精密工程测量技术在某高原长大隧道中的应用研究

随着我国国民经济的飞速发展和人们对交通的迫切需求,高原长大隧道项目随之兴起。为满足工程建设需求,如何进行精准贯通是目前面临的主要技术难题。本文以某高原长大隧道为例,通过构建完善的平面坐标系统,并采用GNSS测量、控制网数据处理与精度分析、平面联系测量、导线测量及网型设计和陀螺定向测量等关键技术手段,利用计算机仿真模拟进行贯通误差估算,以指导长大隧道控制网的设计,为隧道贯通提供有力的技术支持,以期对同类项目提供借鉴和参考。

公路隧道检测中探地雷达图像自动解释算法研究

为解决探地雷达在公路隧道监测中数据处理量大、劳动力强度大、专业要求高等问题,以S38线王格尔塘至夏河(桑科)高速公路拉卜楞隧道为例,采用探地雷达法对隧道的衬砌结构厚度、内部钢筋和背部密实状况进行检测,并运用支持向量机SVM对数据信号进行自动识别和解译。结果表明:隧道左右线的衬砌厚度整体合格率均大于96%;二次衬砌内部钢筋与实际设计相符,衬砌背部存在1处脱空,分布在右拱腰位置,累计长度6.0 m。

层状复合岩石变形破坏全过程接触面力学特征研究

通过三点弯曲试验,利用CCD相机作为观测手段,采用数字散斑相关方法,对一种细砂岩组成的层状复合岩石试件进行试验研究,分析层状复合岩石变形破坏全过程接触面力学特征。结果表明:(1)随着荷载的施加,上下层试件表面的水平应变场呈现竖向分布的拉压应变区交替出现的现象,这种现象在层间接触面附近尤为明显;(2)层间滑动位移整体呈波动状态分布,随着荷载的增加,层间滑动位移值逐步增大,最大滑移值为0.174mm;(3)接触面水平应力值受层间接触条件影响呈波动变化状态,层间竖向应力曲线呈V形分布;(4)加载过程中层间摩擦系数不断变化,在滑动初期阶段,摩擦系数从3.5降低至0.2,在稳定滑动阶段,摩擦系数则保持为0.15;(5)上下层面变形能密度曲线变化趋势基本相同,在荷载峰值时刻,接触面变形能密度达到最大值4.2 J/m^(3)。上述研究成果可为远程岩层界面DIC监测和岩层滑动研究取值提供有益的参考。

复杂地质条件下山区公路边坡稳定性评价及加固方法研究

以临夏至大河家高速公路(试验段)K18+600滑坡为研究对象,采用定性评价和定量分析相结合的方法对滑坡的稳定性进行评价,并采用数值模拟手段对抗滑桩+抗滑锚杆和悬臂桩2种不同的加固方案进行了计算研究。结果表明,滑坡天然状态、暴雨状态和地震状态下的稳定系数分别为K=2.43~3.97、K=1.64~2.97、K=1.52~1.72,均判定为稳定状态;用抗滑桩+抗滑锚杆的加固方式可以在桩长较小的情况下,减小桩身的内力,有利于减小工程造价和节省工程材料,降低施工的难度。

平行四主缆悬索桥跨缆起重机设计

针对某主跨超2000米级悬索桥平行四主缆设计方案,通过对跨缆起重机进行功能需求分析和多种设计方案对比分析,提出了一种适应四主缆受力特点的新型跨缆起重机以实现加劲梁吊装。起重机采用自适应左右幅并置双主缆架设误差的承载结构、跨越并行索夹的行走机构、对称于主缆的提升系统、轻量化主桁架等设计。同时阐述了动力系统及集成控制系统原理设计,可为类似悬索桥建设提供借鉴。

长节段大吨位预制综合管廊施工工艺研究与应用——以雄安新区装配式综合管廊项目为例

为解决长节段大吨位整体式预制拼装综合管廊施工中存在的安装控制难度大、架设施工效率低等问题,依托雄安新区装配式综合管廊项目,提出基于廊上运廊及廊上架廊技术的预制综合管廊安装施工工艺方案,并研制出一套集成450 t轮轨式提廊机、TLC600运廊车、TLJ600架廊机和预应力智能张拉仪的管廊架设安装设备系统。廊上运廊工艺可避免修建运廊便道,减少土方开挖量;廊上架廊工艺可提高架设稳定性,满足管廊节段安装和回转吊装;采用机械设备协同作业可提高架设安装自动化水平。实践表明:该预制综合管廊施工工艺实现了长节段大吨位装配式综合管廊的安全架设,可保证预制管廊节段的吊装稳定性和安装精度,提高大吨位整体式装配综合管廊的建造效率。

综合管廊抗震分析研究进展综述

针对目前城市综合管廊建设方兴未艾、抗震防灾需求日益凸显的现状,总结评述目前综合管廊抗震分析的研究进展。首先,归纳总结综合管廊结构的震害特点和关键影响因素,并在此基础上对国内外综合管廊抗震研究的发展历程和重要突破进行综述;然后,重点从影响综合管廊地震响应机制的关键要素出发,即从输入地震动特征、工程场地特性、管廊结构形式与构造特点3个方面对综合管廊抗震研究现状以及存在的不足之处进行综述;最后,对综合管廊减隔震研究现状进行讨论。研究表明:1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响,对于浅埋结构还应关注地表Rayleigh波的作用;2)工程场地特性研究聚焦在饱和液化地层、断层破碎带等不利场地条件对综合管廊结构地震响应的影响机制方面;3)新型管廊结构形式和节点构造层出不穷,但目前的研究工作主要关注管廊结构自身的地震响应特征。建议后续研究重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求,进一步加强“结构-功能”一体化抗震性能设计方法与指标体系的研究工作。

基于改进遗传算法的架廊机主梁结构优化

为了在保证架廊机强度、刚度和侧向屈曲稳定性等基础上,减小架廊机的自身质量,文中基于改进遗传算法对架廊机主梁结构进行了优化设计与力学性能分析。通过对架廊机主梁载荷工况分析,在ABAQUS软件平台上建立了主梁有限元模型,对优化前主梁的强度和刚度进行了分析。在此基础上,以单节段主梁为研究对象,采用基于精英策略的改进遗传算法建立了主梁结构优化模型,通过MATLAB软件求解获得了优化后的主梁横截面几何参数。最后,建立了优化后主梁的有限元模型并进行受力分析。结果表明:通过结构优化设计实现了主梁自身质量减小11.5%,同时保证了主梁的强度和刚度等性能,满足架廊机的设计要求。

曲线型无纵筋钢壳—自密实混凝土组合塔安装技术分析

在结合钢结构索塔和混凝土索塔各自结构优势的基础上,钢壳-混凝土组合型索塔应运而生。“钢壳—混凝土组合索塔”因其继承了钢结构索塔、混凝土索塔的优势,充分发挥了钢结构、混凝土材料的力学性能,拥有良好的耐久性,实现了索塔工业化、模块化建造,在保证施工质量的同时,减少了工期与建设成本。作为国内曲线型钢壳-混凝土结构,类似项目参考经验较少,本文依托安罗高速黄河特大桥钢索塔施工,以安罗高速黄河特大桥钢施工为例,介绍了钢索塔施工,对过程中的设备选型、钢棒安装、首节段安装、桥位匹配、桥位焊接等方面进行了描述,对施工过程进行了总结与研究。通过安罗高速黄河特大桥的顺利安装,对于类似工程具有一定的参考意义。

基于改进PSO模糊PID的管廊吊具同步控制

装配式综合管廊的截面尺寸大、吨位重,且质心与形心不重合,管廊吊装时易出现偏载现象。为保证管廊节段吊装的安全性和稳定性,提高吊具液压缸组的同步控制精度,研究了相邻交叉耦合与改进PSO模糊PID相结合的同步控制策略。根据吊具结构及液压系统,搭建了阀控非对称缸数学模型。通过在线性递减权重中引入混动因子对粒子群算法进行改进,采用改进PSO对量化因子和比例因子进行更新迭代,实现了模糊PID参数的优化。对吊具4个液压缸进行同步控制仿真,并与试验数据对比。结果表明:相较于传统PID和模糊PID,在改进PSO模糊PID控制下,管廊吊具系统运行稳定,响应速度更快;工程试验的液压缸组最大同步误差为2.43 mm,吊装最大倾角为-0.51°,验证了同步控制策略的有效性。

长节段大吨位预制拼装综合管廊接头防水现场试验研究

为验证雄安新区启动区长节段大吨位预制拼装综合管廊的防水性能,开展长节段大吨位综合管廊接头防水现场试验,分析不同工况注水加压后两类止水带的防水性能。结果表明:两类止水带均能满足管廊正常使用状态的防水要求;两类止水带处于管廊张拉力失效工况下,Ⅰ类止水带出现2处漏水点,Ⅱ类止水带未出现漏水情况,这是因为Ⅰ类止水带采用静置拼接方法,管节接头拼缝宽度分布不均,张拉力失效时易出现渗漏水现象;两类止水带处于管节错位工况下,Ⅰ类止水带未出现漏水情况,Ⅱ类止水带出现3处漏水点,这是因为Ⅱ类止水带采用悬空拼接方法,其张拉力小于Ⅰ类止水带,错位条件下更易出现渗漏水现象。推荐该工程使用Ⅱ类止水带进行管节接头防水施工。

大跨度预应力混凝土桥智能拆除技术现状与展望

为实现大跨度预应力混凝土桥拆除的安全可控,通过分析桥梁拆除的特点及存在的技术问题,明确了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除的概念,厘清了桥梁智能拆除技术的发展阶段,展望了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除应用前景,综述了数字孪生体技术在桥梁工程中的研究现状;结合某大桥拆除工程案例,对数字孪生体技术进行探索应用,不断提高桥梁拆除过程内力状态预测和控制精度,避免再利用构件二次损伤。研究结果表明:大跨度预应力混凝土桥拆除具有恒载内力状态不确定和施工状态不可控的特点,拆除时的结构力学行为是一个瞬间释放的过程,当主梁恒载负弯矩无法匹配预应力提供的正弯矩时,墩梁结合处梁段存在底板拉裂和顶板压溃的风险;服役桥梁在荷载和环境长期耦合作用下结构性能不断劣化,由于养护不到位导致桥梁过早进入病害高发期,迫切需要通过养护加固提升结构性能,但是“过度医疗”的桥梁结构在经过长期运营后结构性能劣化速率会不断加快,将大大缩短桥梁的使用寿命,因此在最佳的养护时机采取合适的养护措施可以有效延长桥梁使用寿命;然而,一系列维修加固措施又会使得桥梁结构状态精准评估和预测愈发困难;桥梁智能拆除是借助新一代信息技术,实时掌握桥梁拆除全过程的真实受力状态,通过数据驱动虚拟桥梁在拆除过程中进行自感知、自演化、自学习、自评估、自决策和自执行,逐步实现人机协同拆除、自动化智能拆除的施工创新模式;借助三维激光扫描仪和全站仪对桥梁结构进行数字重构,精准掌握桥梁恒载分布状况及拆除梁段吊重,通过状态反演的方法对拆除前外观病害和拆除中结构响应进行状态验证和模型修正,明确病害成因及演化规律,掌握结构恒载内力状态,动态调整监控阈值逐步逼近桥梁真实应力状态,从而预先识别风险工况并采取积极高效的安全控制措施,实现桥梁拆除过程的精准预测和控制;对桥梁拆除后再利用构件进行精确测量、有损检测、耐久性试验和长期性能实时监测,有助于提高数字化检测技术的测量精度和效率,推动桥梁结构长期性能演化规律研究;基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除研究方向应重点关注桥梁损伤构件无损检测技术及定量分析方法、桥梁结构病害和长期性能演化规律、既有损伤的桥梁结构精细化模拟仿真技术、基于物联网技术的桥梁智能监测系统、基于数据驱动的智能拆除机器人自动化施工技术和桥梁全生命周期内数字模型构建、使用、维护、管理体系。

混合滤料的润湿性及其过滤处理含油废水性能

为了探究两种润湿性相反的特殊润湿性滤料的耦合作用,将超疏水超亲油石英砂滤料和超亲水水下超疏油石英砂滤料均匀混合,研究了混合滤料的润湿性以及过滤除油性能.结果表明,两种滤料混合组成的固体表面润湿性不满足每种滤料润湿性的加权平均关系,更符合二次曲线关系,决定系数高达0.9992;交替润湿性对过滤除油效率具有耦合增强作用.混合滤料的疏水亲油性越强,其除油效率、归一化附着效率和渗透系数都越大,反之亦然.滤料粒径越小,归一化附着效率的变化斜率越大,而滤速和床深对归一化附着效率的变化斜率影响不明显.滤料的疏水性具有增阻的效应,流速的增加有助于增大滤层的渗透系数.以上研究成果可为特殊润湿性混合滤料过滤处理含油废水提供研究思路和参考.

廊上架廊过程中的预制装配式综合管廊施工力学性能与现场足尺试验研究

为解决雄安新区预制装配式综合管廊大吨位起吊安装精度差的难题,提出了廊上架廊的施工方案。通过建立预制装配式综合管廊的有限元计算模型,计算分析了廊上架廊施工过程中管廊的力学性能,并通过开展现场足尺模型试验对计算结果进行了验证。结果表明:(1)廊上架廊施工过程中,偏载提廊和提廊过孔工况下结构材料性能满足设计要求,结构混凝土最大拉应力小于材料抗拉强度,结构仍处于安全状态;(2)廊上架廊现场试验过程中,管廊关键位置处应力及变形结果均满足设计要求;(3)廊上架廊施工方案适用于长节段、大吨位预制装配式综合管廊,能够保证施工过程中结构安全。

阳宝山特大桥主缆锚固系统施工关键技术

阳宝山特大桥主桥为主跨650 m的钢桁梁悬索桥,采用空中纺线(AS)法架设主缆。主缆索股锚固系统由拉杆锚靴+预应力锚固结构组成。预应力锚固结构管道密集,应用BIM辅助设计定位支架,确定定位支架与管道位置;针对拉杆紧固螺母在连接锚垫板背面安装空间受限、拉杆无法后安装情况,采用拉杆与连接锚垫板、紧固螺母提前组合就位同时安装的方式;采用钢琴线一端穿过锚靴中心孔,通过磁性钩固定于锚垫板中心,另一端穿过设置于散索鞍槽内仿索股木块楔形槽口(即对应锚固索股的中心),利用紧线器将钢琴线张紧锚固,调整锚靴中心线与钢琴线中心线重合,并采用定位器将锚靴固定,实现了锚靴定位安装。工程实践表明,通过应用上述各项技术措施,该桥主缆索股锚固系统的安装精度满足要求。

超大跨地下洞室开挖支护方案与工程应用研究

在超大跨地下洞室开挖时,经常会产生掌子面坍塌和支护结构失稳的现象。为安全快速地完成洞室开挖,使得洞室支护结构尽早封闭成环,依托某大型地下空间项目,提出了3种超大跨地下洞室开挖工法,通过采用数值模拟和监控量测相结合的方法分别对3种工法施工时洞室的受力变形情况进行了对比分析。结果表明:条形垂直分块开挖最大沉降位置始终位于拱顶,顶部最大沉降值为4 mm;除环形开挖外,条形开挖和条形垂直分块开挖穹顶最大拉应力分别为1.7 MPa和0.8 MPa,均满足钢纤维混凝土的抗拉要求;3种开挖工法下最小主应力的最大值均发生在穹顶边墙交界位置;条形垂直分块开挖工法在理论上对围岩扰动最小,穹顶沉降变形最小,穹顶受力较安全。

大断面装配式综合管廊抗震性能试验研究

以雄安新区启动区城市综合管廊工程为依托,为明确综合管廊结构的抗震性能,完成了四舱大断面综合管廊的整体结构模型和节点试件的低周反复加载抗震试验,并对试件的破坏状态及力学特性进行计算分析。结果表明:(1)整体结构的滞回曲线比较饱满,表现出良好的延性和耗能能力,中节点具有较好的受弯性能,边节点延性差于中节点延性;(2)节点试件骨架曲线分为明显的开裂、屈服和极限三个阶段,整体结构达到极限荷载后曲线基本趋于水平;(3)在整个加载过程中整体结构和节点试件的刚度退化持续均匀;(4)综合管廊的结构设计能够保证正常使用下的抗震性能。结合试件受力特性及破坏状态,对本工程管廊结构进行设计优化。

内嵌光纤自感知钢绞线在预制管廊拼装中的应用

预制管廊拼装过程主要依靠预应力钢绞线张拉锁紧使管节拼装就位。在预制管廊拼装张拉过程中,各处张拉同步性是否良好,运廊车运行阶段是否造成接头张拉力松弛,都将直接影响管廊接头止水条接头的防水性能。为探究在管廊拼装过程中钢绞线的张拉同步性和预应力损失,采用内嵌光纤自感知钢绞线对管廊拼装的张拉过程进行实时监测,验证智能钢绞线对张拉监测的可行性,并分析评价了张拉过程的同步性能和预应力损失的程度。该方法可为长节段大吨位预制管廊拼装张拉工艺性能评估提供技术支撑。

焊接工艺对钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点残余应力的影响

为研究焊接工艺对钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点残余应力的影响,基于建立的热力顺序间接耦合的有限元分析方法,对拱肋相贯节点的焊接温度场和残余应力场进行数值模拟,结合文献试验结果验证了有限元分析方法的准确性。然后对湘渝高速双堡桥拱脚处拱肋相贯节点进行焊接温度场和残余应力场的数值模拟。在此基础上,通过参数分析研究对比了不同焊接热输入和焊接速度以及进行焊前预热和焊后热处理等不同焊接工艺对拱肋相贯节点不同位置的残余应力影响。结果表明:不同焊接热输入和焊接速度下拱肋相贯节点的焊接残余应力分布规律基本一致,变化规律表现为焊接残余应力与焊接热输入呈正相关关系,与焊接速度呈负相关关系;随着焊接热输入的减小和焊接速度的提高,拉压残余应力整体减小,拱肋相贯节点经过焊前预热150~200℃以后,残余应力的峰值应力总体降低4%以上,但焊前预热对残余应力分布基本没有影响,更高的焊前预热温度能更有效地降低残余应力的峰值应力;拱肋相贯节点经过550~650℃保温温度下保温4 h的焊后热处理以后,焊接残余应力总体降低幅度在40%以上,更高的保温温度能更有效地降低焊接残余应力;钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点可通过减小焊接热输入和提高焊接速度的焊接工艺、焊前预热处理和焊后热处理来减小焊接残余应力。

基于DFTA-BN的架廊机液压驱动系统可靠性分析

架廊机是装配式综合管廊节段吊装及铺设的专用设备,为保障其液压驱动系统安全高效运行,研究了基于动态故障树分析-贝叶斯网络(DFTA-BN)的液压驱动系统可靠性分析方法。依据架廊机工作原理及液压系统,构建了T-S动态故障树模型,并映射为BN有向无环图。通过DFTA-BN对液压驱动系统进行双向推理,采用GeNIe后验概率推理出系统故障的关键致因链,对系统重要度及灵敏度进行分析,并验证了DFTA-BN模型的有效性。结果表明:在任务时间内,液压驱动系统在初始时间段发生故障的概率较大;关键致因链共有8条,其中,液压油故障、油缸密封件损坏、液压缸载荷不均、导轨润滑不良和液压阀组故障是系统风险因素;电机、液压泵、导轨和溢流阀是系统薄弱环节。