隧道一氧化碳通风与测量能见度折减率研究

建立符合山西实际情况特别针对新型环保能源车的CO、VI基准排放量和折减率计算模型,提出响应的CO、VI基准排放量和折减率参数,用于指导工程设计。按照研究成果对尚未施工的特长隧道进行验证,研究表明:在实际隧道通风设计中应综合分析,因“隧”制宜,将需风量在保证运营安全的情况下控制在合理的范围内,将有效减少新建或改扩建隧道时经常遇到的通风规模异常偏高且与实际不匹配的情况,改善由于规划、设计不合理造成的通风设施、供电设施、配套斜竖井、风机房规模过大,以及运营能耗与维护成本过高等问题,充分体现以生态环保和节能减排绿色交通公路建设理念,从而达到优化特长隧道通风规模的目的。

公路隧道污染物基准排放量折减率取值研究

公路隧道污染物折减率是计算隧道需风量的关键参数。从我国机动车污染物排放标准及PIARC 2012标准中分析了公路隧道污染物折减率的变化过程,并依托实际工程说明了公路隧道污染物折减率取值对特长隧道工程投资的影响。

公路隧道通风CO、烟雾基准排放量折减率研究

针对公路隧道通风设计环节需风量计算是整个设计的基本依据，而计算中CO及烟雾基准排放量折减率的取值对远期需风量影响很大这一特点，列举分析机动车排放污染物组成、欧盟汽车排放标准限制值以及PIARC对机动车的排放规定，得出我国汽车排放标准沿袭欧盟法规的进度和实施现行排放标准的4个阶段时间划分。通过对CO、烟雾年折减系数取值以及CO、烟雾基准排放量折减的分析，结合国内严格的排放限制无论从国内外环保要求，还是汽车工业技术的发展进步以及法律法规的规定，目前我国《公路隧道通风照明设计规范》所规定的1％-2％年折减率均是偏于保守的，在实际隧道通风设计中应综合分析，因“隧”制宜，将需风量在保证运营安全的情况下控制在合理的范围内。

高海拔超长隧道通风烟雾、CO基准排放量折减率取值建议

为了避免高海拔超长隧道通风系统规模过大,建议对现行规范中汽车污染物基准排放量折减率取值进行修正。根据近年来我国汽车发动机排放标准的实施时间,提出用国Ⅳ以上车辆排放水平作为通风计算中2030年的汽车污染物排放基准值。选取多种国Ⅳ以上车型在海拔2800 m的新疆地区进行排放量实测。结果表明:实际排放量与《细则》中2000年的计算排放量相比,国Ⅳ柴油车烟雾排放量减少了73%以上,国Ⅴ汽油车CO排放量减少了99%以上。建议将烟雾排放量的年折减率由2%提高至3.5%,将CO排放量的年折减率由2%提高至2.5%。

基于刚度系数折减率的软岩蠕变变形规律研究

为了研究软岩蠕变变形过程中岩体抵抗变形能力降低的程度,将岩石变形破坏过程中切线模量相对于初始模量的改变量与初始模量的比值定义为刚度系数折减率,分析了软岩单轴压缩荷载及软岩蠕变变形过程中刚度系数折减率的变化规律。软岩单轴压缩荷载下,切线模量随着应变的增大而逐渐降低,刚度系数折减率随着应变的增加而逐渐增大,即随着变形的增大,软岩试件抵抗变形的能力逐渐降低。软岩蠕变过程中刚度系数折减率曲线也可以划分为三个阶段:在初始蠕变阶段瞬时弹性变形使得软岩刚度系数折减率迅速降低;在等速蠕变阶段平稳下降之后进入加速蠕变阶段,下降速率迅速增大。软岩刚度系数折减率的分析可为岩体蠕变过程中变形特性及变形控制分析提供理论依据。

斜桩施打过程中锤击能折减因素分析

针对施打斜桩时折减后的锤击能量与实际值相差过大的问题,对液压打桩锤的锤击原理和折减因素进行分析,得出锤击能量损失及桩身的侧摩阻力增加的影响因素,并推导出倾斜锤击工况下的主动能量损失及桩身与岩土作用下的被动阻力增量的计算公式,并将计算结果与工程实际相比较。结果表明,本文公式的计算结果能较好地反映工程实际,可为类似工程提供参考。

刚度折减对制动力的影响分析

当列车在桥上实施制动时,列车对桥上线路施加一纵向水平力——轨面制动力。轨面制动力通过线路结构传给桥跨,这些作用力是影响桥梁下部结构设计的重要因素。在制动力作用下,轨道板和底座板受拉,其承载力降低。在ANSYS计算分析中,采用刚度折减来模拟这种情况。先提出采用刚度折减这一原理,再讨论刚度折减对线路和桥梁结构的受力影响并分析其作用机理。结果表明,对钢筋混凝土制作的底座板和轨道板,在计算中必须进行刚度折减,否则会带来安全隐患。

风电机组叶片覆冰预测和防覆冰技术综述

风电机组运行在低温、潮湿环境下,叶片极易发生覆冰现象,严重影响机组的安全性、可靠性和发电效益。本文基于航空器防覆冰相关技术的研究,从叶片覆冰检测和监测技术出发,阐述了防覆冰涂层和低粘接力涂层等被动除冰技术以及液流融冰、机械除冰、电热除冰和气热除冰等主动除冰技术。通过对不同除冰技术的分析对比得出结论,电热除冰和气热除冰将成为主要的研究和应用方向。建议在投资新项目建设时,将覆冰折减率纳入投资收益率的影响因素,并采购出厂配置除冰系统的考虑覆冰折减的风电场建设机组。

桥梁防船撞设施结构型式优化研究

为了提高通航河道桥梁的安全性,利用钢材和维增强复合材料为主材,设计一种组合套箱桥墩防船撞设施,并对不同结构参数下的防撞效果进行了模拟分析。结果显示:增加钢箱层与FRP套箱层厚度比和竖向板件间距,均有利于防船撞效果,但增加钢板厚度则不利于防船撞效果;当厚度比为5∶5,竖向板件间距为1.2 m,钢板厚度6 mm时,防船撞效果最佳,船撞力折减率可达43.79%。

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。

渗流状态下砂岩的三维实时CT观测

利用中低压多功能CT专用渗流实验装置,进行了三维应力状态下砂岩的渗流实时CT观测试验研究。为使试验具有对比性,分别进行干燥试样的常规三轴试验和渗流三轴试验的CT实时观测,取得了渗流对岩石损伤演化规律影响的初步成果。根据试验过程的应力–应变曲线,提出试样强度和变形折减率的计算公式;分析了干燥试样和渗透试样CT数与应力的相关关系;提出了确定裂缝宽度的像素量测法;提出根据测区平均CT数与测区面积的相关关系来确定裂缝宽度的数值计算方法。

上部结构与地基相对刚度比对土-结构体系基频影响试验研究

本文进行了室内刚性地基上和土槽中1:4钢框架模型的顶部牵引释放试验。对采集的信号进行频谱分析,得到不同刚度时刚性地基上钢框架模型的基频和土槽中土-结构体系的基频。比较钢框架在土槽中的基频和在刚性地基上的基频,发现土-结构动力相互作用(SSI)使土-结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%,且基频折减率与上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。根据试验结果得出钢框架模型基频折减率随上部结构与地基相对刚度比变化拟合公式。本文试验结果还表明即使在Ⅱ类场地上的结构,当上部结构与地基刚度比较大时有必要考虑土-结构动力相互作用。

单片网衣周围流场特性的数值模拟

对单片网衣进行了数值模拟,采用GAMBIT软件建立网衣周围流场数值模型,然后利用基于有限体积法的数值计算方法求解控制方程,借助于商业计算流体动力学软件FLUENT对其进行数值模拟计算,模拟过程中把网衣看成多孔透水板,使用多孔介质模型来求解,多孔介质的抵抗力系数根据实际实验中网衣的受力推导得出。数值模拟中分析了在不同流速和不同冲角组合情况下的单片网衣周围的流场,并与实验结果进行对比,在冲角为30°～90°之间,流速折减率、网衣的阻力系数和升力系数都与实验结果吻合很好,平均误差在9.3%之内。因此,对比结果表明,FLUENT中的多孔透水介质模型可以适用于单片网衣周围流场特性的数值模拟。

加锚异质岩层压剪脱黏破坏及锚固失效机理分析

针对异质岩层锚固失效,基于锚杆双线性强化本构模型,考虑黏结层拉压刚度劣化,构建了异质岩层-黏结层-锚杆锚固系统的三维精细化数值计算模型,分析了花岗岩-花岗岩、花岗岩-砂岩、砂岩-花岗岩、砂岩-砂岩4类不同岩性组合下锚杆应力传递规律以及锚固系统的变形破坏特征,揭示了不同岩性组合对加锚复合岩层剪切力学特性的影响规律。结果表明:压剪状态下穿层锚杆层理面局部区域为抗剪主体,层理面附近存在最大切应力;锚杆正应力的峰值与锚杆的穿层顺序有关;在同一边界条件下,锚杆限制同质硬岩的剪切移动效果最好;层理面附近锚固系统易发生脱黏破坏,黏结层刚度折减率大的位置总位于软岩部分。

土-结构动力相互作用体系基频试验研究

为了研究土-结构动力相互作用体系的基频,进行了室内刚性地基上和土槽中1/4钢框架模型的顶部牵引释放试验,得到模型刚度不同时,刚性地基上和土槽中结构体系的基频。根据试验结果得到钢框架模型基频折减率和上部结构与地基相对刚度比的关系式。研究结果表明:土-结构动力相互作用(SSDI)使结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%;基频折减率和上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。

转筒式钢⁃复合材料套箱防船撞性能研究

转筒式钢⁃复合材料套箱是一种新型防船撞设施。采用PATRAN软件建立该新型防船撞设施及船舶的精细化有限元模型,并采用LS⁃DYNA软件进行动力响应分析,基于“分层耗能”的优化思想对该新型防船撞设施进行参数优化,并设置了船舶正撞和15°斜撞两种对比计算工况,选用3000DWT典型代表船舶以4.0 m/s初速度进行数值仿真计算。结果表明:套箱内部竖向和横向板件布置间距为0.8 m、钢板厚度为8 mm时,套箱的船撞力折减率为47.3%,损伤变形量为1.42 m,综合防船撞性能比其他布置形式更优;设置外层护舷层和中间钢结构层不同的厚度比例计算工况,当两者厚度比例为1∶1时,套箱的船撞力折减率为48.9%、损伤变形量为1.27 m、总造价为185万元,在总造价最低的同时其防船撞性能最优;碰撞结束后,正撞工况下船舶的初始动能全部转化为其它形式的能量,而斜撞工况下仍有50%左右的初始动能停留在船舶上、船舶可继续航行,碰撞造成的船艏损伤变形量分别为3.8、0.4 m,则该新型防船撞设施能通过自身旋转拨转船头,大大降低了碰撞造成的船艏损伤程度。

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%~50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。

叶片式导风屏障挡风性能优化研究

本文以某钢桁梁斜拉桥为原型,采用数值模拟方法研究一种叶片式导风屏障对横风环境下列车周围流场、列车气动性能、桥梁气动性能的影响。结果表明:(1)叶片式导风屏障改变了桥梁内部的风场环境,减小了列车周围风速,风速最少减小20%;(2)高度为3 m时,列车周围的风速最低,列车三分力系数最优;(3)透风率为20%~25%时,列车周围风场受回流影响小,列车三分力系数中仅升力系数增大;(4)导风角为20°时,列车、桥梁三分力系数最小,且叶片式导风屏障自身承受的风荷载最小。综合考虑行车安全和建造成本,叶片式导风屏障的最佳高度为3 m,最佳透风率为20%~25%,最佳导风角为20°。

对公路隧道照明安全设计的探讨

本文介绍了隧道照明设计时保证行车安全所应考虑的几个因素,并应用于工程实例中,提出了该隧道入口段照明和烟雾设计浓度的控制指标,对其他公路隧道照明的安全设计有一定参考意义。

降低某闸坝工程渗透压力刍探

以长期使用且河床下切严重的某闸坝工程为例,阐述为降低该工程消力池的渗透压力,上设混凝土连续墙、下设排水孔,以双重措施解决问题的方法。该方法对规范的限制有所突破,实施效果良好,达到了降低渗压、确保工程安全的目的,对类似工程有较好的借鉴意义。