半埋管能源桩温度传播特性现场试验及Matlab数值模拟

依托浙江某工程路段,针对一种特殊的半埋管能源桩开展现场试验,通过对桩身及桩周土体温度等进行监测,研究了热水循环作用下能源桩的温度传播特性。发现温度荷载作用下桩体温升沿桩长方向先增大后减小,桩体埋深较深处的换热效率更显著。后通过Matlab模拟出不同桩深处距桩中心不同位置处土体温度值,桩侧临近范围内土体升温显著,因此在实际应用中需要考虑热温度循环对土体热传递特性和力学性质等物性参数的影响。结果表明:热水循环48 h,对距桩中心1 m(2.5D,D为能源桩直径)范围内土体温度有一定影响。延长模拟时间至一年有效工作时间,对土体温度场的影响范围可达2.8 m(7D)。

冷水循环作用对半埋管能源桩承载特性影响试验研究

能源桩系统是一种新型节能环保的桩基础形式,主要是将地源热泵系统和桩基础结合而形成。针对半埋管能源桩开展了冷水温度循环作用下能源桩的承载特性变化规律研究,发现桩周土体温度、桩身温度、桩身轴力、桩侧摩阻力等随温度减小的变化规律。桩身温度变化最大影响范围为100 cm,随着深度的增加逐渐减小。冷水循环后桩身温度减小的幅度从上至下呈先减小后增大的趋势,说明在地基深处桩土热传递效果更加明显。研究表明,冷水作用下半埋入能源桩存在桩两端向中间收缩的情况,且收缩中心点位于埋管位置的下半部分。

考虑地下水位影响的碱渣土地基半埋混凝土内氯离子传输试验研究

关于碱渣土地基环境下钢筋混凝土结构耐久性问题,尚未见相关研究成果,是有待研究的课题。为探究碱渣土地基混凝土内氯离子传输规律,本工作模拟真实碱渣土地基及地下水侵蚀环境,设计了三种地下水位-0.2 m、-0.5 m、-0.8 m,开展半埋于碱渣土地基的混凝土氯离子自然扩散试验,探究不同地下水位环境下混凝土地表吸附区及地下区域的氯离子分布规律。结果表明,地表吸附区由于其蒸发浓缩及毛细作用,氯离子浓度高于地下区域。氯离子浓度随地下水位的变化呈现较大差异,地表吸附区氯离子浓度随地下水位的升高呈下降趋势,地下区域地下水位的影响主要体现在试件与水位的相对位置,地下水位以下区域氯离子浓度高于地下水位以上区域。在此基础上,探究碱渣土地基半埋混凝土内氯离子传输机理,基于Fick第二定律定量研究了地下水位对表面氯离子浓度及扩散系数的影响,建立考虑地下水位影响的氯离子传输时变模型,通过与实测结果对比印证了模型的正确性,本模型可为实际工程中定量评估不同碱渣土侵蚀环境下混凝土内氯离子浓度以及服役寿命预测提供技术支持。

深圳岗厦北综合交通枢纽大尺寸钢管混凝土半埋 入式柱脚性能试验研究

深圳岗厦北综合交通枢纽位于地下空间资源紧张的城市核心区,规模巨大且荷载工况复杂,核心换乘区设有51.2m×48.0m的无柱超大跨中庭。为解决由场地条件限制导致的柱脚埋深不足问题,结合已有研究成果和工程实践经验,依托深圳岗厦北综合交通枢纽,提出并设计了半埋入式钢管混凝土柱脚节点。为检验节点可靠性,通过1/5大比例缩尺模型试验结合数值分析研究了轴力、剪力和弯矩共同作用下的半埋入式柱脚节点的力学响应,分析了柱脚内部的应力分布规律,揭示了同时设置环板和栓钉作为抗剪连接件时的工作机理。分析结果表明:设计荷载工况下,钢管混凝土柱轴力主要通过环板和柱脚底板传递,弯矩主要通过钢管侧壁承压传递;环板埋深较浅时可以获得较高的传力效率,但其下部混凝土易出现应力集中;钢管侧壁栓钉在埋置深度范围内均能够较好地发挥抗剪作用。承台下部桩基布置合理,设计荷载工况下未见承台冲切破坏特征、节点整体处于弹性工作状态;1.2倍设计荷载工况下节点刚度仍未见明显退化,节点混凝土未出现压溃或剥落,表面无可见裂缝发展,各关键位置钢材应力低于材料强度。设置环板和栓钉作为剪力连接件的半埋入式柱脚可以实现对钢管混凝土柱的可靠嵌固,提出的采用抗剪环板加强的钢管混凝土半埋入式柱脚节点设计与构造方案合理可行,满足结构安全要求。

应用于高精度LCR数字电桥的半埋嵌铜片高频板工艺研究

LCR数字电桥是智能元件参数测量仪器。作为计量工具,对仪器的精度有较高要求,相应地所使用的PCB也有更高要求。本文研究了LCR数字电桥使用的半埋嵌铜片PCB,包括半埋嵌铜片设计方式、半埋嵌铜片的定位、铜片焊接工艺、薄高频芯板焊接铜片后水平线过机方法等。重点分析了多层高频材料层压时的易出现的问题和解决方案,完成了高精度LCR数字电桥多层高频板制作。

考虑土塞效应的半埋入式管桩水平振动动力阻抗解析解答

基于Novak平面应变理论,综合考虑半埋入式管桩土塞效应的影响,建立了层状黏弹性土中半埋入式管桩水平振动分析模型。通过引入势函数法和分离变量法分别求出了桩侧土和土塞部分的频域解析表达式,进而利用桩‑土耦合条件以及传递矩阵法推导出层状土中半埋入式管桩桩顶水平阻抗的解析解答,将所得解进行退化并与已有理论解进行对比,以验证其合理性。在此基础上,通过进一步参数化分析分别探讨了桩‑土各参数对桩顶水平动力阻抗的影响规律。研究结果表明:随着埋入比的增大,桩顶水平动刚度和动阻尼幅值均增大;随着表层土体弹性模量的增大,半埋入式管桩桩顶水平动刚度和动阻尼幅值增大,而桩周土中、下层土体的此种影响可忽略;随着土塞高度的减小,半埋入式管桩桩顶水平动刚度幅值减小,而桩顶水平动阻尼幅值则增大。

上拉式悬挑脚手架半预埋式螺栓安装的施工工艺

在高层建筑施工中,上拉式悬挑型钢脚手架的应用已经十分普遍,目前常规做法采用螺栓贯穿结构将型钢固定在混凝土外墙上,但其施工过程中容易出现螺栓孔位置渗漏等问题。对此,介绍采用半预埋式螺栓安装施工工艺,通过工程实际应用,阐述了该工艺的原理、工艺流程及操作要点、施工过程的安全问题及解决措施,并对该工艺进行了效益分析。结论认为该工艺能够降低成本、提高施工质量,达到了绿色施工和高效建造的要求。

青海氯盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究

文章在现场调查的基础上,针对青海察尔汗盐湖至格尔木高速公路上使用的混凝土进行氯盐快速腐蚀试验和氯离子测试实验。试验结果表明:混凝土相对动弹性模量先上升后下降;混凝土吸附区氯离子的分布规律为先随着距表层距离的增加而增加,在0.75cm处达到最大值,之后随着距表层距离的增加而下降。结合半埋状态下混凝土各部位和周围盐渍土之间的离子交换传输机理,以及氯离子的腐蚀机理,对半埋混凝土状态下钢筋混凝土的使用寿命进行了预测。结果表明:半埋状态下混凝土和周围盐渍土之间的离子交换机理是外部"蒸发-浓缩"和毛细管吸附,内部为扩散;氯离子在半埋混凝土靠近表层处浅层区域的传输机理主要是毛细管吸入,深层区域为扩散;钢筋混凝土腐蚀的主要原因是氯离子使钢筋表面钝化膜破坏,形成腐蚀电池并产生孔蚀,随着铁锈体积增大,导致混凝土保护层开裂。最后,研究得出的青海氯盐渍土地区的半埋钢筋混凝土使用寿命和钢筋保护层厚度之间的关系与调查结果基本一致,说明了文中的寿命预测方法的合理性。

均质土中半埋入变截面桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中半埋入变截面桩的桩顶速度导纳,然后利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较半埋入缩颈桩、半埋入扩颈桩与半埋入完整桩的速度导纳和反射波,分析缺陷类型和长度、缺陷埋深和程度对速度导纳和反射波的影响,并进行缩颈-扩颈桩与扩颈-缩颈桩的桩顶速度导纳和反射波曲线的对比。结果表明,桩侧介质变化对桩顶速度导纳和反射波的影响小于桩身缺陷。

均质土中半埋入完整桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,研究均质土中半埋入完整桩在半正弦脉冲激振力作用下桩顶的频域及时域响应,并与全埋入完整桩作对比,进一步分析外露桩长、土性参数对桩顶速度导纳和反射波的影响.结果表明:半埋入完整桩的速度导纳有大波峰夹小波峰的特征循环,相邻大波峰之间频率差反映外露桩和入土桩的长度;桩侧土刚度越大,反射波曲线整体向下偏移量也越大.

半吻合、半埋入法桥接周围神经缺损的实验研究

目的 :介绍半吻合、半埋入法用骨骼肌桥接周围神经缺损的新方法。方法 :首先于骨骼肌上在选定肌桥的两端各做一“丁”字形切口 ,横切口与肌桥长轴垂直 ,纵切口则与其平行 ,深度以能将神经断端埋入为宜 ,然后 ,将神经远、近端分别埋入相应的两个纵切口内 ,神经断端浅部一半的神经外膜与横切口处的肌外膜对齐 ,并做缘对缘吻合 ,纵切口处的肌外膜彼此吻合。结果 :手术难度降低 ,时间缩短 ,吻合牢靠。神经纤维于肌束间隙、外膜下顺利通过肌桥与远端吻合 ,功能得到恢复。结论 :半吻合、半埋入法是用骨骼肌桥接周围神经缺损的理想的新方法。

成层土中半埋入完整桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下成层土中半埋入完整桩的桩顶速度导纳和相位,然后利用Fourier逆变换和卷积定理求得瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应.比较均匀地基、上软下硬(上硬下软)两层地基、软夹层(硬夹层)三层地基的桩顶速度响应,进一步分析土体剪切模量、上覆土层厚度、软(硬)夹层厚度对桩顶速度导纳、相位和反射波的影响.结果表明:土体剪切模量及土层厚度对桩顶速度导纳、相位以及反射波影响很大.

硫酸盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究

青海是中国第三大盐渍土地区,自然环境条件恶劣,混凝土结构腐蚀严重,且目前对于硫酸盐渍土地区混凝土耐久性的研究尚不完善。在现场调查的基础上,针对青海察格高速上使用的普通混凝土进行硫酸盐快速腐蚀试验,并通过XRD、SEM等技术手段研究了在不同的土壤环境下的腐蚀机理,结合半埋状态下混凝土各部位和周围盐渍土之间的离子交换传输机理,对半埋混凝土状态下混凝土的使用寿命进行了预测。结果表明:硫酸盐离子在半埋混凝土靠近表层处浅层区域的传输机理主要是毛细管吸入,深层区域为扩散;通过微观试验发现,硫酸盐在混凝土浅层区域的腐蚀破坏为物理结晶破坏,深层区域为化学腐蚀,且半埋混凝土吸附区破坏的主要原因为化学腐蚀;基于快速腐蚀试验对盐渍土地区半埋混凝土进行的寿命预测和青海盐渍土地区未经任何处理的半埋混凝土的寿命基本一致。

软基上半埋式泵站地震反应分析

基于南水北调东线工程皂河泵站软基上建站特点,建立了结构～桩～地基的三维有限元动力分析模型,研究了软基上半埋式泵站动力分析方法,分析了泵站结构的动力特性和8度地震下结构的动力响应。研究成果为工程设计与施工提供了科学依据,并为同类结构的抗震设计提供了有益的参考。

半埋热油管道传热研究

受飓风、暴雨、泥石流等恶劣天气的影响,埋地管道可能局部处于半掩埋状态。目前半埋管道传热计算多采用"线性插值"模型。建立了半埋热油管道的流(空气水)—管—土耦合传热机理模型,并利用数值模拟手段对不同条件下管道的传热特性进行了研究。结果表明,管道的总传热系数、出口温度和土壤蓄热量与管道的相对埋入面积呈明显的非线性关系;线性模型与机理模型的计算结果在趋势与数值方面均具有较大偏差;管道刚好完全掩埋时与完全不掩埋时相比,总传热系数出口温度的差异较大,且管径越大,差异越显著;当环境流体的温度较低时,管道出口温度对相对埋入面积更敏感。

分形地面与半埋矩形截面目标复合电磁散射FDTD研究

采用一维带限分形函数模拟实际的粗糙地面,应用时域有限差分法研究了一维分形地面与半埋矩形截面目标复合电磁散射特性,得出了复合散射系数随散射角变化的曲线,分析了分形地面粗糙度参数、土壤介电参数、目标几何参数等对复合散射系数的影响,得到了分形地面与半埋目标复合电磁散射的特性。数值计算结果表明复合散射系数受地面粗糙度参数影响明显,目标表面散射波对表面镜反射方向复合散射系数影响较大。

节水灌溉及PVC半固定地埋管在喷灌设备中的发展趋势及应用

发展农用节水灌溉,成为缓解我国水资源紧缺矛盾的重要选择。我国喷灌设备虽然在性能水平和质量上与国际先进水平有较大差距,但由于生产成本、关税等原因,国产设备在价格上仍有较大优势。本文阐述了国内外的喷灌设备及PVC地埋管在喷灌中的现状与发展趋势,应加快我国传统喷灌设备的更新与换代,开发适合我国国情的新型喷灌设备。

半埋式海底管道周围海床瞬态液化稳定性研究

为研究波浪荷载作用下半埋式海底管道周围海床的瞬态液化稳定性,通过动量源函数法进行数值造波,以LSM法追踪波浪自由液面,利用有限元法求解海床控制方程,建立了波浪-海床-半埋式海底管道相互作用的二维数值模型.将求解的波浪模块中的海床表面压力作为海床模块的边界条件,得到海床中的超孔隙水压力及有效应力,研究了回填高度及波浪特性对半埋式海底管道周围海床稳定性的影响.研究结果表明:波浪特性对半埋式海底管道周围海床瞬态液化稳定性影响较大,管道底部海床瞬态液化深度幅值随波高及波浪周期增大而增大;当波高为3 m、波浪周期为10 s时,管线底部海床液化深度可达0.92 m;当回填高度大于临界回填高度时,管道底部海床不会发生瞬态液化现象.

半埋藏式钢衬钢筋混凝土压力管道钢筋应力计算

将半埋藏式钢衬钢筋混凝土压力管道简化成拱结构,利用结构力学方法求出结构内力,再用材料力学方法求出钢筋的应力σN;按受弯构件正截面承载力计算方法求得σM,由此得到钢筋的应力σM=σN+σM。计算方法有一定可靠性。

盾构高压输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构研究

目前高内水压力的输水盾构隧洞基本是采用分离式双层衬砌结构,是当前最安全的结构模式,但不一定是最合理的。该文提出了一套盾构输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构,该种衬砌结构为:盾构管片外衬、钢管内衬、内外衬间不全部填充自密实混凝土及软垫层设置于内衬钢管外表面。基于新型半埋式钢管复合衬砌结构,利用ABAQUS有限元分析软件,分析了不同自密实混凝土填充程度,不同软垫位置等条件下,钢管内衬应力,填充自密实混凝土应力及外衬盾构管片的变形。根据计算结果,新型半埋式钢管复合衬砌结构,可以有效控制盾构外衬的变形及自密实混凝土的应力。同时,半埋式钢管复合衬砌受力明确,且有利于隧洞排水,可为高压输水隧洞结构设计提供参考。