极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制方法研究

极近距离煤层传统长壁开采,受上层遗留煤柱和采空区垮落等因素的影响,下煤层开采过程中应力环境复杂、矿压显现剧烈,易诱发巷道围岩大变形。为解决上述问题,提出了极近距离条件下巷道定向切顶–约束高强支护无煤柱自成巷控制方法。通过顶板定向预裂切顶,主动改变顶板悬臂结构,切断采空区向巷道顶板的应力传递。充分利用矿山压力和岩体碎胀特性,取消煤柱留设,结合高强支护加强巷道顶板整体性,共同实现切顶自成巷。建立了极近距离煤层开采覆岩结构模型,计算了下煤层切顶自成巷巷旁支护阻力。以典型极近距离煤层为工程背景,开展了不同开采方法的数值试验对比研究,结果表明,提出的自成巷控制方法使巷道围岩应力降低59.8%,巷道顶板变形减少70.8%,并明确了极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制机理。在此基础上,开展了典型极近距离煤层工程设计及现场应用研究,结果表明该方法有效降低了矿压显现程度,保证了自成巷的安全稳定控制。

基于准静态法的船体梁极限强度试验设计方法

为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

基于响应面法的血管支架拉伸、扭转性能优化及考虑加工精度影响的强度可靠性分析

为分析设计变量对血管支架拉伸性能、扭转性能的精准影响,进行血管支架拉伸性能、扭转性能优化,考虑加工精度的影响,进行血管支架的强度可靠性分析。方法:取血管支架支撑筋宽度、支撑筋长度、连接筋宽度和支架厚度为设计变量,应用斯皮尔曼等级相关系数法分析设计变量对血管支架拉伸刚度、扭转刚度等响应变量的精准影响;采用响应面方法进行以拉伸刚度、扭转刚度为目标进行血管支架的优化设计;对优化后的血管支架,考虑加工精度所致设计变量的随机性,利用六西格玛工具分析应力的概率分布。结果:对于血管支架拉伸刚度,支撑筋宽度和连接筋宽度灵敏度系数大,且均为正值;对于血管支架扭转刚度,支撑筋宽度灵敏度系数较大,且为负值;优化后的血管支架相比原始血管支架,拉伸刚度降低了11.5%;扭转刚度减小了50.6%;考虑加工精度所致设计变量的随机性进行可靠性分析,在可靠度为99.8%时,虽然血管支架的拉伸刚度和扭转刚度最大值高于优化值,但血管支架的最大应力满足强度条件。结论:支撑筋宽度对血管支架的拉伸性能影响最大,连接筋宽度次之,支撑筋长度和支架厚度影响较小;支撑筋宽度对血管支架的扭转性能影响最大,连接筋宽度、支撑筋长度和支架厚度影响较小;随机因素加工精度对血管支架优化目标有一定的影响,但优化结果仍是可靠的。本文提供了一种血管支架优化的思路:首先是进行基于目标的优化,然后考虑随机因素的影响进行基于概率的强度可靠性分析。

10 MW级海上风电新型浮式基础结构强度分析

针对应用于50 m水深海域的10 MW海上风力机,设计由三浮筒及三立柱组成的新型浮式基础,建立带有骨材结构的有限元分析模型。对于有关此新型浮式基础的设计波参数,一般选用随机性设计波的方法来确定,对波浪载荷工况下的整体结构。重点研究浮筒的骨材尺寸以及骨材间距对新型浮式基础强度的影响规律,并得到纵横骨材尺寸组合对新型浮式基础整体强度的影响规律。研究表明,新型浮式基础结构高应力区域位于3个浮筒连接处,浮筒板单元应力水平受骨材尺寸和骨材间距的共同影响,采用合适的尺寸间距组合可在应力水平相当的情况下显著降低用钢量。

高温下焊接Q960钢H形截面柱局部稳定设计方法

为考察焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部稳定性能,采用ABAQUS软件建立有限元模型,经试验数据验证后,分析翼缘宽厚比、腹板高厚比、构件温度、构件长细比、初始几何缺陷和残余应力等参数对焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲强度的影响。研究表明,轴心受压柱的局部屈曲承载力主要与截面尺寸及构件温度有关。采用多国规范对试验试件的局部屈曲承载力进行计算,发现现有规范的设计方法不适用于高温下焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲承载力的计算。根据有限元分析结果提出焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲设计方法,与试验数据和有限元分析结果的对比表明所提方法能较准确地计算焊接Q960钢H形截面轴心受压柱不同温度下的局部屈曲承载力。

电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土柱轴压性能研究

进行了14根电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验,分析截面高宽比、受火时间和含钢率对其火灾后剩余承载力的影响。试验表明:该类短柱的破坏模态均为局部屈曲、焊缝开裂和混凝土被压碎;试件的剩余承载力随着受火时间或高宽比的增加而降低,受火120 min后该类试件的承载力降低了7.8%~13.9%。接着建立了有限元模型,该模型可很好地模拟实测结果。基于有限元模型开展了理论分析,结果表明初始荷载对该类组合柱的剩余承载力影响较小。参数分析表明当混凝土强度从30 MPa增加到90 MPa时,其强度折减系数降低了15.8%;当截面周长从1 228 mm增加到4 913 mm时,其强度折减系数提高了20.5%;当受火时间从0 min增加到180 min时,其强度折减系数降低了8%;但含钢率、高宽比和钢材强度对其强度折减的影响较小。最后给出了电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的剩余承载力的设计方法。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

高填方边坡设计因素敏感性分析及失稳破坏临界条件的确定

基于强度折减法和正交试验设计,对高填方边坡平台稳定性的影响因素进行探究,采用极差分析法对各因素进行敏感性分析,结论如下:对高填方边坡平台稳定性有影响的4个因素影响程度依次为填筑坡角>填筑高度>平台填筑宽度>岩质边坡坡角。此外,通过定性分析和定量分析对高填方边坡的平台失稳破坏模式及发生失稳破坏的临界条件进行研究分析,结论如下:(1)发现沿土岩界面破坏的条件主要由平台填筑宽度和岩质边坡坡角确定,进一步比较发现,当平台宽度不大于20 m,且坡角在39°~45°时,坡体易沿土岩界面失稳破坏;(2)当平台宽度大于20 m时,潜在滑移面位置逐渐后移,填方边坡的失稳破坏模式由沿土岩界面失稳破坏变为从填方体内部剪出失稳破坏。此研究可为填方边坡平台设计提供参考。

金属矿山充填体强度需求发展现状与展望

矿产资源开采对国家安全和经济至关重要,随着浅部矿产资源逐渐减少,深部开采已上升为国家战略。充填采矿法因其安全性高和对地表环境影响较小等优势,已逐渐成为地下开采的首选方法。确定充填体的合理强度是解决充填采矿安全和经济平衡问题的关键,是充填采矿技术成功应用和健康发展的核心问题。论文梳理了胶凝剂、灰砂配比、充填骨料、养护环境、接触面特性等因素对充填体强度的影响规律,归纳了经验类比法、力学模型法、数值分析法、人工智能法等充填体强度设计方法,综述了充填体强度需求研究现状,提出了深部充填体强度需求计算新思路。旨在完善深部充填体强度需求计算理论,优化矿山充填体强度设计,推动深部金属矿山充填开采的研究与应用。

不锈钢管混凝土构件力学性能研究现状与展望

不锈钢管混凝土构件兼具钢管混凝土构件的特性和不锈钢材料的耐腐性。由于不锈钢的非线性特性,其力学行为与传统钢材显著不同。为了解决不锈钢管混凝土构件在应用中可能遇到的设计挑战,特别是由于忽视不锈钢的应变硬化和显著的非线性特性而导致对钢管截面强度过于保守的估计问题,对国内外不锈钢管混凝土构件的静力性能、界面黏结性能和动力性能的研究进展进行了详细阐述,并指出当前研究主要集中在静力性能,特别是截面轴压承载力的计算方法,而界面黏结性能和动力性能的研究还处于初步阶段。此外,针对目前不锈钢管混凝土构件的研究尚未充分考虑不锈钢材料应变硬化阶段的问题,对连续强度法的应用进行了总结和改进,提出了进一步的研究工作展望,以期更准确地描述和预测不锈钢管混凝土构件的力学性能,从而在结构设计中最大化其应用优势。

宿迁市运河文化桥现状老桥护栏提升改造设计及应用

随着经济和社会的发展,城市道路的快速化改造工程越来越多。由于新建道路设计时速及标准均有提高,既有现状老桥的防撞护栏等级已经不能满足新建城市快速路标准的要求,需要对现有老桥防撞护栏进行提升改造。以宿迁市迎宾大道二期快速化改造工程为例,介绍了现状运河文化桥老桥防撞护栏的提升改造设计方案,并采用屈服线分析和强度设计理论及非弹性分析方法进行了计算分析。在实际工程应用中,取得了良好的效果,以期为类似的现状老桥护栏提升改造项目提供借鉴。

隧道预切槽法合理支护时机及管片接头结构研究

预切槽法是隧道暗挖施工的一种超前支护工法,此工法可大幅度降低地表沉降量,对隧道围岩土体及地表建(构)筑物影响较小。采用室内试验和数值模拟的方法,针对浇筑预切槽管片所用混凝土的前期强度、合理支护时机以及预切槽管片接头处合理的接茬方式进行了研究。研究结果表明,按C30配比的混凝土养护1.5~2 h时即具有6 MPa以上的抗压强度,满足拆模要求;粘接介质对管片环向位移的约束效果明显,环氧树脂可作为优良的管片粘接剂;榫槽式接头榫头角度α的理想范围为55°~70°,综合考虑预切槽工艺的可操作性,榫槽式接头深度B的理想范围为6~8 cm。

大掺量橡胶沥青同步碎石封层的试验研究

将橡胶沥青中橡胶粉掺量提升的研究和应用愈发增多,其中大掺量橡胶沥青适用于同步碎石封层的应用场景,可有效起到应力吸收的功能性作用,充分发挥大掺量胶粉具有优异弹性与疲劳特性的特点,大掺量胶粉的橡胶沥青同步碎石封层以层间的抗剪性能为基础,通过研究对比材料性能、用量及路用性能。研究将通理论法和力学-经验设计方法设计同步碎石下封层的配合比,以层间抗剪强度为设计指标,选取斜剪试验进行模拟,进行大掺量橡胶沥青同步碎石封层材料的组成设计试验。并以普通掺量下即18%橡胶沥青制作碎石封层的性能对比,以此为实现大掺量橡胶沥青在同步碎石封层中的应用,解决半刚性基层反射裂缝的问题,实现废旧轮胎的高质化、高效化再利用进行基础技术储备。试验结果显示:基于力学-经验法或理论法均可以设计出性能更优良的大掺量橡胶沥青同步碎石封层,两者差异不大,相对18%橡胶沥青制作碎石封层,大掺量橡胶沥青同步碎石封层具有很高的抗拉强度、抗剪强度和动稳定度。

花岗岩类水泥稳定级配碎石基层混合料配合比设计方法研究

针对水泥稳定级配碎石混合料配合设计方法的不足,引入混合料目标级配的概念,提出填充料、嵌挤料、骨架料等配合比设计专用名词。以广东省普遍应用的水泥稳定级配碎石基层混合料级配范围为基础,采用统计归纳的方法,建立9条运营良好的高速公路花岗岩类混合料填充料、嵌挤料、骨架料等相关通过率与7 d无侧限强度关系,并拟合各强度影响因素与无侧限强度之间的关系(校正决定系数Adj R 2=0.9178),构建了花岗岩类水泥稳定级配碎石配合比设计方法。新的配合比设计方法解决了水泥稳定级配碎石基层混合料级配设计目标不明确、经验要求高、设计工作量大等问题,且可在设计初期预估无侧限强度。

商用车底盘轻量化设计与应用

文章针对国内某商用车企业底盘轻量化技术工程化应用情况进行了总结及分析,分析了国内外底盘轻量化技术及未来发展趋势和面临的挑战,提出目前商用车主要的轻量化技术路线是采用轻质高强先进材料,运用先进优化设计方法以及先进制造工艺相融合的方法,并重点列出该企业在超高强钢车架总成应用、超高强钢前下部防护应用、高强度牌号球铁前接梁应用、高强度材料板簧应用、铝合金板簧支架应用、高效冷却模块轻量化技术应用等方面底盘轻量化工程化应用情况及取得的降重效果,对行业内从事商用车底盘轻量化开发研究的技术人员有一定的工程借鉴价值。

基于支护构件强度折减法的超期深基坑加固设计研究

随着城市化快速发展和土地资源的日益紧张,城市建设中深基坑工程日渐增多。而工程延期、方案变更和施工困难等导致的基坑超期服役问题也伴随出现,这不仅增加建设成本,还带来环境与安全风险。因此,实施有效的二次加固设计至关重要。依托西安某超期深基坑工程实例,采用支护构件强度折减法对锚拉桩、复合土钉墙及悬臂桩三个支护形式的断面进行加固设计,建立深基坑的有限元模型,模拟分析该深基坑加固前后的稳定性及位移。结果表明:采用支护构件强度折减法进行基坑加固设计后,数值模拟结果与实测值吻合较好,基坑的整体稳定性、水平变形及竖向变形均符合规范要求。支护构件强度折减法加固超期地基合理有效。

RSM优化焚烧底灰胶凝材料及安全性评价

为了将生活垃圾焚烧底灰(MSWI-BA)进行资源化利用,基于响应面中心复合试验法(RSM-CCD)研究了不同活性激发方式对经过预处理的MSWI-BA水泥胶砂试块28 d抗压强度的影响.结果表明:活性激发MSWI-BA胶凝材料具有较好的胶凝活性;采用RSM-CCD得到,掺10%MSWI-BA水泥胶砂试块在最佳试验条件下的28 d抗压强度计算值为46.04 MPa,实测值为46.15 MPa,二者符合较好,为MSWI-BA的资源化利用提供了一种解决方法;MSWI-BA胶凝材料的安全性较好,重金属浸出性能满足GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的要求.

水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装结构设计方法研究

对常见防水层材料和层间结合料进行直剪试验 ,采用有限元法对水泥混凝土桥面层间剪应力进行了力学计算和分析 。

3D打印技术在建筑领域的应用

3D打印是一种以数字模型为驱动源,通过逐层打印的方式来构造物体空间形态的快速成型技术。首先介绍了3D打印机的工作原理、应用领域以及发展现状;重点介绍了3D打印在建筑领域中的应用。通过分析3D打印技术在工程建造领域中的应用现状和存在问题,提出了解决思路,最后讨论了目前3D打印应用于建筑领域的优势和前景。

铁道车辆车轮强度设计方法探讨

鉴于目前国内尚无车轮强度的设计计算标准,本文对车轮强度设计方法进行探讨。提出了主动轮和从动轮车轮强度计算的载荷工况和当量静应力及当量疲劳应力计算方法。依据实验数据提出了4种车轮材料的许用应力。根据本文方法编制处理程序并以中国铁路在役客车的KKD型车轮和蓝箭动车主动轮为例,对静强度及疲劳强度进行了计算分析。分析结果表明:本文论述的车轮强度设计方法,计算结果符合实际,具有可操作性。