基于大刚度支护体系的新型暗挖技术

传统暗挖技术存在施工风险大、施工效率低、对周边环境影响大、工程投资大等问题,很难适用于软弱地层或复杂环境下大型地下结构暗挖施工。为解决以上问题,提出一种基于大刚度支护体系的新型暗挖技术。新型暗挖技术利用纵向管幕、顶横梁和中间立柱构筑大刚度支护体系,支护体系各构件通过非开挖方式或者在管幕保护下利用小空间构筑,保证施工安全的同时,防止地层出现较大应力释放,支护体系构筑完成后即可进行大面积暗挖施工。新型暗挖技术工序简单、施工效率高、风险低、对周边环境影响小、工程投资小。数值分析和工程实例验证了新型暗挖技术的可行性和实用性,新技术为大型地下结构暗挖技术提供了新的思路。

软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发,分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素,应用软岩巷道支护理论,提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型,分析了各自的力学特点,得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式,破碎、软岩巷道支护稳定原理为:一次支护让压,围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡,充分发挥围岩承载力,大刚度二次支护,减少巷道岩体偏应力,使巷道围岩切向应力相对降低,径向应力相对升高,促进围岩应力向稳定应力状态转化,优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践,取得了良好的支护效果.

大刚度高强度二次支护巷道控制机理与应用

通过理论研究和现场多种支护方式的对比试验,建立了大刚度高强度二次支护巷道黏弹、黏塑性力学模型;进行了软岩巷道一次锚网喷支护、二次大刚度高强度支护围岩稳定控制的理论计算、分析与应用。根据理论计算结果,分析了二次支护前后围岩体应力状态的转化结果,得出了二次支护最大工作阻力值的黏弹、黏塑性理论解析解;并确定了第二次大刚度高强度支护的合理参数,选择了安全可靠的支护方法,实现了巷道的长期稳定。二次支护巷道围岩稳定控制的机理为:一次支护让压围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡,充分发挥围岩的承载作用;二次大刚度高强度支护避免围岩体处于高应力状态下及再次应变软化与蠕变劣化导致的承载力降低、状态恶化,减少巷道岩体偏应力,促进围岩应力向长期强度和巷道稳定的流变停止状态转化。

磁悬浮系统中的零功率、大刚度控制研究

以轴向主动控制、径向被动悬浮的永磁式磁浮轴承为对象，针对磁轴承设计中面临的两大问题降低功耗和提高转子抗动态扰动的能力，进行了深入研究，并提供了解决办法，对同类型的磁悬浮系统设计有参考价值。

高透波性大刚度桅杆设计与性能测试分析

提出了用复合材料技术设计与制造高透波性大刚度桅杆的方法,以高强玻璃纤维为增强材料、SW905乙烯基脂树脂为基体材料,制作出1∶1桅杆模型,对制作出的桅杆模型进行了性能测试.测试结果表明,制作出的桅杆具有高透波性和较大的动刚度.

基于结构最大刚度的形状优化方法

提出一种使结构具有最大刚度的形状优化的算法,在保持材料总体积不变的情况下,通过对结构形状的优化设计 使材料的分布趋于合理从而使结构具有最大刚度。同时针对优化过程中设计变量的振荡、结果不能收敛的现象提出一 种求解非线性方程组的方法,该方法不仅可以消除设计变量的振荡现象,同时使目标函数很好收敛。

低成本大刚度缠绕玻璃钢夹砂管道

低成本大刚度缠绕玻璃钢夹砂管道是一种适用于低成本、大直径、大刚度、高输送效率、耐腐蚀等技术要求的复合材料、复合结构管道。通过与玻璃钢管、钢管、铸铁管、混凝土管主要性能的比较,进一步阐明了该管道的经济技术优势和广阔的发展前景。

具有大刚度曲柄的弹性曲柄摇杆机构的动态特性研究

本文应用传递矩阵法导出了具有大刚度曲柄的曲柄摇杆机构固有频率的简捷解析式;首次证明这类机构在其弹性杆轴向变形可忽略的条件下,它的固有频率不仅与机构位置无关,而且可简化为各弹性杆简支状态下固有频率值的集合,并在数值上等于机构的临界速度.

考虑群桩效应的大刚度结构的地震反应分析

基于改进的Gazetas均质土中桩-土-结构相互作用三步法计算模式,引入轴向力影响导出了一种计算层状介质中动力相互作用的新方法,扩展了群桩-土相互作用简化法的应用范围。在考虑群桩效应的基础上,对两种规范未要求进行共同作用计算的新型大刚度高层结构(带交叉斜撑的钢管混凝土框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构)进行了群桩-土-上部结构体系的地震反应分析。分析表明,引入群桩运动相互作用后的一体化抗震设计,可以从量化和定性两方面来较为简捷、准确地预估体系的共同作用效应程度,而按一般概念上的单纯根据位移的增大或加速度的减少来判别共同作用的产生大小是不合理的。配筋砌块砌体剪力墙结构在一定的桩土条件下反而会有更强的动力相互作用效应。上述两种新型结构都应纳入规范考虑上下部共同作用的结构体系的范畴。最后,提出了一个可以综合考虑多项影响参数的量化判别公式,可以快速判别群桩-土-上部结构是否需要开展相互作用的计算。

大刚度耦合支护技术在高应力跨采巷道的应用

动压影响下巷道支护技术一直是煤矿巷道支护研究的重点,针对任楼煤矿-720 m轨道大巷地应力大,巷道净断面大和距离上部工作面较近的特点,在原有锚网支护的基础上,从提高巷道围岩强度与支护结构的刚度和稳定性出发,提出动压巷道大刚度耦合支护技术方案,并得到成功应用。

粉喷桩复合地基大刚度垫层特性研究

复合地基承载力和刚度与垫层厚度和材质等密切相关,常规垫层的合理厚度和材质基本是靠经验选值,缺少理论依据。为此本文提出用大刚度块石垫层提高道路软土复合地基刚度的新方法,推导出新的垫层最小厚度理论公式。通过有限差分软件分析和现场试验结果对比,探讨道路粉喷桩复合地基大刚度垫层受力变形特点。数值分析结果表明:对于道路复合地基上大刚度垫层,垫层刚度提高明显降低路基表面弯沉值,以及存在合适的垫层刚度和厚度能让粉喷桩复合地基的力学性能效果达到最佳。现已成功地将大刚度块石垫层方法应用于常德安乡大道低液限粉土粉喷桩复合地基垫层处理,道路运行多年状况良好。

大刚度板桩码头有限元分析

本文针对大型板桩码头的截面形式和结构进行优化研究。运用规范中关于板桩内力及入土深度的计算方法对矩形、T形以及工字形截面的前墙进行计算,并从配筋率和造价方面进行截面优化,得出对于大型大刚度的板桩码头,前墙和锚碇结构采用T形截面更经济,且施工质量可靠。在此基础上运用有限元模型,对T形截面板桩墙的位移和内力进行影响因素分析,并对板桩码头结构进行优化,得到了大型板桩码头的优化截面和结构。成果对于大型深水板桩码头的设计具有参考价值。

大刚度法在结构动力分析中的应用、误差分析与改进

为检验大刚度法(LSM)的计算精度,以2自由度有限元模型为例,采用瑞利阻尼假设,分别基于一致激励和多点激励情形,输入4组地震动位移,分析了结构的地震反应并与传统理论方法结果做了对比。从理论上分析了LSM误差产生的原因,指出了它的适用条件,分别提出了适用于一致激励和多点激励的改进方法——基于地震动位移阻尼项修正的改进LSM,验证了它们的计算精度。并分析了阻尼系数对LSM和改进LSM的影响。结果表明:采用瑞利阻尼时,理论上LSM不适用于结构地震反应分析;一致激励分析时,LSM的误差与瑞利阻尼的质量相关系数α及刚度相关系数β都有关系,而多点激励分析时误差只与刚度相关系数β密切相关;阻尼系数越大,LSM误差越大,而改进LSM误差很小且表现稳定;改进的LSM可较大幅度提高计算精度,与传统理论方法结果符合精度高。

空腹桁架刚度分析及合理高度的确定

根据结构等效的原则将空腹桁架等代为实腹梁,指出空腹桁架的变形主要由弯曲变形和剪切变形组成,深入研究了结构主要几何参数对结构刚度的影响规律,推导了空腹桁架最大刚度时桁架高度的确定公式及满足变形要求的节间长度公式,提出了优化结构刚度的一些措施。

高桩承台大刚度侧模板的选取及应用

在黄河大跨越高桩承台侧模板支模设计中,结合质量创优、工艺创新的要求,对侧模板形式、结构进行了综合比选,确定采用钢模板,并对模板的结构及变形进行了验算,通过工程实践,验证了钢模板的选用是可行的。

薄板结构的加强筋自适应成长设计法

在对自然界分枝系统形态的最优性及其成长机理的研究基础上,以薄板结构的加强筋分布设计为例,提出了一种自适应成长设计法。在给定的载荷及支撑条件下,薄板结构的加强筋从事先选定的一些“种子”出发,在有限元分析的基础上,遵循自适应成长规律,沿着能使结构整体刚度最大的方向成长。对一些典型的薄板结构进行了设计,设计结果表明所提出的方法比现有的设计方法简单而高效。

富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群技术研究

为确保国内首例富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群工程顺利实施,通过工程类比、数值计算与现场监测数据分析相结合的手段,基于列车通过速度与道床形式,提出道岔区道床与轨道变形控制标准(≤1 mm / d),在道岔区纵横抬梁无条件实施的情况下,提出超长大管棚超前预支护、既有人行通道加固与跟踪注浆以及盾构保压与天窗期分段掘进等一系列主动控制措施。实践结果表明: 1)顶进工艺、钻头刚度与导向控制是密实砂卵石地层高精度超长大管棚施工工艺的关键技术;2)对既有铁路下方人行通道加固,可起到纵向大刚度挑梁的作用,在通道两侧设置的袖阀管跟踪注浆,可有效补偿盾构掘进引起的地层损失与施工扰动位移;3)在土舱压力与掘削面稳定得到保障时,天窗期盾构分段掘进的不利影响可以得到控制。

松软破碎带巷道围岩变形控制研究

通过对朱仙庄矿Ⅱ5行人上山破碎带软岩巷道变形破坏特征的分析,指出巷道失稳变形剧烈的原因在于普通的U型钢可缩支架较低的工作阻力不能很好地阻止围岩进入失稳蠕变阶段。根据二次支护原理,提出采用超高强度型钢支架来控制围岩的这种流变特性。

抗震拟动力试验技术研究

在全面论述拟动力试验技术的基础上．提出了大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验技术新方法，即以力控制方式为基础的力－位移混合控制方法．这种方法能实现大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验．

行波效应对矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的影响

研究目的：为探讨行波激励条件下铁路矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的变化规律,基于弹塑性分析理论基础,本文以某主跨（144＋288＋144）m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,采用大刚度法实现多点激励以模拟行波效应,对比分析一致激励和行波激励（考虑不同剪切波速）条件下铁路矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的差异。研究结论：（1）相比一致激励,行波效应会引起桥墩产生更大的弹塑性位移、弯矩响应及其非线性位移延性比（延性指标）,并使桥墩发生更大的塑性变形;（2）当剪切波速为200 m/s时,行波效应使9^#、10^#主墩福州与平潭侧薄壁墩身非线性位移延性比分别增大6.32%、17.90%、17.67%和33.92%,降低了其延性抗震能力;（3）进行类似结构延性抗震设计时,应考虑地震行波效应的影响;（4）该研究成果可用于指导桥梁延性抗震设计。