考虑衬砌截面协调变形约束的既有隧道受盾构下穿施工影响的Fourier能量变分解

目前关于新建盾构开挖诱发既有地铁隧道变形的理论研究,大多将既有隧道简化为不含接头的Euler-Bernoulli梁,而忽视了衬砌截面的剪切变形与管片接头的局部刚度削弱。此外,既有地基模型理论较少考虑衬砌管片与接触土体的协调变形约束。首先,采用Loganathan-Polous公式计算盾构开挖诱发的土体自由位移场,并将既有隧道视为考虑剪切变形的Timoshenko梁,基于沿轴线变化的抗弯与剪切刚度函数来描述管片接头的局部削弱作用;然后,结合能量变分原理与连续弹性体Mindlin解,建立考虑衬砌截面协同变形约束的隧道位移控制方程,将盾构开挖诱发的附加荷载施加于既有隧道,并使用Fourier级数方法求解既有隧道纵向变形;最后,将Fourier能量变分解与3组工程实测数据进行对比验证,取得了较好的一致性。此外,考虑隧道抗弯刚度、剪切刚度、接头刚度削弱作用、土体参数与隧道空间位置等因素的共同影响,使用抗弯系数、剪切系数及接头系数进行敏感性分析。结果表明,考虑截面变形协调约束的理论解更为符合实际,不考虑变形协调约束所得隧道位移结果偏大;衬砌接头局部刚度的削弱作用将造成隧道弯矩沿轴线在接头处发生明显锯齿状突变;抗弯系数与剪切系数的增长均导致隧道结构所受弯矩降低;剪切系数由低到高的增长将导致隧道变形模式发生“弯曲控制-弯剪混合-剪切控制”三阶段变化;隧道变形模式进入“剪切控制”阶段的过程中,抗弯刚度的变化对隧道内力影响逐渐降低;接头系数的增长将造成隧道所受弯矩降低,但隧道抗弯刚度较大时其影响逐渐减弱。

移动感应加热异温轧制钛/铝复合板的协调变形和力学性能

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧辊入口位置时,钛板沿宽度方向温度分布均匀。基于有限元模拟结果确定钛板移动速度和感应加热参数,并进行了移动感应加热和轧制复合实验,研究了不同压下率对于钛/铝复合板协调变形和结合强度的影响。结果表明:随着压下率的增加,钛/铝变形率差值先减小后增大,当轧制压下率为39.4%时,钛/铝轧制变形率基本一致,轧后复合板平直,界面剪切强度最高,达到124.6 MPa,剪切断裂发生在铝基体上。

热压制备Ni/Al微叠层复合板的协调变形行为和气压胀形成形性

为了制造NiAl合金复杂薄壁构件,采用真空热压法制备一种新型Ni/Al微叠层复合板(NAMCS)。基于不同温度的单向拉伸试验,研究Ni/Al微叠层复合板的力学性能。为了阐明Ni/Al微叠层复合板的单向拉伸协调变形机制,通过扫描电子显微镜对不同拉伸应变下的变形组织进行表征。结果表明,在5%应变、室温和300℃条件下,NiAl_(3)层和Ni_(2)Al_(3)层中形成了一些裂纹。在600℃和20%应变条件下,在NiAl3层观察到一些微孔。样品在78.7%的拉伸应变断裂时,Ni_(2)Al_(3)层也未出现裂纹,表现出良好的协调变形能力。Ni/Al微叠层复合板的高温自由气压胀形试验表明,600℃时其极限胀形比(极限胀形高度与凹模直径之比)达到33.3%,表现出良好的成形性。

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计分析

文章结合有限元分析模型和正交试验方式,重点探究了路基路面结构层的厚度、尺寸、密度等方面,明确具体的参数标准值,以避免路面裂缝现象,延长公路路面的使用寿命,为其性能提高提供良好的设计方式。

沥青路面结构设计中不同结构层协调变形性能研究

通过对沥青路面各结构层材料合理组合,可使路面结构实现材料协调、结构耐用及良好的路用性能等。由于缺乏对结构层材料参数组合的合理评价指标,导致道路各结构层材料协调变形性差,荷载传递效率低,道路实际服役年限远低于设计服役年限。本文以力学参数及等效包络面积的灵敏度作为评价沥青路面结构层设计协调变形性的指标;开发了等效包络面积计算软件,可定量评价各层之间的协调关系,可视化各结构层的力学传递行为;基于等效包络面积指标,等效包络面积越大,材料利用效率越高,结构层的材料设计越协调;在路面设计中引入了结构形式比较和优化两个新步骤,提出了一种新的结构设计流程。本研究提出了一种各结构层材料设计协调性的全新评价指标,使沥青路面结构设计更为科学合理。

变形温度对不锈钢复合近界面特征和协调变形的影响

为适应混凝土结构以提高建筑物长寿命要求,迫切需要制备一种具有耐蚀性、耐候性的建筑用材。不锈钢/碳钢复合材料完全满足复杂腐蚀环境的苛刻要求,还可以有效降低经济成本。本文基于Gleeble-3800热模拟机对不锈钢/碳钢复合材料进行高温压缩实验,研究温度950~1150℃,应变速率0.1 s^(-1)、1 s^(-1)条件下近界面微观组织演变规律、近界面孔洞及过渡层特征;基于电子背散射衍射技术(EBSD),对不同温度和应变速率条件下的双金属变形协调性进行了研究。结果表明,当应变速率为1 s^(-1),温度为1100℃,近界面不锈钢侧和碳钢侧晶粒计算平均尺寸分别为11.38μm和13.54μm,再结晶晶粒体积分数分别为31.2%和39.3%;界面两侧晶粒发生动态再结晶比例相当,协调变形最佳。

地连墙线性协调变形模式下土压力计算方法

目前,深大基坑的支护往往采用地下连续墙,以满足基坑支护、止水与结构外墙的多维需求。地下连续墙在不同变形模式下会导致土压力分布存在差异。在不同的土压力作用下,地连墙变形模式复杂。因此,本文针对地下连续墙的特点,采用力矩平衡的计算方法,考虑了初始应力状态对墙体变形的影响,提出了不同线性近似变形模式下地下连续墙的土压力计算方法。线性变形模式为以下三种:绕墙趾转动模式、绕墙顶转动模式以及整体平移模式。随后依据文献中实际工程的实测值、离散元数值模型的计算值对比分析了本文的理论值,验证了该方法的适用性与可行性,本文方法能够较好地解决地下连续墙在超大超深基坑中土压力分布问题。

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计分析

从路基路面协调变形的角度出发,寻找水泥混凝土路面设计的合理方法。通过试验模拟法,在建立三维有限元分析模型的基础上,对不同参数下水泥混凝土路面的稳定性进行计算,判断不同设计方案对路基路面的影响,最终寻找到最优化的设计方案。根据三维有限元模型的分析结果,认为水泥混凝土路面的理想厚度为28~30cm,路基回弹模量可控制在50~80MPa范围内。

深基坑地连墙支护体系协调变形规律试验研究

深基坑地连墙支护体系中局部应力集中问题,以及施工过程中的实际变形与设计值之间往往存在较大差异造成施工风险。通过设计模型试验,采用可伸缩的内支撑体系来解决上述问题。研究了内支撑体系、地连墙和墙后土体之间的协调变形特性;得出了内支撑的轴力、墙后水平土压力、基坑周围地表位移、地连墙的最大变形量等随支撑体系调节方式的变化规律;提出了地连墙支护体系协调变形智能调节方法。研究发现,相同的位移控制条件下,上部支撑伸缩引起的轴力变化量最大,底部支撑伸缩次之,4道支撑同时伸缩时影响最小;但是,支撑伸缩的位置越深,对地表竖向位移的影响范围越大,4道支撑同时伸缩对地表位移的影响范围和幅度大于单独伸缩某一道内支撑;支撑伸长可明显减小地连墙水平位移,但是会导致支撑轴力急剧增大。结果表明,实际工程中并非基坑水平位移控制越严格,支护体系就越安全,而是应合理控制内支撑伸缩长度,加强支撑轴力和位移监测。

岩体非协调变形对围岩中的应力和破坏的影响

讨论研究岩体非协调变形的重要性,提出岩石非协调变形的物理和数学含义,介绍研究岩体非协调变形的技术思路,阐述岩体非协调变形和协调变形的基本不同点。通过含微裂纹的岩体中开挖圆形洞室的计算实例,具体分析岩体非协调变形的研究对围岩应力和破坏的影响,确定非协调变形产生的自平衡封闭应力,研究微裂纹的密度和长度对自平衡封闭应力和岩体破坏的影响。

新老路基不协调变形模拟试验研究

道路拓宽工程中,新老路基之间的不协调变形是导致路基路面病害的根本原因,路基处治的核心是新老路基不协调变形的控制。在路基拓宽室内试槽试验中,采用在路堤底部预填一定厚度的易溶性化肥,再注水溶解的方法来模拟新老路基不协调变形的形成,并重点研究新老路共同作用层设置和路基加筋的作用。结果表明,设置一定厚度的新老路共同作用层可以明显减小新老路基的工后差异沉降;土工格栅加筋可以显著降低地基顶面所受的土压力,从而减小新老路基不协调变形。

基于不协调变形控制的道路工程河浜处理设计

在研究分析软土地区道路填浜路段工程病害及其成因机理的基础上,揭示了病害的根本原因是道路填浜区域与邻接区域之间路基的“不协调变形”;采用有限元分析方法,研究了路面结构对路基不协调变形的力学响应,建立了控制路基不协调变形的指标和标准;从设计思想、设计依据、设计指标和设计标准等方面,系统建立了基于不协调变形控制的河浜处理设计方法,为今后相关工程提供了技术支持和决策依据.

不同拓宽条件下新老路基不协调变形特征分析

道路拓宽工程中,新老路基不协调变形是导致路基路面病害的根本原因。选取某高速公路拓宽路基的典型断面,建立二维有限元数值模型进行分析。分析了在不同的拓宽方式、拓宽宽度、地基强度、修筑方式等拓宽条件下,新老路基顶面不协调变形曲线形态的规律及不协调变形的典型特征,并阐述了上述拓宽条件对于不协调变形特征的具体影响。探讨了导致新老路基不协调变形的内在原因,并针对部分不协调变形特征提出初步工程处治措施。通过室内路基模型模拟路基拓宽所造成的新老路基不协调变形,所获结果与数值模拟分析吻合。

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1.5 m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28～30 cm,路基回弹模量宜介于40～80 MPa之间。

软弱地层大断面浅埋隧道围岩与初支结构协调变形规律研究

在软弱地层下修建大断面浅埋隧道,围岩变形通常面临着变形时间长及变形量大的问题,因此找到支护与围岩之间的变形协调关系是避免大变形给隧道工程建设带来不良影响的关键。首先分析了软弱地层大断面隧道产生大变形的原因及当前设计施工中普遍存在的问题,基于已有大变形隧道的研究资料统计,提出了隧道围岩与支护结构协调变形的关系假定,分析认为整体沉降与支护闭合前的挠曲变形是大变形的主要来源。得到了考虑时空效应下的隧道台阶法施工开挖变形过程,台阶法施工中大变形包含整体沉降与支护挠曲变形两部分,上台阶初支变形为下沉,同时侧墙支护发生挠曲。基于该变形特点进一步提出大变形的应对措施,克服了传统预留变形量的局限性,可为后续类似工程提供参考和施工指导。

多点协调变形柔性微夹持机构及其支撑综合拓扑优化

多输出点柔性机构在微夹持和微定位领域应用广泛,但其多个输出点的协调变形要求往往被忽视。因此提出一种多输出点协调变形柔性机构拓扑优化设计的新方法。首先,将协调变形条件作为优化约束条件,建立基于固体各向同性材料插值模型的多输出点柔性机构协调变形优化模型,可以较为精确的控制目标输出点的位移,从而使机构按照规划路径运动满足特殊需求。其次,针对协调变形约束削弱机构变形能力的问题,将机构的支撑条件作为设计变量融合到结构优化中,建立多输出点协调变形柔性机构结构与支撑的综合拓扑优化模型及数学求解模型,通过改进的移动渐近算法,求得多输出点柔性机构结构与支撑的综合最优布局。最后,通过数值算例验证了方法的正确性。

基于广义协调变形的直桩弹塑性分析

考虑桩土作用界面存在虚拟剪切带,基于Mindlin位移解,用广义协调变形方程建立桩与土之间的协调方程。假设桩身为完全弹性,桩土界面为双曲线模型,建立方程组,采用有限差分方法求解。较好的模拟了桩土界面的相对滑移,对传统的桩土相互作用偏大做出了合理的解释。分析了多个工程实例,计算结果与实测结果比较一致。

表面喷熔层超塑性变形强化及其协调变形条件

采用超塑性变形强化的新工艺对模具钢 3Cr2 W8V的 Ni60喷熔层进行了研究 .通过试验得到了 3Cr2 W8V基体和 Ni60热喷熔层间实现超塑性协调变形的工艺参数 ,并研究了异材间的超塑性协调变形条件 ,建立了超塑性协调变形的力学模型 .对喷熔层的表面性能试验结果表明 ,超塑性变形工艺对喷熔层具有明显的强化作用 ,经超塑性变形处理的喷熔层其摩擦磨损、多次冲击和热疲劳性能均得到了显著提高 .

跨渠建筑物桩基与渠坡非协调变形的处理措施研究

南水北调中线工程沿线布置的交通桥和生产桥,其基础结构设置于两侧渠坡上,施工、运行期间的荷载(特别是水平荷载)作用于渠坡上的桩基础,在桩周一定的范围内将产生桩基与渠坡非协调变形,使基础与渠坡结构层的结合部产生裂缝,影响渠道的安全运行。本文通过理论分析、物理模型试验,研究了几种工程措施,以适应减少桩基与渠坡之间的非协调变形。结果表明:素混凝土措施对桩头变形有较大的抑制作用,同一水平荷载作用下桩头的水平位移明显减少;该措施还可以显著地降低桩身弯矩,减少配筋使用量。橡胶土措施及高塑性粘土措施适应非协调变形的能力相对较强,但是,在采用高塑性粘土措施时,需要校核桩体的抗弯能力。

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.