An analytical model for the surface electrical field distribution of LDMOSFETs with shield rings

An analytical model of an LDMOSFET with a shield ring is established according to the 2D Poisson equation. Surface electrical field distribution along the drift region is obtained from this model and the influence of shield length and oxide thickness on the electrical field distribution is studied. The robustness of this model is verified using ISE TCAD simulation tools. The breakdown voltage of a specific device is also calculated and the result is in good agreement with experimental data.

大直径盾构隧道纵向刚度增强措施研究

为研究不同环缝接头结构对盾构隧道纵向刚度的增强效果,采用等效连续化模型计算得到断面直径对隧道纵向拉压、纵向抗剪和纵向抗弯刚度的影响规律,将隧道纵向刚度增强措施与管片环缝接头结构相联系,采用数值模拟深入探究了9种环缝接头结构的力学性能,对比得到增强隧道纵向刚度效果最优的环缝接头结构。结果表明:直径对纵向拉压和纵向抗弯刚度影响较小,对纵向抗剪刚度影响较大;环缝接头刚度增强措施能够显著减小管片位移,提高隧道纵向刚度,提升效果为:斜螺栓>弯螺栓,定位榫>剪力销>凹凸榫;螺栓型式和纵向刚度增强措施均对螺栓最大剪切应力有较大影响,竖向荷载下受螺栓型式影响较大,水平向荷载下受管片环缝接头刚度增强措施影响较大;结合经济性和有效性,当接头螺栓为弯螺栓时,设置定位榫是一种相对较优的选择。

盾尾密封失效诱发砂土地基盾构管片环失稳坍塌研究

盾构管片环失稳坍塌案例时有发生,探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义。基于Midas GTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载−结构计算模型,从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变2个方面探讨盾构管片环结构失稳破坏过程及失稳坍塌的发生条件。结果表明:盾尾渗漏使盾尾壳体失去了周围地基的有效约束作用,盾尾发生前仰后俯的姿态变化,隧道结构发生横向“横鸭蛋”和纵向挠曲变形,最终导致部分管片环坍塌。盾尾下沉位移是诱发管片环失稳坍塌的主要因素,盾尾下沉导致隧道纵向变形快速发展,快于盾尾渗漏引起管片环周围地基掏空所导致的隧道纵向变形。当盾尾下沉位移大于0.50 m且掏空范围大于5环、盾尾下沉位移大于0.45 m且掏空范围大于10环、盾尾下沉位移大于0.40 m且掏空范围大于11环时,环缝最大张开量超过单根螺栓极限应力时的环缝张开量47.43 mm,部分纵向螺栓被拉断,管片外水土发生喷射,加快管片环外砂土快速流失。当盾尾下沉位移大于0.5 m且掏空范围大于9环时,环缝最大张开量超过65.2 mm,管片环椭圆率超过46.1‰,最终诱发多环管片环失稳坍塌。研究结果可为盾尾渗漏诱发的重大安全风险评判提供参考。

环端面不平整条件下衬砌管片抗剪承载特性研究

在衬砌管片拼装过程中难免出现环端面不平整(或环缝间垫片局部脱空)的情形,进而在顶推力作用下管片容易产生局部开裂破损,严重时甚至危及衬砌结构安全。鉴于此,以衬砌管片抗剪原型试验为基础,在ABAQUS数值分析平台上建立P2型标准块管片的精细化模型,管片上部设置千斤顶靴板,底部设置垫片并使右侧垫片脱空。在靴板上逐级施加均布荷载,以分析局部脱空情况下衬砌管片在逐级顶推力作用下的力学响应,探讨环端面不平整条件下衬砌管片的裂缝发展过程及抗剪承载特性。数值模拟结果表明:顶推力加载至850 kN,管片脱空端竖向位移达到2 mm,管片内弧面上部出现第1道裂缝,内置钢筋仍处于弹性阶段;加载至1120 kN,脱空端竖向位移达到6 mm,内弧面上出现2道新裂缝,同时第1道裂缝进一步扩展形成内外贯穿性裂缝,即管片裂缝发展过程大致为内弧面→上环端面→外弧面,且裂缝附近上层纵向钢筋达到屈服强度;考虑到内外贯穿裂缝给衬砌管片带来较大渗漏水隐患,认为P2型标准块管片的抗剪承载力(即屈服荷载)约为1120 kN。将数值模拟结果与原型试验结果进行对比,二者所得管片裂缝分布与扩展规律大致一致,抗剪承载力基本相符,验证了数值模拟结果的可靠性。研究成果可为盾构隧道的衬砌设计与掘进施工提供参考依据。

单胞结构对盾构机复合材料刀圈增强体抗压性能的影响

为明确WC陶瓷颗粒单胞结构对盾构机滚刀刀圈蜂窝结构增强体的抗压性能的影响,利用绘图软件对体积分数为36%WC颗粒(四边形、六边形、八边形)的滚刀刀圈蜂窝结构增强体进行三维空间结构设计,通过ANSYS有限元模拟仿真分析不同单胞结构增强体的抗压性能。结果表明:WC颗粒体积分数为36%,四边形单胞结构增强体的极限压缩强度为123MPa、六边形的极限压缩强度为125 MPa、八边形的极限压缩强度为121 MPa,体积分数为36%的正六边形蜂窝结构增强体的抗压性能最优。

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。

考虑环向接头的盾构隧道模型设计与研究

基于相似理论及已有研究成果,提出可模拟盾构隧道接头抗拉及抗弯能力的弹簧+螺栓环向接头。设计并制作考虑环向接头的模型盾构隧道,其主体由特定比例石膏、硅藻土拌料浇筑而成,环向接头通过外接弹簧、内埋套筒螺栓达到模拟效果。对模型隧道管片接头设计进行叙述,并开展力学性能测试。研究结果表明,模型隧道管片直径收敛值变化较稳定,几乎为线性变化,且当隧道埋深为1.50d(d为隧道外径)时,最大管片直径收敛值为25.1mm,此时管片弯矩呈花生形分布,最大弯矩为93.1kN·m;模型试验得到的管片直径收敛值及内力分布均较贴合实际情况,表明模型隧道承载力可靠,管片及接头模拟效果较好。

高功率Tesla变压器次级绝缘结构电场分析与设计

高功率Tesla变压器在脉冲功率技术领域应用广泛,但其次级线圈处于非均匀电场中,线圈匝间电压分布不均,容易导致匝间绝缘击穿。文中设计了一台双磁心Tesla变压器,利用有限元法建立次级线圈的电场仿真模型,分析其匝间的电场分布情况。针对匝间电压分布不均问题,提出次级线圈首尾两端双线并绕及增加屏蔽环来改善电场分布的措施,使最大场强小于微小油间隙的击穿场强,确保变压器次级线圈的绝缘安全。通过仿真分析发现首尾两端并绕可改善电场分布,但并绕匝数不宜过多。高压端增加屏蔽环后,场强分布更加均匀,最大场强下降62.9%,且最大场强远低于脉冲条件下的油间隙击穿场强,能够满足绝缘设计要求。

采用磁屏蔽环结构的金刚石NV色心全光直流互感器系统

针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信号采集和数据处理模块。对系统中的磁屏蔽环进行了结构的设计与仿真,并对仿真结果进行了实验验证。最后搭建了单通道实验验证系统,系统实测结果表明,设计的全光直流互感器在5 000 A大电流下无磁屏蔽时可以达到0.35%的测量精度,加入磁屏蔽环后测量精度提升到了0.06%,从而为基于金刚石NV色心的全光直流互感器的研制提供了参考。

地铁盾构洞内盾尾刷更换技术研究

土压平衡盾构穿越承压水、透水地层时,盾尾刷会出现严重磨损,止水效果变差,对盾构隧道的掘进质量、安全等造成严重影响。因此,盾尾刷的快速更换对施工安全和工程质量至关重要。徐州地铁6号线一期工程市紫区间右线掘进过程中,通过洞内更换盾尾刷技术进行研究,提出土压平衡盾构机掘进期间进行安全、高效的洞内盾尾刷更换技术措施。结果表明,洞内快速更换盾尾刷安全快速可行。

大地坐标换算施工坐标在地铁车站施工中的研究与应用

研究内容为大地坐标系换算施工坐标系在地铁车站施工中的应用。由于地铁车站施工测量是在地下空间进行,测量过程中受限因素较多,为了便于地铁车站施工测量,将大地坐标系转化为施工坐标系的方法,可以极大地缩短测量人员的计算时间,提高测量精准度,同时也提高了施工测量的工作效率。以地铁车站和盾构钢环安装定位的实际案例应用,验证该方法的可行性,对施工坐标的测量与建立具有现实指导意义。

GIS母线三相共箱盆式新型环保绝缘子

介绍新型126 kV三相共箱盆式绝缘子的设计特点,并利用有限元分析软件对绝缘性能和机械性能进行详细计算分析。模拟计算与试验结果表明,该绝缘子接地屏蔽环的设计结构能有效降低三相交接区电场强度;盆式绝缘子的环状凸台设计结构能够承受较高气压值;在浇注过程中,将特殊材质的界面剂涂抹在中心嵌件表面能有效提高嵌件与环氧树脂的黏结强度。该绝缘子顺利通过型式试验,进一步验证了设计结构具有较高绝缘性能和机械性能。

盾构隧道洞门钢环空间三维坐标及形态拟合算法

为实现对盾构隧道洞门钢环的快速测量,介绍一种根据观测点拟合空间圆形,来得到洞门钢环“圆心三维坐标、半径、圆度、平整度、垂直度”等位置和姿态信息等的算法。利用洞门钢环为标准圆形的特性,根据“空间圆形弦长的中垂面相交于圆心点”的几何关系,推导多观测点拟合空间圆形的算法公式。通过“最小二乘法”和“附有限制条件的平差模型”理论,将公式方程进行线性化联立,组成矩阵方程;再使用计算机编程,将矩阵方程具体化,并介绍“弦长组合方式、平面拟合方法、限制条件联立、最小二乘解算形式”等各个计算步骤;最后,通过天津地铁Z2线工程的洞门钢环安装案例,将本文算法与商业隧道测量软件的计算结果进行对比,验证了该算法的可靠性。

大直径盾构隧道盾构井环框梁设计分析及构造措施

大直径公路隧道盾构井在施工阶段承担着盾构机吊装、盾构掘进始发和接收的重要功能。后期运营阶段盾构井承担隧道运营、设备布置、故障检修、事故安全疏散等多种工况的功能要求。本文以深圳妈湾跨海通道盾构井为研究对象,结合盾构法地下快速路的特点,针对大直径公路隧道盾构特点设计盾构接收井结构。利用Midas Civil有限元软件建立荷载-结构法盾构井三维计算模型,分析了盾构接收井在盾构吊装阶段、施工后浇结构及后期运营阶段的环框梁受力特点,同时总结了大直径盾构井环框梁构造措施,对于以后指导大直径盾构井结构设计及施工有重要意义。

换流站滤波器场750 kV避雷器均压环对直流泄漏电流影响

针对祁连换流站滤波器场750 kV氧化锌避雷器第一节0.75U1mA下测量泄漏电流时,在现场停电检修条件的限制下,顶部均压环不具备拆卸条件,导致受均压环影响,空间离散电流较大,从而影响试验结果的问题,提出利用屏蔽罩消除均压环影响的方法,总结了几种常见的避雷器泄漏电流试验影响因素。

盾构隧道下穿绕城高速公路数值模拟分析研究

某盾构区间下穿绕城高速公路,绕城高速地基预先采用23 m长CFG桩进行处理,但仍存在一定的安全风险。为确保盾构施工时绕城高速的安全性,文章建立了能全面反映隧道掘进过程的三维数值模拟,分析盾构左右线施工过程对绕城高速路堤沉降变形的影响过程。经模拟分析得知,盾构穿越绕城高速路堤沉降在右线掘进结束后最大,但均在沉降控制标准范围内,合理的盾构施工能够保证绕城高速公路的安全运营。

基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差评价方法

盾构机在掘进过程中,由于盾构姿态控制不当等因素,管片拼装时常发生错台值、椭圆度失准等工程质量问题,这些施工质量问题往往会对隧道的稳定性及安全性造成影响,为保证盾构隧道的安全施工与健康服役,在施工过程中对盾构管片拼装质量进行动态评估尤为重要。针对传统盾构管片拼装检测效率低,精度有限及检测数据全面性差等问题,应用三维激光扫描技术采集盾构管片拼装成型后的点云数据,通过长短轴法和改进的按斜率分割法分别对盾构管片的椭圆度和错台值进行测算;同时提出环段数据拟合提取隧道中轴线及中心点的方法,实现盾构管片拼装质量高精度、高效率、自动化检测。结合实际盾构隧道工程案例分析,验证基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差检测方法的可行性。

三门核电屏蔽主泵上部C型密封环焊接定位装置及操作工艺

三门核电有限公司屏蔽主泵定子挡板与泵壳之间采用上部C型密封环设计,与传统的压水堆轴封主泵相比具有零泄漏的优点,而屏蔽主泵设计60 a不解体,故上部C型密封环的安装质量是保证零泄漏的关键。文章介绍了三门核电屏蔽主泵上部C型密封环焊接定位装置的要求、设计方案与其可行性分析及操作工艺。

盾构法输水隧洞延伸密封环始发技术的研究与应用

大口径隧洞,在诸多非开挖施工工艺中,盾构工艺逐渐成为主流,整个盾构施工过程盾构始发是重中之重,为保证盾构始发的安全性,一般方案是对盾构始发前面的地层进行加固处理,在满足设计要求的情况下盾构始发。在盾构始发时,往往存在端头加固不满足设计要求,地下水量大无法降到设计标准,始发时周边风险高等一系列问题,为克服以上问题,文章介绍了一种延伸密封环始发技术,可有效消除盾构始发过程的施工风险。可对类似新建及在建项目提供参考借鉴。

临海富水砂层盾尾刷更换聚氨酯环试验研究

在盾构施工中,注浆法更换盾尾刷需要形成封闭且稳定的止水环,包括聚氨酯环和浆液环。本文结合临海富水砂层盾构施工实例,采集原位地下水对聚氨酯初凝时间、发泡倍率、固体强度等进行室内试验,结果表明:亲水型聚氨酯与地下水反应迅速,形成的固结体密实均匀,发泡率不高,且强度较低,疏水型聚氨酯呈相反状态;现场实际注入可考虑二者同时使用,先注入亲水型聚氨酯,后注入疏水型聚氨酯,并按照5∶1的用量进行控制。现场应用证明,形成的包裹体稳定且质量较佳。