。沉井总共分成八节,底部为第一节,顶部为第八节,沉井每一节的结构特征如表 2.1 所示。沉井封底采用厚 10m 的水下 C30 混凝土,将 C20 的素混凝土填入井内空腔后端。为了平衡基底前后端应力,空腔前端填水, 沉井设计结构见图 2.3。沉井下沉施工采用井内除土,依靠沉井自重下沉的方式,下沉最后阶段采用空气幕辅助下沉。整个沉井分为三次下沉,这是因为地下水及工期都会影响沉井下沉。下沉时先浇筑或者接高每一部分要下沉的沉井节段,再进行取土,最后下沉,注意最后一次下沉要下沉到设计标高,沉井的下沉特点如表 2.2 所示。
            ………
             
            2.2 北锚碇地下连续墙
            因为位于市区的北锚碇沉井在下沉过程中吸泥取土时会引起给附近建筑带来影响,所以在沉井边缘外侧 10m 处设一道 55m 深、270m 长、0.8m 宽的圆形地下防护墙防护来防止这一问题的出现,同时也是为了避免沉井施工过程中翻砂现象的出现。防止防护墙为 C30 水下钢筋混凝土结构刚性结构,与沉井同圆心,中心半径为 43m,墙顶标高+21.00m,墙底标高-34.0m,顶部设置具有支护、承载、支撑和定位等作用的混凝土结构施工导墙。锚体包括锚块、压重块、装饰块等结构及其相关附属设施。在平面上呈 K 形的锚体顺桥向全长 55.52m,前端分离,每侧横向宽为 5.12m。锚块顺桥向 37.25m长,前端 10.76m 宽,后端 16.4m 宽。压重块 24.7m 长,16.6m 宽,前部 17.63m 高,后部 17.13m 高。锚块与压重块之间设置了一道 1.5m 厚的后浇段。鞍部上底 5.12m宽,下底 10.3m 宽。锚块与鞍部之间设置 1.5m 厚的后浇段。锚室侧墙 0.7m 厚,前墙 0.5m 厚。后锚梁和前锚杆组成了锚固系统。前锚杆的两端分别与主缆和后锚梁相连,本工程在盖板中设置了后锚梁,主缆索股散开后连接锚体前锚面外的锚杆,这样主缆索股力就可以通过锚杆沿主缆散开方向扩散而传至后锚梁,并通过后锚梁的承压面传至锚体混凝土。后锚梁和锚杆都为钢结构形式。两个分开的“[”形梁通过加劲肋、缀板等连接起来形成“][”字型的后锚梁。 由于主缆进入锚体散开后散索点到各束后锚梁间的长度不同,为了便于制造、方便施工,采用同一尺寸的锚杆设计长度,并在后锚梁连接段集中各束长度余量,大大简化了设计制造。锚杆有单束锚杆和双束锚杆两种,每根锚杆制造时分层两段,下段锚杆分别于后锚梁和上段锚杆连接,采用 H 形截面,上锚杆的下端分别于下段锚杆相连,上段则伸出前锚面,与主缆索股锚头连接,这样方便了制造、运输及安装。要在锚杆的外面采取一定的防护与隔离措施,然后再浇筑锚体混凝土,以防止和锚杆连接处的混凝土开裂。
            ………
             
            第 3 章 基于 ADINA 的有限元建模过程....22
            3.1ADINA 软件概述.....22
            3.1.1 功能模块........22
            3.1.2 软件特点.......23
            3.1.3 计算参数单位.....24
            3.2 本构模型及屈服准则....24 
            3.3 建模过程 .....28
            第 4 章 有限元计算结果及其分析.........35
            4.1 锚碇计算注意的问题....35
            4.2 结果分析的强度理论....35
            4.3 计算结果分析....36
            第 5 章 总 结 ....42
            5.1 结论 .......42
            5.2 展望 .......43
             
            第 4 章 有限元计算结果及其分析
             
            4.1 锚碇计算注意的问题
            锚碇基础的计算应考虑一下问题:
            (1)变位计算。应严格限制锚碇水平位移量和下沉量以避免锚碇位移给桥梁带来不利影响,可以根据结构的要求来确定锚碇水平位移和下沉量的容许值。武汉鹦鹉洲长江大桥为跨径 2100m 的特大跨径悬索桥,应该参考中国公路桥涵新规范(JTG D62-2004)及旧规范(JTJ 023-85)控制。成桥之后散索转折点的水平位移容许值小于大桥总跨径的 1/6000。
            (2)局部应力不应过大;
            (3)主缆拉力和锚碇自重作用下基底应力不应有大的突变,基础底面所有点的竖向应力要小于持力层地基的容许承载力。
            在验证三维有限元模型计算所得的应力时,通常是看该应力在不在规范允许范围之内,ADINA 软件可以提供多个方向的应力结果,在分析的时候需要用户有针对性的结合实际研究对象提取恰当方向的应力值,这时就要根据材料力学中的强度理论来进行选择。
            ……..
             
            结论
             
            本文采用三维有限元法对武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇基础进行了全面有效的受力分析,对锚碇的运营期间的结构安全具有重要的指导意义,为锚碇的结构优化提供了理论依据,可在类似工程中推广运用,主要研究结论如下:
            (1)自重作用下沉井的前半区充填水,后半区为混凝土填芯,上部锚体又为非对称结构,使得沉井总体受到偏心荷载,重心偏后,导致沉井后倾。沉井与地连墙的前后两侧壁都出现了拉应力偏高。因此施工时注意在锚体的鞍部和压重块部设置后浇段,避免应力偏高。另外在沉井底部十字隔墙及隔墙与沉井壁交接处出现了拉应力集中,锚体在侧墙及侧墙和支墩相接处、压重块后端悬臂部分也出现了局部拉应力,所以在施工时可加强对十字隔墙、压重块悬臂端处的配筋。
            (2)自重作用下锚碇的最大竖向变形出现在沉井后侧顶部。锚碇的竖向位移和水平位移及邻近土体的沉降值均在规范允许范围内。
            (3)施加一倍设计荷载后,主缆索力平衡了锚碇上的偏心荷载,使得锚碇受力趋于均衡,稳定性得到提高,导致地连墙的拉应力集中区域也有所减小,拉应力值也减小。地基的主应力基本呈低压应力状态,在土体顶部与沉井前后侧相交处出现了局部拉应力,主拉应力的最大值出现在土层顶部与沉井前侧相交的位置。
            (4)施加一倍设计荷载后,沉井锚碇前端下沉,后端隆起,沉井锚碇由架缆前的由后倾变为前倾,发生刚体转动。沉井锚碇前后侧的竖向位移与水平位移最大值均发生在沉井前后侧与土体顶部相交的位置。沉井锚碇前侧附近土体的竖向位移为沉降,而后侧附近土体的竖向位移为上抬,在土体的顶部与沉井前后两侧连接处都出现了沉井锚碇周围土体位移极值点。并且沉井锚碇的水平位移主要为顺桥向。锚体理论散索点的最大水平位移控制在工程要求的范围内。
            (5)通过对锚碇施加成倍的设计荷载,分析了锚碇的水平位移和前后端的竖直位移,以及锚碇的基底应力,探索了锚碇的承载性能,发现锚碇基础达到极限承载状态的主要原因是沉井前端土体的受力达到了极限承载力。
            ............
            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇八

             
            1引言
             
            1.1研究背景及意义
            随着国民经济的飞速发展,我国每年用于髙压输电线路的投资逐渐提高。2004年,全国共投产220千伏及以上输电线路23000公里;2005年,电网建设方面投产220千伏及以上输电线路25000公里。杆塔基础是输电线路结构中重要的组成部分,它的造价、劳动消耗、工期等因素在整个工程中占很大比重。根据相关资料统计:输电线路杆塔基础的施工工期约占整个工期的50%,运输量约占整个工程60%,费用约占整个工程15%?35%。其基础选型、设计及施工质量对整条线路的工程建设有着重要影响。根据我国现有的技术规范,与国外相比,上部铁塔、杆塔的设计已经成熟合理,但是基础的设计尺寸较大,设计比国外保守,因而基础工程的施工费用比国外要高出很多。因此,有必要加强对输电线路基础的研究。但是目前我国尚未系统地开展新的基础形式的试验、测试和分析研究,杆塔基础已成为输电线路建设中最需要加强研究的部分,基础选型与设计优化是目前输电线路工程迫切需要解决的重大课题,近几十年来,因为全球变暖和人类活动的影响,多年冻土正在逐渐退化,具体体现为地温的显著升高、季节融化深度加大,多年冻土面积萎缩等方面。冻土既具有一般土类的共性,又是一种因粘塑性冰而具有特殊性质的多相复杂体系。与其它土类相比较,其最大的特点就是在热力学方面的不稳定性,对气候变化和人为扰动十分敏感。冻土的温度和含冰量对它的性质也有着重要的影响。由于冻土的工程性质受到温度状态的影响,因此其力学性质随着温度的变化而发生变化。一般地,当冻土地基温度升高时,其冻结强度和承载力便会下降,导致基础的倾覆、融沉或冻胀拔起。由于冻土区内部环境和外部环境的变化,工程建筑物在多年冻土地区正遭受严重的影响,给国家和人民的财产安全和人身安全带来了严重损失。为此,有必要研究在施工过程中施工扰动和气候变化给冻土造成的温度上的影响。故本文着重对施工期间冻土地基融化与回冻过程及规律进行研究,有效地确定了桩基础和桩周土的温度分布情况,为判断灌注桩承载力的形成时间提供可靠依据,为合理的安排施工进度提供依据。
            ………
             
            1.2国内外研究现状
            前苏联是最早开展冻土工程研究的国家之一,研究成果达世界领先水平,出版多部专著。近年来,美国科学院极地研究局成立了多年冻土研究委员会,美国陆军部寒区研究与工程实验室自上世纪四十年代开始有计划地调査研究多年冻土地区的工程建筑问题,其专题报告对多年冻土区构造物基础的设计、施工及其监测等方面作了广泛论述。加拿大以及北欧国家对冻土也进行了大量的研究。加拿大马尼托巴大学的Puswewala等建立了冻土与结构物相互作用的计算模型,Polytechnique College of Montreal (蒙特利尔技术学院)的Foriero等对富冰冻土中横向受荷桩基的分析和设计方法进行了讨论。G.G.MeyerhoPii总结一些桩的实测资料的基础上,对砂土、粘土和非均质土中的打入桩和钻孔桩的桩端阻力、侧摩阻力的发挥性状、群桩的承载力、桩的沉降等进行了理论分析和总结,我国从上世纪八十年代对冻土地区、对桩基础与冻土之间的热平衡关系、参数选择和使用范围等课题进行了深入的研究。在青藏高原冻土区建立了昆企山、清水河、五道梁三个柱基础实验场进行了大量的实验,并对实验数据进行了归纳和总结,得到了一些具有实用价值的结论。吴亚平等[9]考虑冻土初始地温场、混凝土入模温度、水文地质条件、大气温度的影晌以及冻融相变效应,根据传热学理论,采用有限元的方法对青藏高原清水河某地工程实例对桩周地温场的影响进行了计算分析,将计算值与实测数据进行了对比,并提出了回冻率的概念。
            ………
             
            2冻土地区杆塔基础的基本理论
             
            2.1冻土的基本理论
            冻土即温度低于0°c的含有冰的土或岩石。在两个及以上连续冬季及其间的夏季,其温度持续低于0°c的土和岩石称为多年冻土,或永久冻土。多年冻土的冻结时间长达几百年,甚至是几千年。冻土由以下四部分组成:固体矿物颗粒(矿物或矿体骨架)、冰(粘塑性冰、固相水)、液相水(未冻水和强结合水)和气体(水气和空气)。地球上陆地面积的四分之一以上是多年冻土,主要分布在北极大陆架,北美洲、欧亚大陆的北部,以及中、低讳度高原和高山上。影响冻土分布的决定性因素是温度。冻土主要分布在温度越低、讳度及海拔越高的地区。而南半球陆地面积少,所以冻土的面积少。此外,高海拔的山上的温度常年低于零摄氏度,所以冻土就会保持冻结状态,如美国的Rocky山脉、南美洲的Andes山脉、非洲的Kilimanjaro山以及我国的青藏高原,这些高海拔山峰终年积雪。此外中低讳度的高原多年冻土也存在。我国22%的土地是冻土,面积约为2.15X106平方公里,是世界第三大冻土国。我国多年冻土分为高海拔和高讳度多年冻土。高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山,以及东部某些山地,如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。高炜度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭,面积约为38-39万平方公里。其中青藏高原的多年冻土分布面积150万平方公里,占我国多年冻土总面积的70%,也是中低炜度地带海拔最高、面积最大的多年冻土区。高海拔多年冻土的形成与存在,受当地海拔高度的控制。
            ………
             
            2.2输电线路杆塔基础基本理论
            输电线路的塔基的设计施工有着显著的行业特点:施工线路长,所经地区的地形多、地质条件复杂、差异大。故在设计和施工时考虑的边界条件较多;此外,杆塔基础与一般建筑物基础的受力情况不同:输电线路塔基受到水平作用力往往是拉压交变作用,抗拔和抗倾覆荷载也是输电线路塔基设计需要考虑的重要条件。在我国,《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)并没有专门针对冻土地基、黄土地基、膨胀土地基等特殊土地基下输变电工程基础的设计方法,使得实际的设计和施工中所遇到的各类输变电工程地基基础难题的解决具有很大的不确定性,不利于输变电工程地基基础设计的标准化和规范化。当前,国内外输电线路工程塔基的发展趋势是:尽可能充分地掌握地基土体的力学性能,减小基础所受的水平作用力和弯矩。因此如何充分掌握好冻土地区土体良好的力学性能,因地制宜地采用合理的基础型式,达到安全运营和降低工程投资的目的,是我国冻土地区架空输电线路建设中一个急需解决的问题,非常有必要幵展该课题的研究。
            ………
             
            3多年冻土区杆塔基础有限元数值分析............17
            3.1有限元软件COMSOL介绍......... 17
            3.2传热过程分析......... 19
            3.3有限元模型的建立......... 28
            3.4本章小结 .........33
            4温度场数值计算结果及分析......... 35
            4.1混凝土灌桩前桩周地温曲线......... 35
            4.2冻土温度场模拟结果......... 36
            4.3冻土的回冻过程......... 47
            4.4基础选型对温度场的影响分析......... 61
            4.5本章小结......... 68
            5气候变暖对冻土上限和桩承载力的影响......... 71
            5.1气候变暖的特点......... 71
            5.2气候变暖对冻土上限深度的影响 .........72
            5.3气候变暖对地温及承载力的影响......... 75
            5.4本章小结 .........80
             
            5气候变暖对冻土上限和桩承载力的影响
             
            近几十年来,由于温室效应导致全球气温升高,气候变暖,造成多年冻土的温度场分布改变,地温、融化深度随之受到影响。冻土的融化可能导致塔基承载力和稳定性的下降。采用实测地温费时、费力,观测所需时间也长,而采用数值模拟方法对未来地温的变化趋势进行量测,具有较大优越性。针对这些问题,本文继续模拟了在多年气温变暖的条件下,桩基础施工后对桩周冻土的上限的变化以及地温的影响。了解多年气候变化对冻土地基温度场的影响,进而对分析地基的稳定性有重要意义。可以对冻土地基温度场的预测,对未来可能出现因为温度升高,冻土融化和冻结强度降低而造成的塔基承载力和稳定性问题起到监测和防御作用。
             
            5.1气候变暖的特点
            气温是多年冻土产生和退化的主要影响因素。随着全球温室效应的增强,全球气候不断变暖,这也导致了多年冻土的不断退化,主要表现为:最大季节融化深度增加;多年冻土厚度减小、温度增加;融区扩大、冻土岛消失。本文研究的模型计算得出的冻土上限值与真实数据相差约1个数量级。本文将时间上限设置成100年,步长设置为2年,选取某些年中固定的时间点重新绘图,如图5-6,图5-7。在100年中,典型年份的夏至日和冬至日(代表最高和最低温度),温度在气候变暖条件下的变化规律。
            ……….
             
            结论
             
            本文主要研究了杆塔基础的温度场问题,根据钻孔灌注桩的特点,用COMSOL Multiphysics有限元软件,建立了桩-土的有限元数值模型,为温度场的热扰动分析和回冻的研究提供数值手段,为研究桩-土温度场提供了完整的数值模型;根据数值实验,本文在冻土区杆塔基础修建中,针对冻土温度场演变规律、冻土温度变化范围及冻土回冻规律等问题进行了研究,得出的结论可以为冻土区灌注桩的工程施工和设计提供必要的数据和经验,对灌注桩进一步的研究提供有益参考。本文主要研究成果如下:
            (1)根据热传导方程和水化热计算方法,通过数值模拟计算,得到了符合实际的地温等值线分布图。结果表明:混凝土的水化热对冻土温度场的影响十分显著。由于混凝上水化放热的作用,桩的温度急剧上升,桩中心位置温度在2-4天内达到峰值,随后因水化热速率减慢及热量传递,温度下降。在烧筑60d后,桩和冻土重新回到热平衡状态。
            (2)桩不同部位最大温升不同,回冻时间也不同。桩底温度均小于桩身各断面温度,水化热对其扰动小,回冻快;桩身温度高,回冻时间长。地表以下1m,柱中心峰值温度9.57°C,桩侧壁峰值温度为1.7°C,桩侧壁冻土 13天之后重新回到0°C以下,而桩中心位置则需17天;距地表更深处冻土桩中心和桩侧壁温度峰值较1m处高,回冻时间也更长。
            (3)经过回冻分析得出,在混凝土绕筑后30d、60d、120d后,回冻率分别为39.53%、51.15%、86.95%基本回冻完成,冻土温度场重新达到平衡。分析表明:冻土回冻是一个漫长的过程,等冻土完全回冻再进行施工不现实。本文建议在工程施工中,只要混凝土的强度达到设计标准,冻土无需完全回冻,桩承载力就可以满足施工要求。
            ............
            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇九

             
            第一章 绪论
             
            1.1 研究背景与意义
            随着经济社会的快速发展及城市化程度的不断提高,改变了下垫面原有的使用性质,也改变了城市的水文机制。其主要可以表现为:不透水地表面积增加,雨水的滞留和下渗量减少,地表雨水径流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前,径流系数增大,进而导致严重的城市内涝灾害和雨水径流污染,引发一系列的水文效应[1],见图1-1 所示。城市水文机制的改变主要表现在地下水补给量减少及地表径流在流量、频率、持续时间和水质方面的表现[2]。例如:1999 年北京的地下水位平均为 12 米左右,到 2010 年,地下水位平均为 24 米左右,十年之间下降 12 米左右,已形成了 2650平方公里的沉降区。截止到 2010 年,北京市累计地面沉降量超过 200mm 的面积为2474.70km2,占北京市平原面积的三分之一。究其原因主要是:一方面地下水过度开采,另一方面由于城市化的影响导致城市下垫面的改变,地下水得不到及时的补充。不透水路面面积的增加,导致地下水补给量减少,地表径流量增加,曼宁系数减少,从而加快雨水汇流过程,增大洪峰流量及峰现时间提前,进而使水文曲线发生大的变化,图 1-2 是城市化前后地表径流的变化。由于城市化的速度加快,改变了城市下垫面特性,主要特征是不透水面积增加和河道断面流速改变。城市中的建筑、广场和不透水道路等大量增加,绿地、水体等相应减少,尤其是居民日常生活、工厂生产和交通运输所排放的大量热能和废气,从而形成城市“热岛”效应。由于下垫面地表表面温度和暖湿气流的上升,易导致极端气候的产生,尤其是暴雨天气的发生。随着城市规模的不断扩张,城市空间的立体开发、地下停车场等城市现代化标志的建造,减弱了城市整体对暴雨洪涝灾害的承受能力,进而加大了洪涝灾害的损失。在城镇化的过程中,改造和治理天然河流,将天然河流截弯取直,疏通整治,在天然河道旁设立路旁边沟,铺设雨水排除系统,排洪渠道等,增加河流汇流的水力学效应。同时河道漫滩的面积在不断减少,使河道过水断面减小,行洪能力减弱。据估计,盲目地增加不透水面积和利用河滩地,发生百年一遇的洪水概率增加 6 倍[3]。
            ……..
             
            1.2 国内外研究进展
            相对于国外的暴雨径流研究,国内对城市暴雨径流的研究起步较晚,但近年来我国学者在国外学者的研究基础上也取得了很多有益的成果。岑国平等[5](1993)根据城市降雨径流的基本规律,提出了我国首个完整的城市雨水管道径流计算和设计模型(SSCM);刘俊[6](1997)针对传统的城市水文计算方法不能满足城市化地区的水文计算,在 SWMM 模型的基础上提出了适用于城镇化地区水文水力计算和模拟的城市雨洪模型,该模型通过对天津市试验区产汇流过程的模拟计算验证了其在城市防洪与排水规划设计中的适用性;周玉文等[7](1997)根据城市雨水在下垫面上的径流特征,把径流分为两个过程,一个是地表径流过程,一个是管内汇流过程,雨水经过地表径流流入雨水管网,雨水管网的汇流过程采用非线性运动波,建立了一种城市雨水径流模型(CSYJM),该模型可用于雨水排除系统的设计、模拟和排水系统工况分析,通过与小区域的实际测量值相比,该模型的模拟值与实际测量值几乎相同,由于该模型目前只在小区域应用,所以在大范围的模拟计算需要进一步验证。
            ………
             
            第二章 城市地表产汇流特性分析
             
            2.1 城市降雨地表径流形成过程分析
            要形成城市降雨地表径流,一般要经过一下三个过程:降雨过程、扣损—产生地面径流过程(产流过程)和地面汇流等,形成地表径流首先是降雨过程,它的大小是随时间和空间变化的,因此降雨量的大小和其在时空上的分布决定了地表径流的变化过程和径流量大小。扣损—产生地面径流过程(产流过程)是指降雨刚发生时,有部分雨水会被植被截留,而且下地面的土壤比较干燥,雨水开始渗入土壤时,水分被土壤颗粒吸收及充填土壤孔隙,土壤的入渗量比较大,开始时如果入渗量大于降雨量,雨水全部用于下垫面的下渗和损失。随着降雨历时的增加和降雨强度的加大,当下垫面入渗量小于降雨量后,降雨量与下垫面入渗量的差值为余水,在地面开始积水并产生地面径流[44]。汇流过程是指产生的地表径流流入排水口的过程,由于地表覆盖不同,汇流过程的汇水时间也不一样,当流域内的坡度较大或渗水率较小的地方,会首先形成地面汇流,随着降雨量的增加和填满各种各样的坑洼后,汇流范围逐渐扩大到整个流域,产生的地表径流经地表流入雨水口,最后经雨水管网排入水体。
            ……….
             
            2.2 城市地表产流特性及计算方法
            城市地表产流与一般流域存在较大的区别,其主要表现在以下 4 个方面:随着城镇化水平的不断提高,城市下垫面硬化面积不断增加,使得很多的流域被不透水面积(如屋顶、混凝土街道、人行道、街道、停车场等)所覆盖,这些硬化面积占整个城市的比例在 60%以上。由于城区硬化地表的损失很少,下渗量和洼地蓄水量几乎没有,从而极大缩短形成径流过程的时间,大部分的降雨量都转化成径流量,使得市区的雨水径流流量要比同面积的乡村流域大得多。城市地表一般由土地面、混凝土地面、沥青路面、屋面、绿化草地、树林等组成,并且各种路面相互混杂的分布在城市各处,使得地表产流不均匀及其产流过程复杂。城市地表由透水地表和不透水地表组成,透水地表主要由各种红砖、级配碎石、非铺砌土地面及绿化草地等组成,下渗作为主要的产流损失。不透水地表根据有无滞蓄情况可分为有滞蓄不透水地表和无滞蓄不透水地表,不透水地表主要是由水泥混凝土地面、沥青地面和块石地面等组成,无滞蓄不透水地表的净雨量等于降雨量,有滞蓄不透水地表的净雨量是降雨量减去填洼量。
            ………
             
            第三章 SWMM 模型系统研究........22 
            3.1 SWMM 模型概述 ..... 22 
            3.2 SWMM 模型的组成 ........ 23 
            3.3 SWMM 模型原理 ..... 24
            3. 4 排水管网汇流过程 ........ 2
            3.5 本章小结 .... 33 
            第四章 基于 SWMM 城市地表降雨径流模拟..........34 
            4.1 研究区域排水系统概化 ........ 34 
            4.2 SWMM 模型参数的确定 ....... 37 
            4.3 设计暴雨计算 .......... 37 
            4.4 城市化后水文效应 ......... 41 
            4.5 低影响开发模式下的水文效应 .......... 50 
            4.6 本章小结 .... 79 
            第五章 结论与建议........80 
            5.1 结论 ..... 80 
            5.2 不足与展望 ........ 81
             
            第四章 基于 SWMM 城市地表降雨径流模拟研究与分析
             
            4.1 研究区域排水系统概化
            研究区域的总面积为 6.5hm2,其中不透水面积为 3.94hm2,占总面积的 60%,由屋面、小区道路和停车场组成;透水面积为 2.56hm2,占总面积的 40%,透水面积为小区绿化。基于 SWMM 模型的应用要求,对研究区域进行管网概化,概化的原则为:
            (1)根据苏州市某小区的土地利用现状、市政管网资料和规划资料等信息进行子汇水区域的划分,子汇水区产生的径流就近排入雨水管网系统的节点和子汇水区。
            (2)本研究仅将道路两旁的主干管纳入概化的雨水排水系统,雨水管网的各支管不进行水力计算。
            (3)本研究假定研究区域内的降雨强度均匀分布在各子汇水区域上,即在各降雨区域内降雨强度相等。
            (4)根据各子汇水区的特性可以将其分为透水地表和不透水地表,不透水地表分为有滞蓄库容的不透水地表和无滞蓄库容的不透水地表。根据概化原则将整个研究区域排水系统概化成 29 个子汇水区,28 条雨水管道,28 个检查井节点,1 个出水口,其概化结果如表 4-1 和图 4-2 所示。
            ………
             
            结论
             
            本论文以苏州市某小区为例,运用美国环保署研发的暴雨管理模型(SWMM)对城市化进行雨洪模拟,并对其进行 LID 措施的效果模拟研究分析,本研究的主要内容和取得的主要研究成果如下:
            (1) 查阅大量有关 SWMM 模型介绍和应用方面的文献,仔细研究分析SWMM 模型的结构,包括 SWMM 模型的径流模拟系统、污染物累积及径流冲刷模拟系统、管道输送模拟系统,其中主要对模型的下渗计算、产汇流计算及模型参数进行研究。通过对 SWMM 模型的特点和应用步骤的分析,认为 SWMM 模型应用于城市雨洪的模拟分析是可行的;
            (2) 建立了基于 SWMM 模型的苏州市某研究区域的径流模型。根据苏州市某研究区域下垫面的产汇流和排水情况,借鉴前人研究的模拟参数及参考 SWMM 模型用户手册,在对研究区域进行概化的基础上,建立了研究区域的地表径流模型。
            (3) 设计暴雨计算。根据我国《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》中推荐的设计雨型,选用芝加哥降雨过程线。根据苏州市的暴雨强度公式,运用芝加哥雨型合成 4 种不同设计重现期下(0.5a、1a、5a、10a)的暴雨强度过程线;
            (4) 随着重现期的增加,研究区域在城市化后降雨量从 40mm 上升到 95mm,上升了 1.375 倍,总径流量从 16.09CMS 上升到 67.88CMS,上升了 3.2 倍,平均径流系数从 0.437 增加到 0.737,增加了 68.8%,下渗量基本没什么变化,重现期为 0.5a时,研究区域不发生节点溢流,重现期为 1a、5a、10a 分别有 6 个、11 个、11 个节点发生溢流,总溢流量分别为 113m3、483m3、721m3。
            ............
            参考文献(略)
             

            优秀硕士土木工程论文范文篇十

             
            第一章 引言
             
            1.1 研究背景
            研究表明,我国是一个干旱以及缺水严重的国家[38],是全球人均水资源最贫乏的国家之一,人均可利用水资源量仅为 900 立方米,人均水资源为世界平均水平的1/4、在世界上名列 110 位。我国的“水”主要存在两大问题:一是水资源短缺,二是水污染严重。有资料显示,我国水资源分布极不均衡,水资源南北分配差异明显,长江流域以南地区人口占总人口 56%,水资源占 82%,北方地区人口占总人口 44%,水资源占 18%。近年来,由于南方地区不注意污水处理,大量未经处理的污水被排放到河道中,造成了有水不能用的局面,使南方地区逐步形成了水质型缺水的现状。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,而且还威胁到城市居民的饮水安全和健康。纺织印染业是我国的支柱行业。2011 年,全国 1800 家印染企业完成工业总产值 3383.04 亿元[1]。纺织印染业同时是生产废水的大户,2011 年我国纺织印染业废水排放总量居各行业第 4,单位产品排污总量是发达国家 1.2~1.8 倍[2],据统计我国印染废水排放量占工业总废水排放量的 35%,但回用率却不到 10%[3]。印染废水的水质和加工工艺密切相关,主要可分为棉纺织品印染废水,丝绸印染废水,毛织物染整废水,印花废水 4 大类,废水中污染物含有加工染料、化学药剂、表面活性剂和整理剂等,具有水量大,色度高,成分复杂的特点,属于难处理的废水之一。印染废水中色度形成的主要因素是染料,据估计,全世界每年生产 40 多万吨染料供纺织印染使用,其中有 10%~20%的染料作为废水排出,这些废水进入水体当中,会吸收光线,降低水体的透明度,影响日光在水中的透射,削弱水生植物的光合作用,降低水中的溶解氧而引起水质发黑发臭,不利于水体的自净。因此对染料的使用必须严重控制,特别是一些毒害严重的酞青铜盐类染料和一些偶氮类染料[39]。另一方面,印染废水中的硫酸或硫酸盐,在土壤中可被转化为硫化物,产生大量硫化氢,导致植物根部腐烂,对农作物的生长有很大的影响作用。
            …………
             
            1.2 印染废水深度处理现状
            深度处理是指在常规处理工艺之后,采取一些适当的方法,将常规处理工艺没有去除的污染物进行进一步去除。目前去除水中污染物最常用的方法是吸附法,当废水通过吸附剂滤床时,污染物在分子间作用力和化学键的作用下被吸附在吸附剂的表面而得到去除,常用的吸附剂主要有活性炭,吸附树脂,硅藻土等。在印染废水的深度处理中,活性炭使用的较为广泛。张健俐[5]等用臭氧和活性炭组合系统对印染废水进行回用研究,出水可用于冷却水,具有较高的环境和经济效益。S.Lin[6]等在以活性炭为填料的流化床或固定床中通入臭氧,将臭氧氧化和活性炭吸附结合在一个单元中。研究发现.通入臭氧后活性炭的使用周期得到很大的提高,且降低了其再生成本。胡巧开[42]用花生壳制备活性炭对印染废水进行处理,在活性炭用量15g/L,吸附时间为120min、振荡转速120r/min,温度25℃,pH为5的条件下,脱色率为96.7%。魏善彪[43]用微波协同活性炭处理印染废水,结果显示在活性炭用量为1.0g/L,甲基橙浓度30mg/L,微波功率432w,辐射时间为9min时,处理效果最好。金洁蓉[44]等采用秸秆活性炭对印染废水进行处理,结果表明:在pH=3,吸附时间为120min,吸附容量为100g/L时,活性炭对印染废水的色度去除率可达到100%,CODcr的去除率可达到86.4%。天然矿物如高岭土、硅藻土以及煤粉等也具有较高的吸附性能,在印染废水深度处理也有应用。
            …………
             
            第二章 试验装置、材料及方法
             
            2.1 试验装置与设计
            盛泽某污水处理厂采用天津大学环境工程系所取得的国家“七五”科技攻关成果“悬浮、附着生物厌氧-好氧-微絮凝处理印染废水”工艺,日处理能力3万吨,出水满足GB4287-2012中规定的现有企业水污染物排放标准。为了使该厂出水能够达到回用水标准,本试验选择曝气生物滤池作为该厂二级出水后续处理工艺。曝气生物滤池反应器装置如图2-1所示:反应器高约1.3m,内径5cm,由厚度5mm的有机玻璃制成,底部设有进水管和反冲洗进水管。填料装填高度1.2cm。反应器自承托层以上每隔20cm设1取样口,共设置3个,流量大小通过流量计和进水泵调节。
            ……..
             
            2.2 实验材料
            曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化法和给水过滤原理,融合了生物降解和过滤分离两种过程于一体,在滤池中填装颗粒填料,并在滤池内部进行曝气,填料表面生长生物膜,当污水流过填料时,利用填料和填料上附着的生物膜吸附,絮凝截留污染物质,然后进行生物代谢,再加上反应器沿水流方向食物链分级捕食作用,实现对污染物质的去除。在生物滤池中,污染物质,溶解氧等必需的营养物质首先被截留吸附到生物膜的表面,通过扩散作用渗透到生物膜的内部,在维持生物膜生长的同时,扩散到生物膜内部的污染物质也也被分解转化,生成各种代谢产物。由于微生物的新城代谢作用产生大量粘结性物质如糖类、酯类,在这些物质的吸附架桥作用下,悬浮合理和胶体粒子等结合在一起,使曝气生物滤池与一般接触氧化反应器相比更具优越性,在表现出较高负荷,较短停留时间的同时,又能保证滤池在较低污染负荷下运行,为稳定去除水中污染物之提供了可靠的保障。曝气生物滤池根据水流方向的不同可分为上向流和下向流两种,早期曝气生物滤池多为下向流,由于下向流具有纳污能力较差的缺点,现在多为上向流所取代。目前上向流曝气生物滤池有BIOSTYR、BIOFOR等多种形式[23]。BIOFOR工艺是法国SUEZ-里昂水务下属的DEGREDMONT公司的专利,BIOFOR滤池底部为气水混合室,上面为长柄滤头,曝气管、垫层和滤料。曝气头和滤料分别采用PHILLIP MULLER公司的注册产品OXAZUR和BIOLITE,使滤池工艺达到更好的效果。BIOFOR运行时一般采用上向流,污水从底部流入后,先经过气水混合室,然后经过长柄滤头配水后进入滤料,在滤料层中进行污染物质的去除。反冲洗时,气、水同时进入气水混合室,经长柄滤头配水后进入滤料层。
            ……..
             
            第三章 曝气生物滤池启动以及填料的优选....17
            3.1 两种启动方式的比较 ...... 17
            3.2 不同填料充氧性能的比较 .... 20
            3.3 不同填料曝气生物滤池比较 ...... 22 
            3.4 本章小结 ....... 28
            第四 章 活性炭-火山岩曝气生物滤池运行参数研究.........30
            4.1 气水比对运行效果的影响 ......... 30
            4.2 水力负荷对运行效果的影响...... 33
            4.3 沿程污染物降解规律 ..... 37
            4.4 BAF 对废水处理过程中有机物相对分子质量分布的影响...... 40
            4.5 曝气生物滤池不同运行方式比较 .... 41
            4.6 本章小结........ 43
            第五章 曝气生物滤池生物膜特性 ........44
            5.1 生物膜的形成分析 .... 44
            5.2 生物膜的定性观察 .... 44
            5.3 生物膜的定量研究 ......... 46
            5.4 本章小结........ 51
             
            第五章 曝气生物滤池生物膜特性
             
            5.1 生物膜的形成分析
            由于生物膜的存在方式和传质形式与一般活性污泥法有所区别,因此生物膜法成为与传统活性污泥法对应的另一种工艺。在填料的吸附阻流作用,微生物外表面和载体表面官能团的共价键作用,载体表面与微生物间的电荷吸引作用以及微生物和载体的粘连作用下,微生物不断向载体表面输运,其中有些被固定在了载体表面,这些微生物不断碱耗水中的底物与氧气,生长繁殖,久之,生物量增大,形成生物膜。生物膜反应器中,生物膜附着在载体的表面,有机物和氧气是微生物生长代谢所必须的基质,基质经由液相扩散到微生物表面,然后进入微生物内部,只有进入微生物内部的基质才能被微生物所利用,在微生物体内,有机物污染物被分化和降解,形成各种代谢产物,然后被排入到水中,从而完成对有机污染物的去除。在生物膜表面,由于基质浓度较大,溶解氧充足,易形成好氧区,好氧区中的微生物能直接将污染物转化为二氧化碳和水。在好氧区的底部,由于大量溶解氧已经在生物膜上部被碱耗,容易形成厌氧区域,厌氧区域生存着大量兼性微生物,在溶解氧不足时,将大分子有机物转化为小分子有机物。由于生物膜被固定在载体上,受水力停留时间影响较小,生长缓慢的微生物也能够增殖,而不至于随水流排出,因此能够形成较为稳定的生态系统。随着时间的推移,厌氧层厚度增加,部分微生物由于得不到充足营养而进入内源呼吸阶段,大量代谢产物向好氧层逸出,减弱了生物膜在载体上的固着力,在水流,气流的冲刷下,老化生物膜脱落,载体表面重新生长出新的生物膜,形成生物膜的周期性更新。
            ………
             
            结论
             
            针对盛泽某污水处理厂出水无法达到城市杂用水标准的现状,提出采用曝气生物滤池对其二级出水进行深度处理的方案。通过小试实验,对曝气生物滤池的启动方式进行比较研究,在4种不同填料中进行了优选,并对优选填料滤池最佳工况进行了摸索。对填料上生物膜进行了定性观察和相关参数的测定,主要得到了以下几点结论:
            1. 比较了两种不同的启动方式:自然挂膜和接种挂膜,通过对启动时间和运行效果的比较,表明采用接种挂膜启动方式较为适合。
            2. 对4种填料曝气生物滤池进行充氧性能、挂膜量、运行效能三方面的比较,优选出活性炭-火山岩组合填料作为曝气生物滤池填料。通过调控不同的运行参数,表明在水力负荷0.35 m3/(m2  h),气水比4:1的条件下,出水水质能够满足城市杂用水水质标准。
            3. 对上向流和下向流曝气生物滤池运行效能进行比较,结果显示在相同水力负荷和气水比条件下,上向流曝气生物滤池对COD和色度的去除率高于下向流曝气生物滤池,而下向流曝气生物滤池浊度和氨氮的去除效果要好于上向流曝气生物滤池。
            4. 对微生物的生物膜进行观察、测定和比较,结果显示,不同的微生物在反应器中形成不同的优势菌种,在滤池的不同高度生存着不同的微型动物。沿水流方向填料上生物膜的颜色逐渐变淡,单位质量填料上生物膜量逐渐变少。微生物比好氧速率的结果表明,沿池长方向微生物活性先升高后降低,然后再升高。与同等浓度普通活性污泥的烧杯比对实现数据表明,生物膜对污染物质显示出更强的去除能力。
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            参考文献(略)

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