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宽幅斜腿刚构桥施工过程力学行为分析
邵永康;王祖桐;郜江胤;张彦玲;张运波;对于复杂的斜腿刚构桥空间结构,其施工过程前后的受力是复杂多变的,可靠的施工过程力学分析对保障施工安全以及成桥后的质量具有重要意义。以某一典型斜腿刚构桥为工程背景,运用Midas Civil有限元软件模拟施工过程中满堂支架的搭设以及施工完成后的桥梁模型,详细分析了混凝土浇筑过程中满堂支架的承载能力、施工完成后的最不利荷载,完成对桥梁施工过程中的安全性检验,确保了施工阶段的顺利进行。结果表明:满堂支架的方木、工字钢、竹胶板、立杆以及地基承载力的计算结果均在设计允许范围之内,且工字钢可用方木替代,以减少施工成本;由梁格法模型得出的组合应力以及挠度与单梁模型得出的数值大小基本符合,但极值均有所提高。因此,建议在建立桥梁模型时采用梁格法,且通过梁格法建立的模型应力在规范允许范围之内,桥梁结构安全。
梁子湖风景区空气质量及人体舒适度适宜性分析
王柯懿;刘江;张火平;李倩倩;袁野;刘雯;基于2019—2023年环境空气质量数据和2016—2023年气象要素数据,对梁子湖风景区空气质量和气象要素分布特征进行分析,采用3种人体舒适度指数模型计算梁子湖风景区人体舒适度,对其等级分布进行比较并开展适宜性评估。结果表明:颗粒物和臭氧是影响空气质量的主要污染物,在政府治理管控下其污染情况正在逐年改善,目前梁子湖风景区大气环境洁净清新,空气质量较好;各种气象要素均适宜居住和出行;气温在人体舒适度模型的构建中起到决定性作用,基于黄金分割法的人体舒适度指数模型能更为准确地评估梁子湖风景区舒适度变化的差异,通过计算可知梁子湖风景区舒适时段约占全年的1/6,广义舒适域约占全年的1/2,非常适合观光与康养旅游。
甘肃夏季降水异常变化特征及其与Nino3.4区海温相关性分析
王银花;石光普;魏栋;白登元;石圆圆;利用甘肃省80个气象站夏季(6—8月)降水资料,采用EOF、REOF、Morlet小波分析等方法,分析近50年(1970—2019年)甘肃省夏季降水的异常变化特征及其与Nino3.4区海温的相关性。结果表明:(1)甘肃省夏季降水空间分布极不均匀,降水量由西北向东南递增,降水变率西北部高、东南部低;祁连山区和甘南高原降水变率小,降水稳定;陇中地区、陇南西北部和陇东北部夏季降水变率高,旱涝易发。(2)甘肃省夏季降水的空间变化可分为6个气候分区,各分区夏季降水的变化周期存在较大差异,存在3～4a、6～8 a、12～14 a和20 a左右的周期振动。(3)甘肃省夏季存在“涝—旱”交替出现的年代际变化特征,其中陇中北部地区夏季异常旱、涝事件出现次数最多。(4)夏季Nino3.4区海温与河西地区的降水呈弱正相关,而与河东地区降水呈明显负相关。前期冬季至当年夏季,Nino3.4区海温降低(升高)时,甘肃省夏季降水易偏多(偏少),这一特征在河东地区更为显著。(5)前期冬季至当年夏季Nino3.4区海温降低,夏季西太平洋副热带高压易发展偏强、位置偏西、范围偏大,西太平洋及南海至我国中东部反气旋性环流加强,孟加拉湾东南风加强,有利于暖湿气流向我国内陆输送。
牦牛瘤胃厌氧真菌和甲烷菌共培养物耦合农业废弃物对蛹虫草生产性能的影响
秦鹏;魏亚琴;蛹虫草(Cordyceps militaris)是冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)的良好替代品,但其产业发展面临高成本、难以可持续化生产的困境。利用分离自牦牛瘤胃的厌氧真菌(Neocallimastix frontalis)和甲烷菌(Methanobrevibacter gottschalkii)自然混合培养物YakQH5菌液预处理玉米秸秆,筛选累积甲烷体积最大时的沼液沼渣(即YakQH5废水),并以蛹虫草子实体产量为正向指标,研发以YakQH5废水、淀粉废水、豆渣为原料的最佳栽培基质,对比分析最佳栽培基质与蛹虫草行业普遍采用的燕麦栽培基质和米饭栽培基质条件下子实体的生产性能差异。结果表明:添加20 g/L的玉米秸秆到YakQH5废水并预处理72 h后获得YakQH5菌液,其厌氧消化第10天累积甲烷体积最高,其沼液沼渣作为YakQH5废水;栽培基质中的淀粉废水与YakQH5废水的体积比为4:1,豆渣质量浓度为300 g/L时,育成的蛹虫草子实体的鲜重、生长周期以及虫草素、γ-氨基丁酸和洛伐他汀的质量分数都显著优于米饭培养基条件(P<0.01),其鲜重、生长周期、洛伐他汀质量分数与燕麦栽培基质条件的生产性能无显著差异(P<0.05),但其虫草素和γ-氨基丁酸的质量分数显著高于燕麦栽培基质条件的生产性能(P<0.05)。据此认为利用农业废弃物研发的栽培基质可在降低成本的同时提高蛹虫草子实体生产性能,为蛹虫草产业体系的绿色和可持续发展提供了参考依据。
湖南省人工影响天气作业站点布局研究
周盛;徐靖宇;樊志超;李琼;蒋元华;吕泓柯;为克服湖南人工影响天气作业站点布局主观性强的缺点,使用湖南省各市县气象观测资料、水稻种植面积、森林覆盖率、烟叶种植面积、环境空气质量综合指数等数据,采用层次分析法结合GIS技术构建了两段式人工影响天气作业站点布局合理性评价体系,第一段为基于层次分析法的作业站点总量县级分配模型,第二段为基于GIS-AHP的人工影响天气作业站点选址模型。结果表明:县级分配3个以下和7个以上作业站点区域均占全省面积的23%,县级分配4～6个作业站点区域占全省面积的52%。以人工影响天气作业主要服务目标区域的站点密度来看,以烟叶防雹为主要服务目标的站点密度最高,其次是服务于蓝天保卫战的大气污染防治、抗旱、保护水稻和森林防火区域。研究以社会环境因素、自然地理因子、气候条件适宜性、保护范围最大为选址原则,运用AHP法建立选址模型,结合GIS技术得到适宜选址区域。以新宁县为例的选址分析结果显示,极适宜区与冰雹和干旱灾害区、交通干道、居民点及耕地的距离最近,为选址最优解,该方法可降低县级作业站点选址的盲目性。
基于WRF模式对一次大风过程的数值模拟及预报
马伟;宋海清;杨海迪;许晶;使用FNL1°×1°再分析资料驱动WRF模式,对2018年4月17日发生在辽宁省的一次大风过程进行模拟分析,评估WRF模式的模拟性能,并构建阵风预报经验统计模型,以期进一步提高大风预报精度。结果表明:(1) WRF模式对低空气象场模拟效果较好,WRF模式较好地模拟出850 hPa高度层20 m/s以上低空急流随时间的演变过程,与实际分析场FNL吻合度较高。WRF模式模拟的925 hPa高度层大风区域和位置同样效果较好,但相较于FNL分析场资料,WRF模拟的大风区域偏大,减弱偏慢。(2) WRF模式对大风过程模拟效果较好,模拟的10 m小时风速与观测值吻合度较高,但对小时阵风风速模拟能力不足,无法模拟出本次过程的极大风速。(3)基于WRF模拟的地面10 m小时风速、10 m小时极大风速和模式气压层第三层低空风速建立的统计经验模型是有效的,较WRF本身预报的10 m阵风的开始时间和持续时间有明显的提高,大风开始和结束时间以及大风时数均与观测值吻合较好,能够较好地预报大风开始时间、持续时间以及阵风风速。
基于C5.0决策树算法的冬季低温预测模型研究及应用
王伟;张含;张加易;陈冲;低温是冬季的主要灾害之一,正确认识冬季低温的演变规律并建立准确的预测模型是冬季防灾减灾的关键。从低温强度和频率两方面考虑选取ETI中的TNn和FDO指标分别作为冬季低温强度是否偏强、冬季低温频率是否偏高的判定指标,利用数据挖掘的C5.0算法探究冬季北半球副高脊线、冬季极涡、冬季亚洲经向环流、冬季亚洲纬向环流、冬季东亚槽强度指数、冬季北极涛动、冬季太平洋年代际震荡、冬季东亚季风指数、厄尔尼诺指数等多项气候因子与冬季低温强度、冬季低温频率的关系,并分别构造冬季低温强度预测决策树和冬季低温频率预测决策树,建立冬季低温强度和冬季低温频率的预报模型。利用1951—2021年的日气温资料计算70a的冬季TNn、FD0指数,分别作为冬季低温强度“是否偏强”、低温频率“是否偏高”的判定指标,以58 a的冬季低温强度“是否偏强”为目标变量,以同期高相关气候因子为输入变量,得到6条预报规则集,分类准确率为89.66%,剩余12a测试数据的验证准确率为83.33%;以58a的冬季低温频率“是否偏高”为目标变量,以同期高相关性气候因子为输入变量,得到8条预报规则集,分类准确率为91.37%,剩余12a测试数据的验证准确率为91.67%。较高的准确率证明了基于C5.0算法的低温预测模型的可行性和有效性,为季节性的气候预测研究提供了新的有效思路。
一株高产木聚糖酶菌的分离及酶学特性研究
马稳霞;颜乐天;宋勤霞;方彦昊;魏亚琴;木聚糖酶在畜牧、食品、造纸和制药工业中被广泛应用,本研究旨在分离纯化获得一株高产木聚糖酶的菌株,明确其酶学特性,并优化其发酵条件。以木聚糖为唯一碳源,采用刚果红培养基显色法从河北沼泽地土壤中分离得到多株产木聚糖酶活性较高的菌株,通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)法筛选出产木聚糖酶活性最高的一株菌,通过生物学方法鉴定后确定其为异硫链霉菌(zztrl)。通过单因素分析确定其酶学特性和发酵条件,结果表明,其最佳的反应温度为40℃,pH值为6.5;最佳的发酵条件为温度40℃,pH值为9,发酵培养基中最佳碳源为木聚糖,最佳氮源为蛋白胨,最佳发酵时间为10 d。进一步通过响应面设计实验确定初始发酵培养基的最佳条件为:木聚糖质量浓度12.5 g/L,蛋白胨质量浓度6.415 g/L,pH值为9.603。经实验验证zztr1所产木聚糖酶活性为169.41 U/mL,比活力为66.18 U/mg。研究表明,分离获得的高产木聚糖酶菌株zztr1所产木聚糖酶具有较好的热稳定性和酸碱稳定性,在工农业及畜牧业中具有良好的应用前景。
长联多跨钢箱梁桥顶推施工过程力学行为分析
王祖桐;王竞宇;张彦玲;张运波;长距离顶推施工过程中钢箱梁结构的变形和受力是复杂多变的,因此对其顶推施工中的受力及变形情况进行深入研究具有实际的工程意义。以连续顶推距离1 904 m的某黄河特大桥为工程背景建立Midas/civil有限元模型,详细分析了钢箱梁顶推施工过程中支座反力、钢箱梁弯矩、导梁及主梁挠度和钢箱梁截面应力。结果表明:随着顶推的进行各墩顶支座反力的变化趋势较为相似,墩顶最大支座反力为25 577.1 kN,出现在41#墩。导梁顶推至41#墩最大悬臂工况为顶推施工的最不利工况,此工况下41#墩上方钢箱梁截面为最危险截面,此时钢箱梁截面最大负弯矩为448 435.2 kN·m。当结构处于各个墩的最大悬臂状态时,前一墩顶上方所对应的钢箱梁顶、底板应力均达到最大值。
大型基坑分块开挖对邻近地铁隧道的影响
陈之宁;李名扬;汤劲松;杨兴康;邸国庆;娄国充;为分析软土地层大型基坑分块数量和分块开挖顺序对邻近地铁隧道的影响,采用有限元软件,对无锡市某地下停车场基坑开挖过程进行数值模拟,并结合现场监测数据对比分析;通过改变基坑分块数量与分块开挖顺序对基坑开挖方案进行优化,得到对靠近隧道一侧基坑围护结构及邻近地铁隧道影响最小的基坑分块开挖方案。结果表明:增加基坑土体分块数量,采用由基坑两边向中间跳仓开挖、先开挖远隧道侧土体、再开挖近隧道侧土体、最后分块开挖预留土的方案,能够减小邻近地铁隧道的变形。研究结果可为类似基坑工程施工提供借鉴。