文丘里型导管对潮流涡轮机作用荷载和转速的影响

为了提高潮流能发电涡轮机的出力,设计了一种新型涡轮机叶片及其文丘里型导管。通过室内水槽试验,研究了文丘里型导管对低速来流的增速作用和对斜向来流的矫正作用,剖析了自由流不同偏流角、文丘里型导管不同长径比和不同面积比对涡轮机转速的影响。从理论上推导出作用于潮流涡轮机上荷载(推力、转矩和径向力)的计算公式,并结合试验结果分析了潮流作用于涡轮机上的荷载随自由流偏流角及文丘里型导管长径比和面积比的变化关系。结果表明,文丘里型导管可显著提高涡轮机的转速,其大小取决于导管的长径比和面积比;在不同偏流角情形下,转速在长径比为1.5~2.0时最大,即导管不宜太长或太短;转速随面积比的增大而增大,在偏流角为30°时达到极大值;转矩和径向力随面积比的增大而增大,但随长径比、偏流角的变化存在临界值,推力则随偏流角的增大而减小;与自由流情形相比,文丘里型导管不仅可以增大潮流速度,同时还具有矫正偏流的作用,从而提高输入涡轮机的功率。

水底隧道饱水地层衬砌作用荷载研究

与山岭隧道所不同,采用矿山法修建水底隧道,二次衬砌将承受很大外水压力,特别是穿越饱水破碎地层时,具有很大的施工风险。以厦门翔安海底隧道为工程背景,针对F4风化深槽地层,研究不同水位条件下,衬砌荷载与排放流量及排放方式之间相关关系。研究得出:当控制排放量为全排条件流量1/3左右时,可卸掉80%外水压力;从环境和经济角度考虑,可将出现拐点折减系数0.2作为水底隧道限量排放的设计基准值;从支护结构体系组成考虑,对于F4强风化深槽破碎围岩,必须施作注浆圈,才可以保证在水压、土压共同作用下衬砌结构安全,结果显示施作注浆圈能够减少衬砌作用荷载30%～40%,提高安全系数几乎一倍;从主体结构受力特征看,水底隧道最不利受力位置在墙脚和仰拱,因此,无论是防水型还是排水型隧道,均应对仰拱形式及支护参数加强设计。

基于实测数据的货车编队荷载作用特征分析

货车编队技术是货运交通智能化的重要研究方向之一。以货车编队的荷载作用为研究对象,在明确货车编队的横向、纵向控制模式的基础上,调研并总结了国内外货车编队的实测项目;基于AUTOPILOT项目的实测数据,分析了货车编队的横向和纵向荷载分布特征,并在此基础上分析了货车编队的轴载作用影响。结果表明:货车编队的轮迹横向分布标准差为7.14 cm,仅为传统货车的1/3,具有明显的“渠化”特征;货车编队在以100 km/h的速度行驶时,车头时距可低于0.8 s,约为相同速度下传统货车的27%;与传统货车相比,货车编队运行轴载作用次数具有“高频”特性,对现有路面结构的抗疲劳性能提出更高的要求。

爆炸荷载作用下型钢混凝土柱的失效时间研究

为了研究爆炸荷载作用下型钢混凝土柱的失效时间,以某建筑工程项目中采用的型钢混凝土柱为背景,利用软件LS-DYNA建立复杂炸药-空气-型钢混凝土柱三维有限元模型。然后通过数值仿真结果与试验数据对比验证有限元模型及其分析方法的合理性和正确性。最后研究了不同轴压比不同爆炸比距离下型钢混凝土柱的失效过程、失效模式和失效时间。通过对典型算例的分析表明,在临近爆炸场内,型钢混凝土柱绝大部分发生严重损伤和彻底失效;只有当爆炸比距离较大和轴压比较低时,才会发生中等损伤;未出现轻微损伤。轴压比对型钢混凝土柱的失效模式和抗爆性能有很大影响,在轴压比从0.40到0.60范围内有利于提高型钢混凝土柱的抗爆性能。型钢混凝土柱的失效时间从18~118 ms,该型钢混凝土柱失效时间的计算公式可以很好地预测型钢混凝土柱的失效时间。

水平荷载作用下螺旋桩基础试验研究

该文选取叶片距宽比存在差异的2种螺旋桩展开水平加载试验,对不同水平荷载等级下螺旋桩桩顶水平位移、竖向位移、桩周土横向及纵向应力展开分别分析,在各级水平荷载施加后5、10、15 min分别进行测量,分别得到2个螺旋桩的荷载及位移关系曲线,可据此判断螺旋桩基础水平加载过程中,荷载及位移、地基应力间的变化趋势。总结出叶片距宽比是水平荷载作用下影响螺旋桩极限承载力的重要影响因素,旨在为水平荷载作用下螺旋桩桩体反弯点位置的判定提供依据。

基于荷载作用的膨胀土工程特性试验研究

为了全面了解膨胀土的工程特性,找出合理的膨胀土工程处理方案,进行了荷载作用下的膨胀试验和收缩试验,得出如下结论:无竖向荷载时,土样膨胀率最大;足够大的荷载可以控制膨胀土的膨胀性;土样的干密度与竖向荷载成正比变化;荷载与土样收缩性相关指标的关系曲线也同样存在控制拐点。

荷载作用下水工混凝土抗冻性能研究

为改善水工混凝土在偏心和轴心受压状态下的抗冻性能,试验设计了一种偏心受压试件以及0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa压应力水平的轴心受压试件,通过快速冻融循环试验,并计算预应力损失,比较分析其抗冻性能。结果显示,试件破坏时的质量损失不明显,并且均达到相对动弹性模量限制;冻融前期,应力水平越高轴心受压试件的抗冻能力越好,而后期则损伤明显较快;偏心受压试件的抗冻性衰减规律与轴心受压基本相似,然而在破坏之前,受压侧边缘发展形成的主裂缝使其抗冻性能快速降低。

列车动荷载作用下基坑开挖及支护技术研究

在明挖法市政隧道下穿铁路工程中,为避免施工影响既有铁路正常运行,常采用临时结构对既有铁路线路架空加固后进行基坑开挖施工,但上部列车振动荷载势必影响基坑开挖,甚至威胁基坑安全。因此,本文在依托安康城区环城干道江北段明挖隧道下穿既有铁路运营线这一工程背景下,采用现场监测结合数值方法反演分析满载列车在不同运行速度下的基坑变形,并提出相应基坑开挖支护措施,研究结论期望对类似动载作用下明挖基坑工程提供一定借鉴意义。

冲击荷载作用后钢框架结构抗火性能探究

荷载的冲击会导致火灾问题发生,并且火灾与冲击荷载的协同作用下,建筑物会遭到不同程度破坏,致使倒塌问题出现概率增大。通过对建筑物的倒塌以及破坏的分析,认为提升钢框架结构抗火性能势在必行。该文即对冲击荷载作用后钢框架结构抗火性能展开深入分析,结合冲击荷载作用后对钢框架结构抗火承载力影响,从多角度出发,提出提高结构抗火性能的对策,旨在为相关从业者提供参考和借鉴。

静态和动态荷载双重作用下的路面沉降分层监测分析

提出静态和动态荷载双重作用下开展路面沉降分层监测分析的方法,利用激光扫描仪获取路面数据,构建路面数据模型;分析静态荷载和动态荷载下的路面沉降色谱,通过概率函数因子加权处理计算双重荷载下路面沉降观测权重;通过静态荷载和动态荷载双重作用下的数值模拟分析,评估道路沉降的趋势和程度。结果表明:此方法在静态荷载下的监测沉降量与实际沉降量误差低于0.02 mm,在动态荷载下的监测沉降量与实际沉降量误差低于0.04 mm,可为不同的荷载情况(静态和动态)道路沉降量监测提供依据。

自立式钢制放散管风荷载作用下应力分析

放散管是一种专门用来排放管道内部空气或燃气的装置,为了保证放散管在风荷载、地震荷载等条件下的稳定性,设计时,要对放散管在几种不同工况下的受力进行计算,其中风荷载对放散管的稳定性影响很大。GB50135规范中采用等效静力风荷载作用来对高耸结构进行计算,但是由于风荷载具有很强的随机性,采用等效静力风荷载进行风载荷计算是否符合实际工况需要进一步讨论。本文分别根据GB50135规范采用等效静力风荷载和利用ANSYS分析软件采用脉动风荷载对自立式钢制放散管进行风荷载计算,对计算结果进行分析,确定更符合实际工况的加载形式,以便对放散管风荷载计算起到积极的作用。

腐蚀-荷载耦合作用下耐候桥梁钢及其焊接节点性能劣化研究进展

耐候钢以其可免涂装使用的优越性被广泛应用于桥梁工程,并且是我国钢桥领域将来一段时间大力发展的重要方向。近年来,随着耐候桥梁钢的广泛应用,耐候钢桥焊接节点的腐蚀与疲劳断裂问题也日益突出,这在一定程度上严重影响了耐候钢桥服役性能。因此,迫切需要开展耐候桥梁钢焊接节点腐蚀力学行为与性能劣化预测方法的研究。基于桥梁实际服役工况,耐候钢往往会受到腐蚀-荷载的耦合作用,故全面系统研究腐蚀环境与荷载耦合作用下耐候桥梁钢焊接节点腐蚀行为,量化导致其力学性能劣化的应力腐蚀损伤与疲劳损伤显得尤为重要。通过分析评价国内外关于耐候钢及其焊接节点腐蚀力学行为、腐蚀演化过程模拟与力学性能劣化评估方法的研究现状,建议了针对耐候桥梁钢及其焊接节点性能研究亟待解决的问题,同时介绍了当前的研究新进展,为耐候钢桥相关研究工作的开展指明了方向,旨在消除我国桥梁设计与建设单位对于耐候钢长期性能所存的疑虑,推动耐候桥梁钢在全国规模化应用进程,为今后我国耐候钢桥建设和维护发挥更积极的作用。

风荷载作用下输电铁塔承载性能建模分析

为了明确风荷载对输电铁塔承载性能的影响,通过建模分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。应用ANSYS有限元软件自底向上建立输电铁塔有限元模型;选取节点耦合方式模拟联结螺栓,设置输电铁塔转动的约束条件;结合输电铁塔中钢材的非线性特征,分析钢材出现塑性变形情况时的应力状态;计算输电铁塔风荷载与风振系数,分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。模拟结果表明,该模型可将风荷载标准值平均分配至不同塔段节点上,能够有效分析风荷载对输电铁塔承载性能的影响。风荷载作用造成输电铁塔整体弯曲变形;施加的风荷载越高,输电铁塔抵抗结构变形的水平越差;风向为60°时,输电铁塔高度位移变化最大,极限承载力最小。

地震荷载作用下深厚饱和砂土中桩动力特性试验研究

以某工程为依托,进行1∶20比例缩尺2×1桩基模型振动台试验,输入与当地地震设计反应谱接近的3种地震波,研究深厚饱和砂土场地条件下砂土-桩基-结构动力相互作用响应规律。试验再现液化宏观现象,研究表明:深厚饱和砂土场地对地震波高频部分过滤作用显著;随着地震动强度增大,场地液化程度提高,结构水平运动由高频向低频移动,频带范围变宽。同时,上部结构水平运动放大系数由4.56降低至2.75,但该效应对承台不明显;上部结构及承台在加载过程中相互影响,上部结构对承台的影响较大;砂层中部(距土体表面8D处)桩身弯矩相对于桩顶弯矩对输入地震波峰值加速度敏感度更高,随砂层液化程度增大而显著增大。

考虑变荷载与非达西渗流的软土一维非线性固结分析

为研究变荷载作用下软土的一维非线性固结特性,通过引入新的一维非线性压缩模型,推导出变荷载作用下考虑非达西渗流的饱和软土地基一维非线性固结方程。基于有限差分法求解,并通过与半解析解结果对比分析,验证了其合理性与可靠性。根据该固结方程的解答,详细讨论了非达西渗流参数(m和i 1)、土体初始压缩系数、压缩指数与渗透指数的比值以及加载速率与加载形式对土体固结的影响。结果表明:随着非达西参数(m和i 1)及压缩指数与渗透指数的比值的增大,土体的固结速率减慢;土体初始压缩系数越大,土体的固结速率越快;荷载的加载速率越快,土体的固结速率就越快;与已有模型相比,引入的新模型无需测量土体的初始有效应力,可更加方便地应用于工程中。

动荷载作用下地下工程破坏机理及防护对策专题介绍

随着经济的发展和施工水平的提高,能源矿山、隧道、水利水电、防护工程等一系列设施的规模日益扩大,并呈现出从地上到地下转移的趋势。地下工程的安全关系到国民的生命财产安全,是国家安全的重要组成部分。当遭受爆炸、地震等动荷载作用时,结构毁伤(整体破坏、局部冲切、震塌、层裂等)、地质灾害(岩爆、工程性地震等)等严重威胁了地下工程的安全。

大直径圆形煤场荷载作用及其组合研究

运用数值模拟分析方法和理论推导,结合实测数据,提出大直径圆形煤场堆煤荷载、温度作用、地震作用的计算方法和经验数据参考,并对分项荷载提出基于承载力和正常使用极限状态下的荷载组合,以便为数值分析提供输入依据,并将分析所得的各项荷载作用线性叠加形成总内力,确保圆形煤场结构的安全可靠。

盐溶液与荷载耦合作用对水工混凝土性能的影响

以损伤力学为基础,采用超声波法和弹簧加载系统试验测试氯盐、硫酸盐、弯曲荷载复合因素作用下,水工混凝土的冻融损伤特点和变化规律。试验表明:弯曲荷载会改变水工混凝土的破坏形式,加速冻融损伤破坏,破坏特征呈突然的脆性破坏,而5.0%硫酸盐+3%氯盐、5%硫酸盐和3%氯盐溶液可在一定程度上减缓冻融损伤。

基于整体耦合模型的地震、风浪联合作用下导管架基础海上风机耦合运动响应研究

海上风机结构面临复杂的海洋环境荷载,文章推导了包括地震荷载作用下的导管架基础海上风机结构的整体耦合分析理论,以NREL 5MW风机作为研究对象,基于整体耦合分析理论,通过FAST V8建立了导管架基础海上风机模型。通过对模型进行自由振动衰减测试,得到了结构的基频,并对结构施加El-Centro地震波并同时施加风、浪同向作用于风机结构,探讨了风、浪、地震联合作用下,导管架基础海上风机结构的运动响应。分析结果表明,由于地震作用会激发结构的高阶模态,对导管架风机结构设计时,应重点关注额定风速下导管架风机的运动响应,防止其响应值过大,导致风机结构发生破坏。

荷载作用下混凝土的碳化深度

通过养护28 d和90 d混凝土的快速碳化实验,研究了未加载混凝土的碳化经时模型;在不同荷载率(25%和50%)下和不同养护龄期时研究了混凝土的抗碳化能力.结果显示:未加载混凝土的碳化经时模型符合指数关系;施加荷载后混凝土的抗碳化能力显著劣化,而延长养护龄期可提高混凝土的抗碳化能力.