A Two-step Design Method for Shaft Work Targeting on Low-temperature Process

In low-temperature processes, there are interactions between heat exchanger network(HEN) and refrigeration system. The modification on HEN of the chilling train for increasing energy recovery does not always coordinate with the minimum shaft work consumption of the corresponding refrigeration system. In this paper, a systematic approach for optimizing low-temperature system is presented through mathematical method and exergy analysis. The possibility of "pockets", which appears as right nose section in the grand composite curve(EGCC) of the process, is first optimized. The EGCC with the pockets cutting down is designed as a separate part. A case study is used to illustrate the application of the approach for a HEN of a chilling train with propylene and ethylene refrigerant system in an ethylene production process.

盾构始发与接收对工作井围护结构的影响研究

[目的]一般情况下,盾构机均在盾构工作井主体结构施工完成后才进行始发或接收,由于诸多因素的限制,往往需要考虑盾构工作井主体结构尚未施工时进行盾构始发或接收的情况,因此需研究盾构始发与接收对盾构工作井围护结构的影响。[方法]以成都地铁某标准地下三层岛式车站为例,研究盾构工作井在未施作主体内衬结构状态下实现盾构始发与接收时的围护结构受力及变形情况,并分析了盾构始发与接收对围护结构稳定性的影响。[结果及结论]研究结果表明:无内衬状态工作井盾构始发与接收时,围护结构桩体水平位移最大值及弯矩最大值均发生在盾构工作井端墙中跨第4道钢支撑处,围护结构剪力最大值发生在盾构工作井端墙中跨底板处;当盾构工作井未施作主体内衬结构时,围护结构桩体变形及受力均有所增大,但其位移及力学指标均满足规范要求;围护结构在剪力及弯矩作用下能够满足承载能力及强度要求;无内衬状态下的工作井盾构始发与接收可提高施工效率,有效节省工期,节约工程成本。

管道顶进用装配式圆形工作井承载性能研究

近年来装配式建筑正逐步应用在地下管道工程中,为了研究管道顶进用装配式圆形工作井的承载性能,结合现场监测的顶管顶进力情况,采用三维有限元方法对装配式圆形工作井的井片混凝土以及连接螺栓进行了受力分析。研究结果表明:通过在管壁涂刷润滑剂、采用触变泥浆进行压浆等减阻措施可以明显降低顶进力荷载,甚至可以使其达到设计值的50%以下;装配式圆形工作井在顶进力荷载的作用下,螺栓受拉情况不明显,仅后座墙位置的井片外侧混凝土呈明显受拉,设计中需要关注,必要时需对该部位制定加固方案;粘贴钢板加固方案相对于粘贴CFRP加固方案具有材料利用率更高、加固效果更加明显的优势。研究成果可为推广装配式建筑在管道工程中的应用提供理论依据和参考借鉴。

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题,通过开展室内缩尺模型试验,研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应,并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用,探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明:在超大地面荷载作用下,盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大,以受压的形式承担了大量的荷载效应,导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移,进而在围护结构底部发生失稳,导致整体破坏;主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力;通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量,由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。

基于SolidWorks电动滚筒右法兰轴设计

用SolidWorks为平台,建立右法兰轴实体模型,并用Simulation对实体模型进行有限元静力分析和模态分析,得到应力、位移分布规律,找出危险截面所在,计算出固有频率,避免其在工作时发生共振,为右法兰轴设计提供理论依据。

地下工程预制梁钢筋骨架安装与成型技术研究

预制梁钢筋骨架技术可提高地下工程的施工效率和质量,但是也面临着技术标准不统一、设计与制造的一体化、运输和安装、质量控制和监测、经济可行性等多种问题和挑战。在此背景下,本研究以南京市建宁西路过江隧道江南工作井环梁施工项目为依托,介绍了基坑预制环梁钢筋骨架技术,并针对工作井第2~8道环梁开展了相关研究,取得了一系列研究成果,包括超长预制环梁钢筋骨架吊装施工、吊装方案的计算和选择以及拼接标准的制订等,为地下工程预制梁钢筋骨架技术的发展提供了参考。

软硬交替地层超深竖井围护结构受力和变形特性

研究区地层条件以“硬岩”(泥质粉砂岩、岩屑砂岩)与“软岩”(泥岩)互层为特征,形成了明显的软硬交替地层,使竖井的受力与变形尤为复杂。采用Flac3D数值模拟方法对竖井开挖施工全过程进行研究,详细分析了施工过程中圆形地连墙和内衬的受力及变形特性,结果表明:1)在基坑开挖过程中,当开挖深度高于或处于“硬岩”时,地连墙在该软硬分界面位置处产生反弯点,向坑外发生弯曲变形,而当坑内“硬岩”被挖除后,整体向坑内产生水平位移。2)地连墙的环向应力和水平位移变形规律为“E”型,地连墙的最大环向应力和水平位移总是集中在“软岩”深度范围内,而在“硬岩”深度范围内环向应力和水平位移最小;同时,地连墙的最大弯矩总是出现在软岩岩层交界面深度附近。3)内衬的环向应力和水平位移变形规律为“阶梯”型增长,但在“硬岩”深度处出现减小;内衬受坑内岩体隆起影响明显,最大弯矩总是出现在内衬底部,同时向坑外产生位移。

巴拉卡德锰矿竖井抛渣治水技术研究

井筒被淹没以后,井筒内水位达到静态平衡,在井口以下280 m处,井筒直接淹井深度高达400 m,先进行抛渣11 m,再追排水到抛渣面,在抛渣面浇筑混凝土止浆垫,进行工作面注浆,涌水量由313~500 m^(3)/h,减少到3 m^(3)/h,实际消耗20~40 mm石子810 m^(3),消耗水泥302 t,注浆治水实际工期95 d。

丘卡卢-佩吉铜金矿L2竖井防治水技术研究

针对丘卡卢-佩吉铜金矿L2竖井涌水量大的情况,L2竖井先后进行了2次工作面注浆,探注位置分别在497.5~554.5 m和550.2~625.2 m,掘进50 m,最大涌水量由原来65.00 m^(3)/h,减少到12.00 m^(3)/h,并且对2次壁后注浆的特殊情况进行了针对性处理,涌水量由23.00 m^(3)/h,减少到4.00 m^(3)/h,注浆治水效果明显。

某磷矿立井井筒掘进防治水优化分析

某大型磷矿立井井筒掘进过程中遇灯影组白云岩含水层,存在水文地质条件复杂、涌水量大、井筒建设施工困难等问题。采用地面、工作面预注浆,对井筒浇注接茬处细小水点采用壁后注浆综合治理措施;采用现场注浆试验,对注浆工艺参数进行优化研究,从+616 m工作面开始调整孔间距、钻孔角度,将钻孔数量由21个调整为23个,同时将开孔角度调整为4°,调整后开孔间距0.74 m,终孔间距2.13 m,落孔圈径14.966 m。结果表明,一序孔单孔注浆量更大,二序孔涌水量降低了82%;对细小裂隙进行封堵,减小工作面涌水量,改善工作面作业环境,获得了较好的注浆堵水效果,为类似大水矿山提供参考。

考虑游隙变化的圆柱滚子轴承疲劳寿命分析

针对传统的轴承寿命计算方法难以探究工作径向游隙对圆柱滚子轴承寿命的影响问题,提出了一种圆柱滚子轴承工作游隙的理论计算模型和考虑工作径向游隙的轴承寿命计算模型。首先,研究了过盈配合、离心力、温度、径向载荷、动压润滑油膜对径向游隙的影响机制,建立了圆柱滚子轴承工作游隙理论计算模型;然后,根据轴承工作游隙理论计算模型,将最大滚动体载荷与轴承工作游隙联系起来,建立了考虑工作径向游隙的轴承寿命计算模型;最后,以SFW250-8/850卧式水力发电机主轴上的圆柱滚子轴承SKF N324为研究对象,针对标准中定义的五个原始径向游隙组,根据轴承工作游隙理论计算模型计算得到了五个工作径向游隙组,再根据考虑工作径向游隙的轴承寿命计算模型,分析了五个工作径向游隙组的载荷分布和寿命,以此确定最佳工作游隙组,模型结果与ISO/TS 16281:2008计算结果、RomaxDesigner仿真结果作对比,验证了计算模型的可靠性。研究结果表明:过盈配合对轻载和中载条件下轴承的径向游隙影响最大,变化量分别为-30.768μm和-16.413μm;温度对重载条件下轴承的径向游隙影响最大,变化量为-16.866μm;轻载工况下游隙值为-43μm时,承担载荷的滚子数量为9个,寿命达到最大值48187 h,径向游隙的变化会影响轴承接触应力分布和受载滚子数量,进而影响轴承的寿命,不同载荷下轴承的最佳工作游隙值不同;轴承寿命计算模型的计算结果与ISO/TS 16281:2008的计算结果误差为3.48%,与Romax仿真结果误差为4.71%。该模型更贴近实际工况,可为轴承设计提供参考,并可根据实际工况选择合适的游隙来延长轴承使用寿命。

市政供热领域矩形顶管沉井设计分析

随着顶管沉井在市政供热顶管工程得到普遍应用,沉井(也叫工作井)结构设计的合理与否直接影响整个顶管工程的安全与质量,从而决定整个供热管网的质量安全。从尺寸、承载力、构造等方面系统地对矩形工作井的设计过程进行了详细介绍,对广大设计人员进行工作井结构设计具有一定的参考价值。

采掘交替工作面通风系统的优化及模拟网络解算

为解决随着工作面深入和采掘工作面数量增加所导致的通风量与需风量不相符的问题,在对煤矿通风阻力测定的基础上分析当前通风系统所面临的的实际问题,并结合现场条件提出了8套优化方案;而后基于通风系统优化网络解算模块对不同优化方案的效果进行模拟分析,得出了在通风容易和困难时期对应的改造方案。

混烧式机械化石灰竖窑生产技术研讨

介绍了混烧式机械化竖窑的工作原理,从碳酸钙的分解、原燃料粒度与煅烧时间和煅烧温度的关系等方面进行阐述,从生产质量控制与原燃料的成分等工艺要求进行生产研讨,最终将产品质量提高了一个档次,降低生产成本约286.22万元,增加销售收入约941万元。

基于高频探地雷达的服役期超深电力隧道工作井结构损伤检测方法研究

软土地区的超深电力隧道工作井承受着巨大的水土压力和荷载,同时面临着复杂的水土环境与电磁干扰等多重不利因素,采用常规巡查手段很难在早期发现工作井结构的损伤与病害,从而给工作井结构的正常服役和安全带来了极大的挑战。以上海杨树浦电厂越江隧道1号工作井为研究对象,采用同济大学自主研发的高频探地雷达对该结构长期存在的渗漏问题进行了全面细致的检查。通过对雷达数据进行去噪和解析,分析了结构病害的产生原因及后续的封堵和修复措施。研究结果表明,该高频探地雷达能够较好地捕捉到地下结构的脱空腔体与地下水分布情况,为后期的维修工作指明了方向,还可为今后类似的结构病害检测提供借鉴。

步进式和栈桥式模板台车在冻结斜井工程中的应用

在升富矿冻结副斜井井筒施工建设过程中,为解决深长冻结斜井掘进排矸与内外层井壁浇筑混凝土时相互干扰问题并提高其整体质量,采用改进型步进式模板台车进行外壁浇筑。同时,利用新研制的栈桥式整体模板台车及施工技术实现内壁全环整体一次性浇筑成型,为掘进排矸与内外层井壁施工创造了平行作业条件。这种方法不仅实现井筒内壁无纵向施工缝,还提高了井筒的整体性和封水性,在深长冻结斜井的掘进支护方面具有借鉴意义。

盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响,以某盾构隧道工作井为依托工程,通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型,基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式,提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法.通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析,并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为,基于工程实例形成了盾构近接控制原则.研究结果表明:1)工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大,且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内,盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响;2)总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主,占比分别约1/3和2/3,同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计;3)总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致,验证了计算方法的合理性,同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右,在盾构接收施工中应予以重视;4)基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果,在工程接收关键区间(10~0环)中采取了“低推速”接收原则,保障了盾构的安全接收,可为同类工程提供参考.

江阴靖江长江隧道工作井底板混凝土自防水技术与应用

江阴靖江长江隧道是内地最大直径的盾构隧道,其始发工作井底板宽53.6 m,长28 m,厚1.5 m,抗裂防水要求高,但这种一次性现浇大体积混凝土面临着突出的收缩开裂问题。基于多场耦合机制开裂风险评估,从材料与工艺措施两个方面来降低混凝土温度、全过程补偿混凝土收缩变形,实现了对混凝土抗裂性能的精准调控。试验结果表明,混凝土7 d绝热温为43.1℃,且1、7 d比值为48.6%,28 d自生体积膨胀变形202.4με,构件混凝土温升值降低了4℃,温升阶段单位膨胀变形增加了231.2%,单位温降收缩变形减小了15.2%。炎热气候按方案施工的工作井底板混凝土未出现收缩裂缝,达到预期目标。

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80~140 m,该层砂岩硬度较高,裂隙发育,但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点,水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层,采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用,取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式,在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时,可保证治理效果,具有较高的实用性。

葫芦素煤矿主井井塔结构设计研究

结合我国煤矿矿井生产规模提高,提升能力加大,提升设备增多的现实背景,介绍了内蒙古葫芦素煤矿主井井塔的结构设计要点,提出了冻融法施工井筒的井塔其桩基设计注意事项,分析了设计过程中对于荷载工况、工况组合的要求及软件计算技巧,总结了双提升机钢筋混凝土井塔结构体系设计、墙体稳定性验算、提升设备基础梁设计、楼板设计、结构共振控制方法。