并联电容对真空灭弧室内部电位分布的改善作用

真空灭弧室的绝缘水平是影响其性能和可靠性的一个关键因素。现有研究发现,真空灭弧室放入接地金属外壳内,受对地杂散电容的影响,屏蔽罩电位会出现偏移现象,导致灭弧室绝缘水平下降。针对此问题,该文通过建立真空灭弧室等效电路模型,研究了通过并联电容调整屏蔽罩电位对灭弧室内部电位分布的改善作用,并通过实验测量了真空灭弧室屏蔽罩悬浮电位,验证了并联电容方法的改善作用。研究结果表明,真空灭弧室的杂散电容约为十几pF量级,通过为灭弧室并联百pF量级的电容,可以有效地改善其内部的电位偏移现象。实验中所测量的真空灭弧室在自然状态下,其主屏蔽罩电位约为34%总电压,对该灭弧室并联500 pF电容,可将其主屏蔽罩电位调整至49%总电压。此外,针对具有多级悬浮屏蔽罩结构的真空灭弧室,提出并对比了两种电容并联方案的差异,得到只调整主屏蔽罩电位的电容并联方式是更为理想的选择。

考虑黏土蠕变特性的大埋深盾构复推总推力增量解析解研究

由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹性理论推导盾壳-地层径向接触应力的黏弹性解,进而通过积分和分段计算求解复推总推力增量与停机时间的理论关系式。结合水工盾构隧洞停机实例,对比复推总推力增量实际值与理论值。研究结果表明:复推总推力增量实际值与理论值平均相对误差为13.81%,验证了该解析解的可靠性;隧洞埋深越大,复推总推力增量越大,表明大埋深段停机需更关注复推推力控制;盾壳-地层界面摩阻力随超挖间隙增大而减小,而复推总推力增量随之增大;此外,总推力增量随着盾壳-地层界面摩擦因数减小而显著减小。因此,设置合适的超挖间隙和长时间停机时采取往盾壳外注入膨润土等润滑减阻措施能有效预防大埋深段停机的次生风险。

隧道盾构管片非接触式全周形貌测量方法研究

针对隧道盾构管片几何质量检测的需求,提出了非接触式全周形貌测量方法。首先,遥控移动载体移动至测点,投影仪投射散斑图像,工业相机捕获并计算得到的点云数据;然后,采集多个测点;最后,将各局部点云数据进行拼接,获得被测物体的全周形貌。该快速半自动的检测方法可获得隧道盾构管片全周尺寸,精度达到0.2%。

盾构法联络通道中提高切削效率的管片弱化研究

盾构法联络通道施工中因洞口处临时管片难以切削,施工中存在掘进周期长、盾机姿态难控制、涌水涌砂风险高等问题,但是关于此问题解决方案的研究目前还很缺乏。因此,本文以天津某地铁盾构法联络通道项目为背景,在保证结构施工及使用期间安全性的基础上,从弱化临时管片的角度出发,提出了3种弱化方式,分别为降低待切管片砼强度等级、减少玻璃纤维筋布筋量以及管片打孔,并利用有限元数值模拟对弱化的可能性及影响进行了研究。结果表明:(1)在3种弱化方式下,特殊衬砌环内力变化规律均为切削区内力减小,钢管片区内力增大,普通衬砌环的内力小幅度提高;(2)临时管片砼强度由C40降到C20后对衬砌环内力影响在15%以内,其中钢管片区内力增加量在5%以内;(3)主筋量减少70%以内对管片内力影响在2%以内;(4)管片内侧打孔使切削区弯矩降低30%左右,孔径与孔深尺寸相同变化量情况下,孔径对于内力影响大于孔深;(5)不同弱化方式弱化后的结构内力均在极限承载范围之内,3种弱化方式均可采用,从施工便利性和安全性角度来看,临时管片砼强度降低方案为最优方案。

疏水缔合聚合物高效溶解方法研究进展

疏水缔合聚合物在提高采收率领域中展现出巨大应用潜力,但其疏水基团结构特征使溶解性成为关注焦点。综述了近年来疏水缔合聚合物高效溶解的研究进展,分析了面临的挑战及未来的发展方向。重点介绍了添加化学试剂屏蔽疏水基团的缔合作用,采用筛网切割和胶体研磨等方式增加水与聚合物颗粒的接触面积,以及通过改变聚合物自身溶解性、提高溶液质量浓度或温度、优化搅拌器类型及搅拌方式以增大体系熵变等方法加速疏水缔合聚合物的溶解。化学方法虽然能够快速溶解疏水缔合聚合物且不损害其性能,但其使用成本和环境影响仍需考量。而物理方法尽管经济有效,但可能导致溶液的机械降解和热降解,进而影响增黏性能和驱油效果,同时还需要解决机械设备的运输、能耗以及空间限制问题。因此,研发新型环保溶剂和优化工艺设备对于实现疏水缔合聚合物高效溶解具有重要意义。此外,综合考虑多种高效溶解方法的协同作用,依据实际应用情况进行调整,以期扩大疏水缔合聚合物的规模应用。

盾构隧道联络通道洞门复合管片修复技术

现有的管片堵漏技术为直接用快硬水泥浆封堵后,在其中埋入注胶管,后注入聚氨酯堵漏。该方法起效快速,但施工质量差,无法长时间抵御外部水压,后续维护成本高。文中介绍了一种盾构隧道联络通道洞门复合管片的堵漏修复技术,用于机械法施工的盾构隧道联络通道专用复合管片的修复,这种修复方法能够在狭小环境中精准定位管片渗流路径,缩小管片内覆钢板背部裂缝,且能够满足地铁隧道长时间运营的耐久性要求,能够为后续类似项目提供参考。

高压真空灭弧室电场的计算分析及结构改进

应用有限元法对外屏蔽罩结构真空灭弧室内部电场分布进行了计算和分析，计算中设电位边界条件不对称，且悬浮屏蔽罩的电位为未知量，并计及电极表面带电粒子的影响，得出了灭弧室中电场分布严重不对称影响灭弧室的耐压和开断性能的结果，进而提出了改善电场分布的措施。

特种合金无接触电磁成形过程中的屏蔽效应及凝固特性研究

建立了适合中小尺寸特种合金样件无接触电磁成形的感应器 -熔体 -屏蔽系统 ,探讨了特种合金无接触电磁成形过程中的屏蔽效应及凝固特性。结果表明 ,下屏蔽罩改善了感应器内磁力线分布 ,实现了电磁成形过程中电磁场和温度场分布的耦合 ,采用合理的工艺参数 ,获得了表面质量光洁、具有定向胞晶组织特征的圆形。

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。

铁路接触网安全性评价方法及工程应用

地下工程穿越既有接触网时会对接触网系统的安全性产生较大影响,基于铁路接触网的设计标准和规范要求,提出一种接触网安全性的评价方法,其中包括计算工况选取、接触网位移分析、支柱负载分析及参数检算4部分。结合北京地铁某区间盾构隧道穿越火车站接触网工程实例,对该方法的有效性进行了研究。结果表明,工况1下,接触网处于安全状态;工况2下接触导线高度变化量超限。建议当盾构开挖通过一个接触网支柱后,要迅速对已通过接触网支柱进行处理,恢复到原来状态,避免2个或3个接触网支柱同时发生大于10 mm的基础沉降以及超过0.2%的支柱倾斜量。

地震荷载作用下大坂盾构隧道管片配筋校核

将盾构隧道管片视为分段曲梁、管片之间为铰接关系、管片与地层之间为非线性接触关系,边界采用无限元吸收地震波的反向与折射,地层服从Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,地震波采用EI-Centro波,采用地层-结构法,应用隐式动力有限元分析地震荷载作用下管片轴力与弯矩分布情况。根据有限元计算结果,结合结构力学方法,校核管片配筋是否合理。与荷载结构法相比,其方法可模拟围岩与管片、管片与管片之间的相互关系,并可考虑锚杆等支护结构对管片受力的影响,因而,计算结果更为精确。研究为盾构隧道管片配筋优化设计,降低隧道支护成本,提供了一种管片配筋校核计算方法与设计依据。

位移释放率对双护盾TBM护盾压力的影响研究

为了研究隧洞纵向位移(LDP)释放率对双护盾隧洞掘进机(TBM)围岩变形及护盾压力的影响,在FLAC3D中采用应力释放法对LDP曲线实现了较好的控制,并指出采用计算时间步控制的缺陷,在考虑护盾与围岩之间不均匀间隙情况下,详细分析了应力释放率对TBM掘进中围岩LDP曲线变化规律、护盾所受挤压力及围岩塑性区的影响。得出了以下结论:(1)不同岩体力学参数下,LDP曲线受应力释放率的敏感程度不同;(2)随着应力释放率的逐渐增加,围岩LDP曲线特征及与TBM护盾相互接触的部位有所不同,TBM护盾接触挤压力和所受摩擦阻力逐渐增大;(3)护盾外围塑性区的形状与应力释放率和护盾与围岩之间的不均匀间隙有关,当在较大的应力释放率下,塑性区呈现自上而下逐渐减小的特征。

膨胀土地层中盾构隧道管片结构受力分析与对策研究

针对成都地铁2号线部分区间穿越由粘性土、卵石、泥岩组成的膨胀性地层的工程实践,采用数值模拟的方法计算和分析了在膨胀土位于管片结构周围不同位置时,在不同的膨胀接触压力下,管片结构的变形和内力情况。计算结果分析表明:当膨胀土位于隧道下方或上方时,膨胀土的膨胀将会增大管片结构的变形和内力,对于这类区段,隧道设计上应增加配筋量或采用通缝拼装方式;施工上要避免引起周围地下水位发生变化,应增强管片防水性及保证注浆质量。

钢纤维混凝土、钢纤维钢筋混凝土抗接触爆炸试验研究

采用28组钢板—钢纤维混凝土组合遮弹板以及4组钢筋混凝土遮弹板,运用几何相似的方法确定炸药量进行接触爆炸模型试验,得到了组合遮弹板的破坏形态和相应的参数;纤维体积率是影响抗爆性能的关键因素,厚度小纤维体积率高的抗爆试件其抗爆性能优于厚度大而纤维体积率低的情况;在遮弹板厚度为20cm时,钢纤维掺量采用1.5%～2.0%比较合适;显示了高纤维体积率时复合材料优异的吸收动能和抑制爆炸损伤的能力;综合发挥了钢纤维的增韧阻裂效应与钢筋的增强锚固效应及其两者的协同作用,从而有效地提高了承受高速动载能力,既降低了成本,又方便了施工。

盾构隧道管片衬砌内力分析的壳-弹簧-接触模型及其应用

考虑开挖后的洞周应力释放效应,采用有限元方法,使用厚壳、剪切弹簧、转动弹簧、压缩弹簧、接触及空间实体多种单元分析盾构隧道管片衬砌的三维内力状态,提出了地层-结构模式下的壳-弹簧-接触计算模型。该模型较好地考虑了管片间接缝处的挤压作用、管片接头刚度的影响、管片与围岩的共同变形以及封顶块的近似插入角,因此能有效地模拟盾构隧道管片衬砌的复杂受力状态。

FC/Ag有机无机共溅膜结构与性能研究

运用磁控溅射技术在水刺木浆非织布表面沉积FC/Ag有机无机膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察其微观结构,采用X射线能谱仪(EDX)分析表面元素,Agilent矢量网络分析仪及光学接触角测量仪测试其电磁屏蔽效能和静态接触角大小。结果表明:经过溅射沉积FC膜的木浆纤维表面结构没有明显变化,而经过FC/Ag共溅后表面生成均匀的颗粒状结构;当共溅FC/Ag工艺参数为:30W/10w,1.0Pa,10min时,其电磁屏蔽效能达到11dB以上;沉积了FC膜的木浆纤维表面静态接触角为98.87°,然后经过FC/Ag共溅后,其静态接触角有所降低。

装配式衬砌隧道的一种有限元计算方法

将衬砌与地层间的相互作用按接触问题计算.根据变形体的虚功原理,建立了接触问题有限元公式及相应的计算方法,介绍了求解弹塑性接触问题的过程,并着重讨论了"侵入"状态的处理方法.最后,应用给出的方法计算了2个算例———内压作用下2个相套厚壁圆筒接触和用盾构法修建的地铁隧道的受力变形.

荷载-结构模式的壳-弹簧-接触模型

为探讨盾构隧道管片结构的空间力学行为,采用厚壳、弹簧、空间实体和接触单元分析盾构隧道管片衬砌的内力状态,提出了荷载-结构模式的壳-弹簧-接触模型.该模型考虑了管片间接缝处的挤压作用、管片与螺栓接头之间的咬合作用、地层对管片的径向与切向抗力作用、环向接头的正负抗弯刚度差异以及封顶块的插入角等因素.算例表明,壳-弹簧-接触模型与梁-弹簧模型的计算结果相差较小;轴力和剪力在壳体上的分布具有明显的空间性.

地震波作用下深埋盾构隧道的内力求解

圆形隧道地震效应的拟静力计算公式具有广泛的潜在应用价值。文章在获得深埋圆形盾构隧道剪切波和压缩波作用下天然地层远场应力的基础上,考虑地层结构界面的滑移和无滑移两种接触状态,给出了圆形盾构隧道基于等效刚度圆环的弯矩和轴力最大值的计算公式。通过建立相应的有限元数值分析模型,分析了三种地层工况下内力计算公式和数值求解两种方法所求内力结果的异同。研究表明:当地层-结构界面无滑移时,两种方法获得的弯矩和轴力最大值较为接近,说明内力计算公式与数值解具有良好的一致性;当地层-结构界面滑移时,采用内力公式较数值求解获得的弯矩和轴力最大值偏大;界面无滑移与滑移状态相比较,衬砌的轴力最大值较大,弯矩最大值较小。与数值解法相比较,内力计算公式更加简明、实用和偏于安全,建议采用滑动条件下的内力计算公式得到的弯矩最大值作为抗震设计的弯矩控制值。

盾构管片接缝传力垫层的接触特性试验研究

为了研究盾构管片接缝的接触特性,采用带有橡胶垫层的混凝土试件来模拟盾构管片和橡胶垫层,通过加卸载条件下的直剪试验和单轴压缩试验,探究盾构管片接缝和接头处的切向和法向接触特性。由试验结果可知:1)接触面剪切应力随剪切位移的变化过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和应变软化3个阶段,剪切峰值应力的残余百分比为55%~65%;2)橡胶垫层在混凝土之间起到了良好的缓冲作用,对管片的失稳破坏过程有一定的延缓作用;3)根据试验结果得出管片混凝土强度等级为C50、传力垫层厚度为2 mm时接触面的切向和法向接触刚度,为盾构管片接缝传力垫层接触摩擦特性的分析计算提供参考。