腐蚀损伤结构振动特性的数值模拟

地下建筑结构抗震性能分析陈荣生

地下建筑结构抗震性能分析陈荣生发表时间：2018-12-19T15:09:16.173Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：陈荣生[导读] 地下建筑抗震性能分析和地震计算方法的讨论起步较晚。在1995年日本神户地震之前，地下结构缺乏抗震设计。林州中天建设有限公司河南安阳 456550 摘要：随着城市化进程的推进，对地下结构的抗震性能提出了更高的要求。特别是与地上建筑结构相比，抗震性能优越，地震破坏较小，但与西方发达国家相比，我国地下建筑结构抗震设计理论仍处于相对落后的阶段。因此，本文将分析地下建筑结构的抗震性能。关键词：建筑结构；抗震；安全性能引言：地下建筑抗震性能分析和地震计算方法的讨论起步较晚。在1995年日本神户地震之前，地下结构缺乏抗震设计。这是因为地下建筑结构不同于普通地面建筑结构，地下建筑结构受到围岩的约束，地震时没有明显的自震特征。这是因为地下建筑结构的动力响应主要受周围岩石介质相对变形的影响，而地下建筑结构也对周围岩石介质产生相对影响，从而形成土-结构相互作用现象。人们对地下结构的抗震性能缺乏了解和理解，对地下建筑的抗震性能并没有给予足够的重视。直到最近，地下建筑结构的抗震研究逐渐出现并逐步形成。在下面的文章中，我们将简要讨论地下建筑结构的抗震性能分析和地震计算方法。 1地下建筑结构的基本概述 1.1地下建筑结构的类型分析。现阶段，以实用功能为依据对地下建筑结构主要可分为七类，即：公共建筑、交通建筑、居住建筑、地下工业建筑、建筑综合体、防护建筑以及仓储建筑等。若以空间形状为依据，其又包括空间地下建筑与长线性地下建筑。若从地下结构型式分，其又可分为附建式结构、浅埋式结构、沉井法结构、地道式结构、连续墙结构等。 1.2地下建筑结构特点分析。作为地下结构的一部分，地下建筑结构可理解为在岩层或土层间建造的构筑物与建筑物。相比地面结构，地下建筑结构具有自然防护能力强、受外界因素影响小、地质条件影响大、施工条件特殊且需要进行照明、防排水、防潮以及通风等处理。 1.3地下结构震害特性分析。以我国1976年唐山地震所造成的地下人防工程破坏、1999年台湾地震中地下工程的破坏、1995年日本阪神地震地下商场、隧道以及通道等破坏为例，对地下结构震害的特性可总结为：第一，与地上结构相比，其地震破坏程度较低。第二，相比岩石中结构，土中的地下结构容易被破坏。第三，地下结构破坏程度主要受强震持时的影响。第四，受边坡失稳影响，地下隧道的地面处会受到严重破坏。 2地下建筑结构抗震性能分析方法研究 2.1地下建筑结构的结构设计问题分析。地下建筑结构设计过程中首先应考虑一定的问题，具体包括抗震等级、材料等级、活荷载值、地基承载能力、实际施工过程中需注意的事项以及相关信息是否通过施工图表达出来等。而且其作为基本的建筑类型，在结构安全等级与建筑物使用年限方面也应着重考虑，特别在地下建筑结构中所涉及的钢筋混凝土结构抗震等级以及建筑结构的地基基础等级等方面。同时，地下建筑结构设计过程中还需考虑地基土层与持力层的承载能力、地基土冻结深度以及不良地质作用等问题。另外，地下建筑结构设计过程中对结构构件的耐火等级也有具体的要求。实际施工过程中应注意遵循基本的规范要求并做好验收工作，避免因设计或施工存在的问题导致地下建筑结构抗震性能不高的情况发生[2] 2.2框架式地下建筑结构抗震性能分析方法 2.2.1.静力法。静力法的应用主要指对不断发展变化的地震力通过等代的静地震荷载进行代替，然后对地震荷载下结构内力利用静力计算模型综合分析。其中等代的地震荷载可分为结构自身的惯性力、主动侧向土压力的量以及洞顶处土柱的惯性力等。这种方式一般适用于对结构横断面的抗震计算。 2.2.2.地基抗力系数法。在对横断面进行地震反应分析过程中，常利用以互相作用计算模型为基础的地基抗力系数法，尤其对于全埋设或半埋设的地下建筑结构也比较适用。这种方式会将地下建筑结构岩土介质作用以多点压缩弹簧或剪切弹簧代替。具体计算主要分为三个步骤：第一，计算代替岩土介质的弹簧常数。第二，计算岩土地震变位。第三，计算地震结构地震反应。另外，计算岩土抗力弹簧时，所利用的方式主要为静力有限元法取其近似值，而对与应变幅度对应的地基弹性常数需根据地震反应进行分析。为确保孔洞上方承受的荷载保持均匀，需计算地基抗力基数，最后再利用弹簧常数替换地基抗力系数。 2.2. 3.反应变位法。据以往实践表明，地下建筑结构可能发生共振响应的概率很小，在计算过程中可将结构发生振动过程中产生的惯性力进行忽略。因此，对地震反应动力分析过程中可直接利用拟静计算公式，使土壤介质变位对地震效应起决定性作用。但利用反应变位法时，需对抗力系数、地震变位予以明确，这样才可保证计算结果更为合理。 2.2.4.有限元方法。对地下建筑结构进行抗震性能分析时，为使抗震特性、特殊位置抗震的研究更加深入，经常采用有限元方法。例如，对地下室转弯部位或地下室其他分支等都需利用这种方式。另外，模型边界需利用如叠加边界、透射边界以及粘性边界等能量传递边界[3]。 2.3衬砌整体式地下建筑结构抗震性能分析。衬砌整体式的结构抗震性能可从四方面进行概括：第一，在地震作用下，其构件内力与变形程度相比地面结构反应较小。但结构督办或底层梁等结构部位的内力相比地面结构较大。第二，结构自振周期与地震动卓越周期间不同的匹配程度对衬砌整体式地震响应会产生不同的影响。第三，地震响应受围岩性质影响较大，特别在围岩过于软弱的条件下，地震响应将逐渐增大，结构抗震性能也会随之降低。第四，地震响应会随洞室尺寸的增大而逐渐变大。因此，进行抗震设计过程中应从这四方面进行抗震性能的分析。 2.4衬砌分离式地下建筑结构抗震性能分析。衬砌分离式的结构相比同条件地面结构，地震变形及结构内力较小，一般抗震设计过程中只需以地面结构抗震水平便可实现结构的安全性。而在地震响应方面，其主要影响因素为土层的厚度，土层对不同基岩地震动很可能产生放大或衰减作用。同时，围岩性质对地震响应产生一定的影响，在围岩性质较为软弱的情况下，结构地震响应会逐渐增大。另外，区别于衬砌整体式结构，衬砌分离式结构受洞室尺寸影响较小。因此对衬砌分离式地下建筑结构的抗震性能进行分析过程中，也需综合考虑各方面的影响因素。

介质的毒性和金属材料的耐腐蚀性

介质的毒性和金属材料的耐腐蚀性《职业性接触毒物危险程度分级》GB5044分级原则是什么？答：（1）职业性接触毒物危险程度分级，是以急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高容许浓度等六项指标为基础的定级标准。（2）分级原则是依据六项分级指标综合分析，全面权衡，以多数指标的归属定出危害程度的级别，但对某些特殊毒物，可按其急性、慢性或致癌性等突出危害程度定出级别。《职业性接触毒物危险程度分级》GB5044分级依据是什么？答：（1）急性毒性以动物试验得出的呼吸道吸入半数致死浓度（LC ）或经口、经皮半数致死量（LD50） 50 或LD50最低值作为急性毒性指标。的资料为准，选择其中LC 50 （2）急性中毒发病状况是一项以急性中毒发病率与中毒后果为依据的定性指标：可分为易发生、可发生、偶而发生中毒及不发生急性中毒四级。将易发生致死性中毒或致残定为中毒后果严重；易恢复的定为预后良好。（3）慢性中毒患病状况一般以接触毒物的主要行业中，工人的中毒患病率为依据，但在缺乏患病率资料时，可取中毒症状或中毒指标的发生率。（4）慢性中毒后果依据慢性中毒的结局，分为脱离接触后，继续进展或不能治愈、基本治愈、自行恢复四级。并可依据动物试验结果的受损病变性质（进行性、不可逆性、可逆性）、靶器官病理生理特性（修复、再生、功能储备能力），确定其慢性中毒后果。（5）致癌性主要依据国际肿瘤研究中心公布的或其他公认的有关该毒物的致癌性资料，确定为人体致癌物、可疑人体致癌物、动物致癌物及无致癌性。（6）最高容许浓度主要以《工业企业设计卫生标准》TJ36-70中表4车间空气中有害物质最高容许浓度值为准。

第四章结构固有振动特征值问题的数值解

第四章结构固有振动特征值问题的数值解 §4.1 概述根据结构振动的数学模型，即振动微分方程所形成的矩阵特征值问题，求解结构的固有振动特性——固有频率与固有振型，是结构振动分析的一个主要任务。结构的固有振动特性是结构振动的内因。固有振动特性也是进行结构振动响应分析和结构动力学设计的基础。对于简单的结构，如均匀直梁、均匀直杆等，可以用解析的方法解得其固有振动特性。对于一般结构，如果只需获得结构有限阶的固有振动特性，也可以采用试验测试（模态识别）的方法来获得。但是对于大型复杂结构，不可能用解析分析的方法得到其固有振动特性，而采用试验测试的方法不仅花费高，而且周期长，对于处于设计状态的结构，显然也无法进行试验。所以对复杂的工程结构，常用的方法是建立结构的数学模型，用数值求解的方法获得结构的固有振动特性。随着计算技术飞速发展和特征值计算方法的研究进展，通过矩阵特征值问题的求解来获得结构固有振动特性，是已经被振动工程界普遍接受的一个有效和可靠的途径。从数学理论上也可以证明，许多特征值计算方法具有相当好的精度，并且获得了实践和实验的证明。由于结构固有振动特性求解与矩阵特征值求解问题的密切关系，在结构振动分析中，矩阵特征值问题已经成为结构固有振动特性分析的一个代名词。所以在本章中，只要不作说明，一般讲的矩阵特征值问题就是指结构的固有振动特性求解问题。所谓系统的特征值就代指结构的固有频率，特征向量代指

结构的固有振型（固有模态）矩阵特征值问题的数值求解方法可以分为三类：矩阵分解法、迭代法和矩阵变换法。由于矩阵（代数）特征值问题本身就是一个完整的系统，本章只能根据结构固有振动分析问题的需要，介绍一些常用的求解方法。详尽的矩阵特征值问题的数值求解方法可以参考威尔金森的名著《代数特征值问题》。本章的论述是建立在已经用有限元素法建立了结构振动运动数学模型的基础上。 §4.2 结构振动特征值问题的性质根据结构振动方程，可以得到结构固有振动的代数特征值问题： }]{[}]{[2x M x K ω= （4－1）或 }]{[}]{[x M x K λ= （2ωλ=）（4－2）振动特征值问题除了第二章所述的性质外，在特征值问题的数值求解中，还要用到如下一些性质： 1．移轴特性对特征值问题 }]{[}]{[x M x K λ= （4－3）若μ为一已知实数，则有： }]{)[(}]){[]([x M x M K μλμ-=- （4－4）新的特征值问题可写为： }]{[}]{?[x M x K ρ= （4－5） ][][]?[M K K μ-= （μλρ-=）（4－6）显然，上面两个特征值问题具有相同的特征向量，而特征值间的关系为： μρλ+=i i （4－7）

金属腐蚀

1、金属腐蚀过程的特点是什么？采用那些指标可以测定金属全面腐蚀的速度。答：特点因腐蚀造成的破坏一般从金属表面开始，然后伴着腐蚀的过程进一步发展，富士破坏将扩展到金属材料的内部，并使金属的性质和组成发生改变；金属材料的表面对腐蚀过程进行有显著的影响。重量指标：就是金属因腐蚀而发生的重量变化。深度指标：指金属的厚度因腐蚀而减少的量。电流指标：以金属电化学腐蚀过程阳极过程电流密度的大小。2、双电层的类型有哪些？平衡电极电位，电极电位的氢标度的定义？答：类型：金属离子和极性水分子之间的水花力大于金属离子与电子之间的结合力；金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力；吸附双电层。平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，反映的正逆过程的电荷和物质达到平衡，这是电位为平衡电极电位；电极电位的氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。 3、判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？答：a腐蚀反映自由能的变化△G<0则反应能自发进行△G=0则达到平衡△G>0不能自发反应b标准电极电位越负，金属越易腐蚀 4、以Fe-H2O体系为例，试述电位-PH图的应用。答：以电位E为纵坐标，PH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表现在图上，这种图叫做电位PH平衡图。应用：预测金属的腐蚀倾向；选择控制腐蚀的途径。 5、腐蚀原电池的组成及工作历程？它有那些类型。答：组成：阴阳极、电解质溶液、电路四个部分；工作历程：阳极过程、阴极过程、电流的流动；类型：a宏观腐蚀电池：异金属解除电池、浓差电池、温差电池；b微观腐蚀电池。 6、极化作用、极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？极化的类型有哪几种？答：极化作用：由于通过电流而引起原电池两级的电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象；阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象；阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象；极化的本质：电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快；极化的类型：电化学极化、浓度极化、电阻极化。 7、发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？答：阳极：阳极的电化学极化：如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正方向移动；阳极的浓度极化：阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极表面附近的金属离子浓度逐渐增加；阳极的电阻极化：很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈的向正的方向移动，生成保护膜而引起的阳极极化。阴极：电化学：氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动；阴极的浓度极化：氧化态物质达到阴极表面的速度落后于在阴极表面还原反应的速度，或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。 8、比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？极化率的定义是什么？极化图有哪些应用？怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面。答：区别：理想极化曲线是理想电极上得到的曲线，只发生一个电极反应，初始电位为平衡电极电位，实际极化曲线是实际测量得到的曲线，不只发生一个电极反应，初始电位为混合电位。极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化图的应用：用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素；表示腐蚀电池的控制类型。控制取决于：阴极极化控制、阳极极化控制、欧姆电阻控制。

地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述

地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述摘要：随着人口的在激增以及经济的发展，人们的需求也开始狂飙式的增长。然而，城市的空间有限，地面空间已经被充分利用，人们的视线开始转为地下，地下结构的开发缓解了城市的地面压力。然而，由于地下结构的抗震技术的发展还并不成熟，在地震后，往往会造成地下结构的损坏甚至直接丧失继续工作的能力，给人们的财产安全带来威胁，影响人们的正常生活。因此在此文中对地下结构的震害形式以及近年来地下结构抗震分析的研究成果进行展示。以加深对地下结构震害的了解，并引起人们对地下结构抗震减震的重视。关键词：地下结构抗震，震害形式，抗震分析，抗震减震 0 引言地震是自然界自然界一种常见的自然灾害，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次地震。其中绝大多数太小或太远以至于人们感觉不到。真正能对人类造成严重危害的地震大约有一二十次，能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。然而，这种地震不仅仅会给损害人们的财产安全，更有甚者会威胁到生命安全。以往的抗震研究主要集中在地上建筑。认为地下结构受到的外界环境较少，各方向约束较多，刚度较大，且高度较小，加之过去地下结构的建设规模相对较少，地下结构受地震作用引起的结构的严重破坏的相关资料也较少，因此地下结构的工程抗震研究及设计长期未得到足够的重视。 1923年日本关东大地震（M8.2），震区内116座铁路隧道，有82座受到破坏；1952 年美国加州克恩郡地震（M7.6），造成南太平洋铁路的四座隧道损坏严重；1976年唐山地震（M7.8），唐山市给水系统完全瘫痪，秦京输油管道发生五处破坏；1978年日本伊豆尾岛地震（M7.0）震后出现了横贯隧道的断裂，隧道衬砌出现了一系列的破坏；特别是1995年日本阪神大地震（M7.2）中，神户市及阪神地区几座城市的供水系统和污水排放系统受到严重破坏，其中神户市供系统完全破坏，并基本丧失功能。神户市部分地铁车站和区间隧道受到不同程度的破坏，其中大开站最为严重，一半以上的中柱完全倒塌，导致顶板坍塌和上覆土层大量沉降，最大沉降量达2.5m。地震对地下结构造成大规模破坏的同时，地震对地下结构的安全性构成的威胁也开始引起了人们的重视，地下结构工程抗震从业者在震后获取了大量的地震动作用在地下结构上产生的动力特性及影响结构动力响应的影响因素等宝贵资料，对地下结构工程抗震减震领域的发展具有极大的推动作用。近年来，关于地下结构的工程抗震分析方法的文献大量涌现。学者从不同角度对地下结构抗震进行阐述，并且有不少理论转化为工程技术，在工程实践中得到了论证。笔者试图综合前人的研究成果，在本文中简要介绍地下结构在地震作用下的破坏形式以及地下结构抗震分析方法，以便加深对地下结构工程抗震的了解，也可增加人们对地下结构工程抗震的重视程度。 1 地下结构震害由于所处环境、约束情况等的差异，地下结构的破坏形式与结构破坏的影响因素与地上结构有很多不同之处。 1.1 地下结构震害形式以下以日本阪神地震为主要对象，结合其他地震造成的震害，总结了地铁车站、地下管道、地下隧道的主要震害形式。

结构自振周期

场地土类别、结构自振周期、设计特征周期的概念解读常有众智平台朋友来询问场地土类别与地震力是什么关系，结构自振周期折减对结构的地震力有什么影响，设计特征周期是什么概念，土的卓越周期又是怎么回事，本文结合规范对这些内容进行了整理，对这几个概念的相关关系也做了一些论述，期望与大家一起交流学习，具体综述如下：一、场地土类别《建筑抗震设计规范》第4.1.6对场地土类别是这样划分的：建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表4．1．6划分为四类，其中Ⅰ类分为Ⅰ0、Ⅰ1两个亚类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表4．1．6所列场地类别的分界线附近时，应允许按插值方法确定地震作用计算所用的特征周期。《抗规》第4.1.4条、4.1.5条对场地覆盖层的厚度及图层的等效剪切波束分别作了规定。相关概念：

场地--工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。与震害的关系：土质愈软覆盖层厚度愈厚，建筑震害愈严重，反之愈轻，软弱土层对地震力具有放大作用。历次大地震的经验表明，同样或相近的建筑，建造于Ⅰ类场地时震害较轻，建造于Ⅲ、Ⅳ类场地震害较重。规范采取的相应措施：《抗规》第4.1.1条将场地划分为对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。具体设计时，结构设计师对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。另外《抗规》第3.3.2、4.1.8,、4.1.9对相关措施提出了严格要求，设计人员不应忽视。二、结构自振周期概念：结构自振周期是结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间，是结构本身固有的动力特性，只与自身质量及刚度有关，结构有几个振型就有几个自振周期，一一对应。应用：

地下结构抗震技术

地下结构的抗震分析

本报告做出了针对当前地下结构抗震分析的总结，对当前工程师使用的对地下结构进行地震效应的量化分析的方法进行了描述。将确定性及概率性这两种抗震风险分析进行了总结。对恰当的地基运动参数的发展变化进行了简要的叙述，包括峰值速度和加速度，目标反应谱及地基运动时间维度上的过往。一般来说，地下结构的抗震荷载设计是以周围的土地对地下结构产生的形变和拉应力为特点，或者是两者之间的相互作用进行研究的。在拟静态分析法中，土地的形变是由于静荷载或者土壤和结构之间的相互作用力造成的，并不包含动态荷载或者地震波传播的影响；而在动态分析法中，则是通过数值分析工具，如有限元或者有限差分析法来针对土壤和结构之间的动态作用进行分析。本报告还讨论了一些特殊的设计中的问题，包括隧道的分段隧道的连结设计及隧道进口建筑与隧道的连结设计。一、地下结构的抗震设计分析方法 1. 确定性抗震风险分析确定性抗震风险分析包括一个特定的总结现场土地运动的抗震方案。这个方案要求假定一次特定规模的发生在特定地点的地震。Reiter 在1990年将该方法分为四步，如图1所示

图1 确定性抗震风险分析步骤流程（1）识别并描述所有在该地点能产生显著地基运动的地震来源，包括其各自的几何特点以及地震潜力。最明显的特性描述地震区通常是断层的存在。Reiter 在1990年生成一个详尽的列表功能来表明可能在给定地区的断层。然而，断层的存在并不一定意味着该地区要去积极的应对这一个潜在的地震风险。其中的标准有相当大的分歧，尤其是在论述一个不活动的断层的标准时。基于美国核监管委员会的1978年联邦法规，规定能动断层这个词来表明一个断层在过去的活动35 000-500 000年有过运动。对于非民用基础设施，更短时间尺度将被使用。（2）选择“源到特定地点”距离参数的每个源，通常是最短的震中震源定位距离，或距离最近的破裂部分的断层的距离。最近的破裂断层距离比震中距更有意义，特别是对大地震的地方，断层破裂扩展的距离超过了50岁公里。

金属材料的电化学腐蚀与防护

金属材料的电化学腐蚀与防护一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 ①差异充气腐蚀同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。两极反应式如下：阳极(氧气浓度小的部位)反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(氧气浓度大的部位)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ ②析氢腐蚀金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。两极反应式为：阳极：Fe = Fe2＋＋2e－阴极：2H＋+2e－= H2↑ 在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应： 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) （2）宏电池腐蚀 ①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下：阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。

金属腐蚀的分类

金属腐蚀的分类：按照反应的特性，金属腐蚀可分为1,化学腐蚀2，生物腐蚀3，电化学腐蚀。化学腐蚀是指氧化剂和金属表面接触，发生化学反应导致的腐蚀。生物腐蚀是指由各种微生物的生命活动引起的腐蚀。电化学腐蚀是指发生电化学反应导致的腐蚀。电化学腐蚀是最普遍和最严重的腐蚀，因此研究电化学腐蚀具有重要的意义！电化学腐蚀的机理：金属材料与电解质溶液接触,通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显着差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。 (1)析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时) 阳极(Fe)：Fe=Fe2+＋2e- Fe2+＋2H2O=Fe(OH)2＋2H+ 阴极(杂质)：2H+＋2e-=H2 电池反应：Fe＋2H2O=Fe(OH)2＋H2↑ 由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。

金属材料的点腐蚀和缝隙腐蚀

金属材料的点腐蚀和缝隙腐蚀文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

金属材料的点腐蚀和缝隙腐蚀点腐蚀和缝隙腐蚀(pitting and crevice corrosion)金属材料接触某些溶液，表面上产生点状局部腐蚀，蚀孔随时间的延续不断地加深，甚至穿孔，称为点腐蚀（点蚀），也称孔蚀。通常点蚀的蚀孔很小，直径比深度小得多。蚀孔的最大深度与平均腐蚀深度的比值称为点蚀系数。此值越大，点蚀越严重。一般蚀孔常被腐蚀产物覆盖，不易发现，因此往往由于腐蚀穿孔，造成突然性事故（见金属腐蚀）。缝隙腐蚀是两个连接物之间的缝隙处发生的腐蚀，金属和金属间的连接（如铆接、螺栓连接）缝隙、金属和非金属间的连接缝隙，以及金属表面上的沉积物和金属表面之间构成的缝隙，都会出现这种局部腐蚀。许多金属材料都能产生点蚀和缝隙腐蚀。不锈钢、铝合金等靠钝化来增强耐蚀性的金属材料，也易产生点蚀和缝隙腐蚀。许多环境介质都能引起金属材料的点蚀和缝隙腐蚀，尤其是含氯离子的溶液。点腐蚀金属表面的电化学不均匀性是导致点蚀的重要原因。金属材料的表面或钝化膜等保护层中常显露出某些缺陷或薄弱点(如夹杂物、晶界、位错等处)，这些地方容易形成点蚀核心。金属浸入含有某些活化阴离子（特别是氯离子）的溶液中，只要腐蚀电位达到或超过点蚀电位（或称击穿电位），就能产生点蚀。这是由于钝化膜在溶液中处于溶解以及可再度形成的动平衡状态，而溶液中的活化阴离子(氯离子)会破坏这种平衡，导致金属的局部表面形成微小蚀点，并发展为点蚀源。例如不锈钢表面的硫化物夹杂的溶解，暴露出钢的新鲜表面，就会形成点蚀源。点蚀的发展是一个在闭塞区内的自催化过程。在有一定闭塞性的蚀孔内，溶解的金属离子浓度大大增加，为保持电荷平衡，氯离子不断迁入蚀孔，导致氯离子富集。高浓

自振频率

h t t p://w e nk u.ba i d u.c o m/v i ew/8003e022*******e4536f61f.ht m l 楼盖竖向自振频率怎么算 Kingckong按：上次发此文时出现个笔误，原文“自振频率=圆频率X2X3.14”是错的，应为“自振频率=圆频率/( 2π)”。因此修改后重新发上来。一、规范条文引起的思考 1、规范条文引述：《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第3.4.6条：对混凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振频率验算，并宜符合下列要求：1）住宅和公寓不宜低于5Hz；2）办公楼和旅馆不宜低于4Hz；）3大跨度公共建筑不宜低于3Hz。 2、新混凝土设计规范提出了验算楼盖楼盖竖向自振频率的要求，并没有提供验算的具体方法，条文说明也只是指出一般情况可用简化方法。执行该规范条文存在困难，具体用什么方法只能由结构设计人查找相关参考资料。

二、实用的资料和方法： 1、PKPM系列软件使用说明书《JCCAD用户手册及技术条件》的附录E提供了“常用结构构件对称型基本自振圆频率计算”，但不知其出处在哪、是否正确，姑且摘录如下作为参考。注意：下面的数据是圆频率，单位是弧度/秒，而自振频率单位是1/秒，自振频率=圆频率/(2π)。

2、用有限元精确计算，如用SAP2000建模计算。 3、2010版的PKPM软件也新增了个“楼盖舒适度计算”的模块。 4、以上第2、3项是需要花费白花花的银两，如果自己或单位财力不够，也可以其他参考资料的简化方法进行手算，如（1）《多层厂房楼盖抗微振设计规范》（GB50190-93）第6.3节（2）冶金部标准《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程》YBJ55-90附录二（3）《复杂高层建筑结构设计》（徐陪福，建筑工业出版社，2005年）P44~54 （4）《钢结构设计手册（第三版）》（下册，建筑工业出版社，2004年）P168，适用于组合楼板自振频率的计算相关阅读1：中华钢结构论坛的帖子“《混凝土结构设计规范》2011培训笔记” https://www.360docs.net/doc/7e15043474.html,/forum/viewthread.php?tid=245669&pid2=1079908&keywords=竖向自振频率&searchstyle=3&issearch=true#pid1079908

金属特性手册

金属特性手册金属特性手册一，结构钢特性： 08F 冷塑性好,易成形；焊接性能优良,时效敏感;切削加工性,冷拉正火态较退火态良好. 10 冷塑性好,板材正火或高温回后性能及佳,切削性,冷拉正火较退火态好,易焊接. 35 冷塑性尚好,各种焊接性能良好;切削性好;用于制作受力不大地机械零件及中小尺寸锻件. 45 . 20Cr , 65Mn ,冷变形时塑性低,焊接性差. 2.棒材机械性能:(抗拉强度) 状态抗拉强度硬度(HB) 08F 热轧≤131 08F 经热处理30 18 35 60 —— 10 热轧————≤137 经热处理34 21 31 55 —— 热轧、锻制32 18 30 55 ——

冷拉45 — 8 50 —≤187 冷拉钢退火30 — 26 55 —≤143 热轧————≤143 经热处理38 23 27 55 —— 热处理状态—————— 20 热轧————≤156 经热处理42 25 25 55 —— 供应状态39 22 22 50 —— 热处理状态—————— 冷拉52 — 7.5 40 —≤207 25 冷拉 35 冷拉 3. 牌号 20 Z S P 4～60 ≥42 二、不锈钢材料特性: 1、铁素体型不锈钢：其含Cr量高,具有良好而性及高温抗氧化性能. 2、奥氏体不锈钢：典型牌号如/Cr18Ni9,/Cr18Ni9T1无磁性,耐蚀性能良好, 温强度及高温抗氧化性能好,塑性好,冲击韧性好,且无缺口效应,焊接性优良,因而广泛使用.这种钢一般强度不高,屈服强度低,且不能通过热处理强化,但冷压,加工后,可使抗拉强度高,且改善其弹性,但其在高温下

论文-金属材料的腐蚀与防护

金属材料的腐蚀和防护罗--（学号：1230060054）（-----大学物理与材料科学学院物理学1202班）专题授课老师：---- 摘要：自从人类发现并使用金属到如今已有5000年的历史，然而人类在享受金属材料的使用带来便利的同时，也在苦恼着金属腐蚀带来的烦恼。人类在使用金属的同时，也在尽最大的努力对金属进行防护。金属的有效防护，一方面可以降低成本，提高劳动生产率，赢得最大的经济效应；另一方面对加强国防建设也有重要的意义。关键词：金属材料腐蚀防护引言：当金属和周围气态或液态介质接触时常常由于发生化学作用或电化学作用而逐渐损坏的过程成为金属腐蚀，每年金属腐蚀给国家带来巨大的经济损失，所以金属的有效防护对于一个企业和国家是至关重要的。 1.金属材料的腐蚀机理 1.1金属腐蚀的分类按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池。金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。 1.2金属腐蚀的发生

自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。 1.3金属腐蚀的危害金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的10% 。间接损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 2.金属腐蚀防护的方法 2.1 改变金属的组成这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。2.2 形成保护层在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护：（1）磷化处理: 钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸

自振周期与特征周期

自振周期与特征周期默认分类2010-01-24 20:59:28 阅读848 评论1 字号：大中小订阅自振周期:是结构本身的动力特性。与结构的高度H,宽度B有关。当自振周期与地震作用的周期接近时,共振发生,对建筑造成很大影响，加大震害。特征周期：是建筑场地自身的周期，抗震规范中是通过地震分组和地震烈度查表确定的。结构的自振周期顾名思义是反映结构的动力特性，与结构的质量及刚度有关，具体对单自由度就只有一个周期，而对于多自由度就有同模型中采用的自由度相同的周期个数，周期最大的为基本周期，设计用的主要参考数据！而特征周期是，在地震影响系数曲线中，水平段与下降段交点的横坐标，反映了地震震级，震源机制（包括震源深度）、震中距等地震本身方面的影响，同时也反映了场地的特性；如软弱土层的厚度，类型等场地类别，所以我认为特征周期同时反映了地震动及场地的特性！它在确定地震影响曲线时用到！ 1.特征周期：是建筑物场地的地震动参数——由场地的地质条件决定； 2.自振周期有结构子身的结构特点决定——用结构力学方法求解；（主要指第一振型的主振周期） 3.结构的自振周期主要是避免与场地的卓越周期重合产生共振； 4.卓越周期与特征周期有关；卓越周期由场地的覆盖土层厚度和土层剪切波速计算求解（见工程地质手册）。设计特征周期:抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震等级,震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值.-----根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定.详见抗震规范. 自振周期:是结构本身的动力特性.与结构的H,B有关.当自振周期与地震作用的1/f接近时,共振发生,对建筑造成很大影响. 另外：目前就场地的有关周期，经常出现场地脉动(卓越)周期，地震动卓越周期和反应谱特征周期等名词。就以上3个周期概念来说，其确切的含义是清楚的，场地脉动周期是在微小震动下场地出现的周期，也可以说是微震时的卓越周期；地震动卓越周期是在受到地震作用下场地出现的周期，一般情况下它大于脉动周期(一般1.2～2.0)。场地卓越周期反应场地特征，地震动卓越周期不但反应场地特征，而且反应地震特征(如近、远震则明显不同)。由此可见二者震动干扰源有区别，另外反映的特征也是不同的。反应谱特征周期一般是指规范反应谱平台段与下降衰减段的拐点周期，它表示规范反应谱值随周期变化的突变特征，是平均意义上的参数，它综合反映场地和地震环境的影响。三者之间有一定关系，但概念不一样，在工程上不能等同。 --------------

地下结构重点汇总

地下结构重点汇总 1.地下结构体系的组成：包括围岩和支护体系 2.支护结构有2个最基本的使用要求：一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便保持隧道内部的干燥和清洁。 3.地下结构的计算特性： ①必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响 ②地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构，同时又是产生荷载的来源 ③地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性 ④与地面结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩会不会失稳，这2种原因都能最终导致支护结构破坏 ⑤地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥围岩承载力 4.地下结构的形式 ①防护型支护 ②构造型支护 ③承载型支护（其断面形式主要由使用、地质和施工3个因素综合决定。） 5.当地质条件较好、跨度较小或埋深较浅时，常采用矩形结构；当地质条件较差，围岩压力较大特别是承受较大的静水压力时，应优先采用圆形结构。当地质条件介于两者之间时，按具体荷载的大小和结构尺寸决定。如以竖直压力为主时，则用直墙拱形结构为宜；跨度较大时，可以用落地拱结构，且底板常做成倒拱形。 6.综合地质、使用、施工因素，衬砌的制造方式可归纳为下列几种形式： ①就地灌注整体式混凝土衬砌 ②锚喷支护 ③复合式衬砌（图1.1.9 P6） ④装配式衬砌 7.支护结构计算理论的发展大概可分为： ①刚性结构阶段 ②弹性结构阶段 ③连续介质阶段 8.地下结构的力学模型必须符合下述条件： ①与实际工作状态一致，能反映围岩的实际状态以及围岩与支护结构的接触状态。 ②荷载假定应与在修筑洞室过程中荷载发生的情况一致 ③计算出的应力状态要与经过长时间使用的结构所发生的应力状态和破坏现象一致。 ④材料性质和数学表达要等价 9.结构力学的计算模型： ①主动荷载模型：主要适用于围岩与支护结构的“刚度比”较小的情况下，或是软弱地层对结构变形的约束能力较差时，围岩没有能力去约束刚性衬砌的变形 ②主动荷载加围岩弹性约束的模型 ③实地量测荷载模型 10.局部变形理论和共同变形理论的假定。局部变形理论假定：它认为围岩的弹性反力是与围岩在该点的变形成正比。共同变形理论假定：地基为弹性半无限体，作用在地基上某一点的力，不仅引起该点地基的变位，也会引起其他点的变位，且会影响到一定的范围。（P14 图1.3.2）11. 初步拟定结构形状和尺寸需要考虑哪三个方面：

地下结构工程抗震的研究现状及其分析方法

地下结构工程抗震的研究现状及其分析方法摘要随着地下工程的大量兴建和地震自然灾害的频发，地下结构工程的震害问题越来越受到人们的重视。文章根据地下结构工程抗震的研究背景，对国内外在隧道及地下工程抗震减震研究分析方面的成果进行了归纳总结，指出了各自存在的优势及局限性。最后简单阐述了地下结构抗震反应的特点，结构破坏的主要特征及提高结构抗震的措施，并提出了自身对今后该领域研究发展方向的看法与思考。关键字：地下结构，抗震，现状研究，分析方法 1 研究背景地震是自然界一种常见的自然灾害。过去，由于地下结构数量和规模的限制，其震害事例较少，加之地下结构受到周围地层的约束，即使发生地震其震害程度也相对较轻。因此人们普遍认为地下结构有较好的抗震能力，在地震作用下不易遭受破坏，故地下结构的抗震研究长期未得到重视。然而，随着地下空间的开发和地下结构建设规模的不断扩大，地下结构也相继出现了各种震害。1923 年日本关东7. 9 级大地震，震区内116 座铁路隧道，有82 座受到破坏；1952 年美国加州克恩郡7.6 级的地震造成南太平洋铁路的四座隧道损坏严重，1978 年日本伊豆尾岛发生7.0 级地震，震后出现了横贯隧道的断裂，隧道衬砌出现了一系列破坏。特别是1995 年，日本阪神大地震对神户市的地铁线路造成严重破坏，它也是世界范围内大型地下结构遭受最严重破坏的首例。阪神地震给地铁结构造成的严重破坏及由此带来巨大的生命和财产损失，引起了世界各国对地下结构抗震设计和研究的重视。我国地处地震带之间，地震活动频繁。1999 年9 月21 日，我国台湾省台中地区发生了里氏7 . 3 级地震，台中地区57 座山岭隧道有49 座受到不同程度的损坏；200 8 年汶川特大地震中，根据四川省交通厅公路规划勘察设计研究院的调查统计，四川地区共有56 条隧道受到不同程度的损坏，损坏程度如图所示：[1] 图1 地震中公路隧道受损评估统计结果根据国内外学者大量的研究结果，地下结构震害类型及原因可归纳为以下四类［2-3］: 第一类是由断层所引起，造成地层的错动和位移，致使地下结构遭到严重破坏。第二类是由

地下隧道结构抗震分析综述

摘要: 本文综述了地下隧道结构的地震反应特性和抗震分析的基本方法，简要介绍了目前国内外地下隧道结构抗震研究的现状、各种理论及实用分析方法以及今后的一些发展动态，并就各种分析方法作了简单的比较分析。关键词: 地下隧道结构抗震分析地震响应相互作用 1．前言随着城市化程度的不断提高，城市规模的不断扩大，城市交通问题日益成为制约城市发展的障碍，因此开发地下空间来解决城市的交通问题无疑显得越来越重要了，而地下隧道无疑是最主要的解决手段之一。目前，我国的许多大城市都已建有地下隧道交通网，如北京、上海、天津、广州、深圳，同时，全国还有二十几个城市在进行这方面的规划。值得注意的是许多地下隧道结构所处地区都位于地震频发地带，因此地下隧道结构的抗震设计是个必须面对的问题。过去人们普遍认为地下构造物受周围土体约束，在地震时随其一起运动，地下结构遭受破坏的比例很低，所以除特殊情况外，一般认为地震对地下结构的影响很小。然而近几年世界范围内发生的一系列大地震中，不少地下结构遭受破坏，如1995年的日本阪神地震。这教训了人们[1]：随着对地下空间大规模的开发和利用，大都市发生强烈地震时，地下隧道结构周围地基变形很大，这可能使结构的一些薄弱环节遭受地震破坏从而给隧道结构的整体性能造成极大的影响。因此在地震作用下尤其是在强震作用下，地下隧道结构的抗震设计分析已经成为地震工程中一个十分重要的问题。而目前国内外现有的抗震设计规范中关于这方面的抗震设计条文大都十分简略，难以适应强震区地下隧道建造的发展。这就使得地下隧道结构抗震设计的研究成为十分必要的工作。 2．地下隧道结构的震害及地震反应特点为了更好的分析地下隧道结构的地震响应，先考察在地震灾害史上，地下结构的所遭受的震害情况。以下是一些的相关震害记录[2]：ASCE在1974年公布了Los Angeles地区的地下结构在1971年的San Fernando地震中所受到的震害；JSCE于1988年总结了日本一些地下结构（包括一条沉管隧道）在震害中的性能；Duke and Leeds（1959），Stevens（1977），Dowding and Rozen（1978），Owen and Scholl（1981），Sharma and Judd（1991），Power et al.（1998）及Kaneshiro et al.（2000）等学者记录了在历次震害中地下结构的破坏情况。其中Power等（1998）共列举了217例震害实例。在这些震害中有不少是关于地下隧道结构的破坏，而1995年的日本阪神大地震则是现代地下隧道结构（如地铁）首次遭到大规模的破坏（Nakamura et al.，1996）。从这些震害记录中可以得出地下隧道结构的一些震害特点[3]：整体上地下隧道结构的抗震性能优于地面结构（王明年等曾从地下结构动力学模型出发论证了地下结构的减震原理[4]）；结构震害随其埋深的增加有所减少；结构周边土体的性质对其抗震性有重要影响，如建在岩基上的隧道结构要比软基上的耐震，沿线地质条件变化较大区域的结构震害较严重，结构在穿越地质不良地带（断层、砂土液化区）也更易于遭受震害；隧道加衬或注浆有助于提高其抗震性能；地下隧道结构的破坏程度同震级、震中距及强震持续时间等密切相关；地