盾构刀具切削玻璃纤维筋的仿真研究

利用ABAQUS有限元分析软件围绕刀具切削玻璃纤维筋展开仿真模拟,分析切削速度、切削深度、切削角度和刀具弧度对刀具切削力的影响。研究表明:刀具切削力和波动性随着切削深度的增加而增加,建议采用截齿切削玻璃纤维筋深度不超过4 mm;刀具切削力随着切削速度的增加变化不明显;当切削角度小于70°时,切削力的波动程度(标准差)显著变大,建议切削角度不要小于70°;考虑刀具使用寿命,刀尖弧度建议不要低于2 mm。

古船整体打捞中端板纵梁的变形

针对古沉船整体打捞工程,利用分布式光纤传感技术替代常规的变形监测手段,在“端板-纵梁”框架整体下放过程中对纵梁和端板进行变形监测.监测结果表明:“端板-纵梁”下放全过程中,端板的变形控制在1.5 mm内,变形量可以忽略;受定位桩与“端板-纵梁”间摩擦力的影响,纵梁最大变形量为50 mm;对定位桩打磨切割可有效减小纵梁变形量,纵梁最终变形量约为35 mm.

曲线顶管底幕法的等比例试验

针对“长江口二号”曲线顶管底幕工法开展等比例试验,试验过程包括端板下放和管节推进两个主要过程.试验结果表明:曲线顶管底幕法可适用于沉船整体打捞;端板采用搅吸泵破除铁板砂的方法效率较低,后续应更换更高效的方式;3根管节中推进最大推力为2.2 MN,最大扭矩为28 kN·m.

“长江口二号”古沉船打捞中矩形曲线底幕法机械及构造设计关键技术

“长江口二号”古沉船采用一种新型矩形曲线底幕法进行打捞作业,其机械及构造设计存在多方面的挑战.针对免触碰和微扰动的要求,阐述了自主研发的打捞工法配套机械及构造设计方案,包括外部框架系统的组成、行星齿轮三刀盘顶管机的机械构造及具有高止水性能的密合型弧形管节结构设计.实际应用效果表明,所研制的行星齿轮三刀盘顶管机对古沉船的扰动小,所设计的密合型弧形管节间密封性好,有效地保证了“长江口二号”古沉船及其船载文物的原生性和完整性.

行星式椭圆形顶管机直接切削管片试验研究

针对宁波地铁联络通道的施工需要,选用了行星式椭圆形顶管试验机,并安装上十字刀对C40陶粒混凝土管片进行切削试验,分析了切削管片的效果、切削参数特征、刀具损伤等,试验发现在短时间内的切削过程中十字刀就已磨损严重。随后又设计了一种新型切削刀具,将其安装于行星式椭圆形顶管试验机进行试验,并对其进行同样的分析,试验发现新型切削刀具对C40陶粒混凝土切削性能良好但刀座出现磨损,针对出现的磨损问题,对刀具进行改造,将新型刀具刀头安装在一个可自旋的刀座上改造成一把可自旋转的刀具。研究结果表明:十字刀并不适用于C40陶粒混凝土管片的切削;新型刀具三齿复合片刀头的切削性能良好但未改进前刀座磨损严重的情况;加入自旋刀座改进后,切削性能进一步加强且磨损较小,改进后的刀具能适用于C40陶粒混凝土管片的切削。

射流联合盾构切削钢筋混凝土仿真与试验

针对传统盾构刀具直接切削钢筋混凝土所产生的弊端,进行磨料水射流联合盾构刀具切削钢筋混凝土研究。通过仿真和试验探究了磨料水射流在不同横移速度下对钢筋和素混凝土的切削效果和切割机理并确定了切割钢筋混凝土的最佳横移速度。研究结果表明:磨料水射流对钢筋和混凝土的切割机理存在差异性,水射粒子对钢筋的切割贡献十分有限;混凝土的切口深度和宽度大于钢筋,对横移速度变化的敏感性小于钢筋;在高横移速度下混凝土切口损伤宽度得到扩大但并不显著、钢筋出现切割残余;切割深度随着横移速度的增加而减小,下降速度由陡变缓;10 mm/min的横移速度较好满足切割C55钢筋混凝土的要求。基于前期研究成果开展模拟盾构切削试验,分析了磨料水射流联合盾构刀具破除C55钢筋混凝土的效果、刀具损伤和参数特征。试验结果表明:磨料水射流联合盾构刀具切削能有效解决盾构刀具直接切削所产生的钢筋缠绕问题,减少了刀具损伤,控制了扭矩峰值。