铁质壁面检测用振动驱动爬壁机器人的设计与实验

研究并测试了一种能够在水平至竖直壁面上移动的振动驱动爬壁机器人样机,可开发用于铁质壁面结构视检等高危工作.设计了一种具有非对称刚度的弹性底板,以转子振动电机-弹簧作为致动器,基于库仑干摩擦模型,建立了振动驱动爬壁机器人的动力学模型.通过数值仿真研究了机器人的爬壁运动特性,分析了致动器激振频率、壁面倾角和永磁铁吸引力对机器人平均速度的影响规律.对振动驱动爬壁机器人样机进行了壁面运动实验验证.结果表明,通过合理配置永磁铁吸引力和致动器激振频率能够有效提高该机器人的平均速度,并在30°壁面和90°壁面上分别实现了10.6 mm/s和16.7 mm/s的平均爬壁速度,通过调控激振频率可实现前进与后退运动的切换.

手性超材料惯容吸振器的扭转振动抑制研究

惯容结构常用于振动抑制中,有着较为良好的减振效果.而惯容与吸振器结合的新型吸振器具有轻量化的优点,然而设计复杂的惯容结构限制了惯容吸振器在振动领域的广泛应用.针对这一局限性,设计一种具有简单高效惯容结构的手性超材料惯容吸振器(CIDVA).首先引入了手性超材料的压缩−扭转耦合效应,并利用该效应放大惯容盘的扭转行程,形成惯容机制.为了保证惯容机制的可行,设计一种辅助机构来保证手性超材料的运动.其次研究了CIDVA结构和工作原理并进行有限元仿真分析,计算和验证其惯容放大常数.并在此基础上建立了CIDVA−主系统的动力学方程,对CIDVA−主系统在稳态和瞬态激励下的扭转振动抑制能力进行了研究,并与锁定CIDVA进行了对比.接着对惯容有效性进行了分析.最后,基于试验验证了CIDVA对主系统的扭转抑振能力.结果表明,CIDVA能在瞬态和稳态激励下有效抑制主系统扭转振动,且相较于传统DVA,能节省自身10倍以上的转动惯量.为DVA实现轻量化设计和高效的振动抑制提供了新思路和方法.

复杂环境废旧深基坑加深改造利用设计关键技术

随着城市规划建设逐步从增量扩张进入存量优化时代,在复杂环境的旧城区或商业中心,对有限地下空间进行加深改造利用,是实现存量资源活化增值、减少大面积开发潜在风险的有效手段。本文在综合分析恒发大厦废旧深基坑加深改造特点和技术难点的基础上,通过转换地下室结构设计方式减少了加层超挖深度,对主要岩土设计参数取值、连续墙质量检测与安全评价、支撑体系合理布置、支护结构强度和变形验算、多支点短嵌固墙底稳定性分析等关键技术进行了研究。采用系统监测与信息化施工相结合的方法,模拟计算结果与现场监测值基本相符。基坑开挖与主体结构施工对周边环境影响微弱,可供类似工程参考借鉴。

红层岩溶场地高层建筑复合地基设计

浅覆盖岩溶区深基础施工经常发生地面塌陷,对人身安全和工程质量构成重大隐患。本文结合红层岩溶场地某高层建筑(35层)地基基础优化设计,通过地质雷达扫描揭示"蜂窝"状非均质各向异性岩体结构特征;采用岩溶注浆对巨型溶洞管道进行填充加固,构筑"人工坝"阻断地下水运移通道。基于溶洞顶板抗冲切稳定性分析结果,提出采用低承载力与高置换率相结合的素混凝土刚性桩复合地基;对极薄溶洞顶板区,利用钢管桩进行托换加固,有效规避了有效桩长短、桩端应力大导致地基局部失稳及施工塌陷的风险。建筑竣工后运行良好,监测显示高层建筑沉降变形最大仅9.63mm。