深水钢桁梁无承台特大桥无应力状态法合龙应用研究

深水区域钢桁梁特大桥无承台桩基施工需要特别考虑施工工艺及其受力体系控制。依托四川汉源兰家湾特大桥工程,基于无应力状态方法分析计算钢桁梁特大桥的无桩基承台施工技术以及合龙施工的若干力学研究。结果表明,通过搭建深水区域无承台的特大桥桩墩结合施工,在其上进行钢桁梁安装拼接的无应力状态法合龙施工可取得良好受力整体性效果。所述方法可解决在较深水流条件下的特大桥桩基施工与整体受力控制难题,可为类似工程提供技术参考和借鉴。

掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

基于电应力损伤特征值的XLPE绝缘电压耐受指数评估方法研究

XLPE绝缘的电压耐受指数n表征绝缘电寿命特性,对加速寿命试验中获取的失效数据进行分析可以获取n值,然而,加速寿命试验中的外施场强与试验所获失效数据的分析方法影响n值的准确性。本文研究电压耐受指数n的评估方法,对XLPE绝缘试样分别进行恒定应力试验与步进应力试验,提出基于损伤特征值的试验数据分析方法,该方法通过损伤矩阵建立试验中累积损伤阈值(Dc)与n的映射关系,以矩阵秩的变化作为n值的选取依据。结果表明:本文所提方法在恒定应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n2=12.43,在步进应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n3=12.04,较线性拟合获取的XLPE绝缘电压耐受指数n1=12.83仅相差3%与6%,且本文所提方法能够节省75%以上的试验时间,验证了该方法的有效性。

发泡聚乙烯最大加速度-静应力曲线快速获取方法研究

目的研究快速、准确预测最大加速度-静应力曲线的方法。方法首先利用落锤冲击试验机获取了5个不同高度下,5种不同厚度的发泡聚乙烯的最大加速度-静应力曲线。在此基础上,分析对比文中3种不同的改进拟合法与已有的动应力与动能量多项式拟合法的区别。结果研究发现,当不区分高度的情况下,以最大加速度因子为函数值,以跌落高度、衬垫厚度、静应力为变量进行拟合时,其代表预测精度R^(2)的平均为0.835,相比动应力与动能量多项式拟合法的0.2996要高。但曲线右侧的预测精度偏低。引入以静应力为变量的多项式作为修正因子后,R^(2)的平均值为0.934。预测精度有所提高,右侧的预测偏差减小,但仍存在。在区分高度的情况下,以带有修正因子的公式进行预测时,R^(2)的平均值为0.984,曲线向右侧预测偏差逐渐增大的现象明显改善。结论区分高度情况下,利用带修正因子的预测公式可以快速且较准确地预测最大加速度-静应力曲线,可以为冲击防护设计及相关软件的开发提供一定的帮助。

基于零位移与无应力状态控制的斜拉扣挂施工扣索力确定方法

大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工,但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响,索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法:基于改进型零位移法快速得到满足成拱线形要求的扣索力大小,基于成拱索力采用无应力状态法反推各施工阶段扣索索力。该复合方法可避免传统零位移法扣索力不准和反复迭代计算的缺陷,施工中扣索可实现一次张拉,后续节段拼装中无需对扣索进行索力调整。以某跨径430 m大跨度钢管混凝土拱桥缆扣合一施工为工程应用背景,采用的零位移法结合无应力状态法对大跨度非对称式钢结构拱肋进行斜拉扣挂拼装的扣索力求解和施工模拟。分析拼装过程中扣索力变化规律,并对比验证实际线形与目标线形偏差,以及拱肋应力与设计应力之间偏差程度。结果表明,所提出的复合算法理论简单且索力求解计算便捷。所求的扣索力可有效保证拱肋拼装完成及松索后拱肋线形和受力均满足要求。

基于名义应力法与局部应力-应变法的绳轮寿命评估

死绳固定器绳轮在钻井生产实际使用中承受着高强度交变载荷,极易发生疲劳破坏。为准确评估绳轮的疲劳寿命,以JZG18C型死绳固定器为研究对象,结合Goodman等寿命曲线修正的名义应力法和Morrow弹性应力修正的局部应力-应变法,估算死绳固定器绳轮在最大死绳拉力下的疲劳寿命。结果表明:JZG18C型死绳固定器绳轮寿命薄弱位置为传感器支臂过渡圆角处(疲劳寿命安全系数n 1=0.4351),在名义应力法及局部应力-应变法下绳轮薄弱位置处的最小疲劳寿命分别为38194次(3.5年)、37120次(3.4年),2种疲劳寿命评估的理论计算结果与有限元分析得到的疲劳寿命结果分别相差0.38%、2.51%,验证了以名义应力法与局部应力-应变法评估死绳固定器疲劳寿命的可靠性与准确性。

基于等效结构应力法的高强钢焊接结构低温主S-N曲线

现有的疲劳S-N曲线已不再适用于北极的低温环境,为了评估北极海洋工程设备材料的低温疲劳寿命,有必要建立金属结构尤其是焊接结构的低温疲劳S-N曲线。本文基于等效结构应力法,计算出Q690高强钢管环焊缝的主S-N曲线,并通过共振疲劳试验对该方法进行了验证。在此基础上,结合大量的高强钢焊接结构试验结果,将温度敏感因子c引入到低温疲劳主S-N曲线的推导中,首次建立了基于低温金属焊接结构的主S-N曲线,并对文献中的疲劳S-N试验数据和ASME中的修正方法进行了对比和验证。结果表明,等效结构应力法能够较准确地计算出焊缝疲劳S-N曲线,推导出的金属焊接结构低温主S-N曲线与试验曲线吻合较好,能够满足低温地区工程要求,可为高强钢焊接结构在北极地区低温环境中的广泛应用提供理论指导。该方法可以为金属焊接结构的低温疲劳研究节省大量的成本,减少非标准试验操作造成的不必要的误差。这对北极海洋工程设备的设计、安全运行和疲劳评估具有重要意义。

非最小相位法向电磁应力驱动快速刀具伺服系统轨迹跟踪控制

基于快速刀具伺服(FTS)的金刚石车削是复杂光学表面超精密制造的一种高效手段。为进一步提高具有非最小相位特征的电磁法应力驱动FTS的控制性能,将系统逆动力学补偿嵌入主控制回路中以改善被控对象动力学特征。对改善后的被控系统以比例微分积分(PID)和前馈补偿作为主控制器,并以基于内模原理的并联谐振控制器实现周期性轨迹的超高精度跟踪。考虑系统非最小相位特征,结合因子分解和镜像极点配置方法获得了系统稳定逆动力学模型。实验测试结果表明:该文所设计的控制方法,获得了1070 Hz(-3 dB)闭环带宽;100 Hz正弦轨迹实际跟踪误差小于±0.375%,并可对5 nm台阶轨迹进行稳定闭环跟踪,证明所设计的FTS控制系统可有效实现nm精度切削。

基于预应力法的钢筋混凝土结构施工加固方法研究

当前钢筋混凝土结构施工加固结构多为单向,加固层级受限制,导致预应力差不断提升,为此提出对基于预应力法的钢筋混凝土结构施工加固方法的设计与实践研究。工程通过放线测定及钻孔清孔处理、支撑构件预应力测算,采用多阶的方式打破加固层级受到的限制,部署多阶支撑结构点位。设置粘钢预应加固梁,并完成钢管支撑的简化,采用混凝土桁架搭接实现结构加固处理。最终的测试结果表明:经过对5个随机选定区域的比对,最终得出的预应力差被较好地控制在40MPa以下,说明当前所设计的混凝土内置结构加固方法的针对性与稳定性较高,故其具有较好实际的应用价值。

中国大陆科学钻探主孔声发射法现今地应力状态的确定

对中国大陆科学钻探主孔的岩心进行了声发射测量,确定了301～1531m深度的最大主应力。并与钻孔崩落法(深度1269～1655m)测量结果进行了对比,结果表明,声发射测量所得测值基本上落在钻孔崩落法测值的趋势线上,两种方法所得结果一致,说明测量结果可信。测量结果表明科学钻探主孔地应力大小随深度增加,在浅部301m最大主应力为13.4MPa,在深部1655m为55.2MPa。随深度的增加率为0.0279MPa/m。最大主应力方向为N54°±3.3°E,且方向不随深度变化。

基于空心包体应变法的口孜东矿地应力测量

为了解口孜东煤矿1111采区地应力分布规律,在1111采区胶带机大巷等3个位置进行了地应力测试,测试位置埋深为-855~-885 m,钻孔应力解除测试结果表明:最大主应力σ_(1)为水平地应力,方向为NE92.0°~NE189°,大小25.1~29.3 MPa,水平应力与竖直应力比为1.13~1.38.得到地应力分布规律:水平应力为最大主应力、中间主应力,垂直应力为最小主应力。该规律为1111采区巷道布置和巷道支护设计提供了基础地质资料。

道路与桥梁项目的后张法预应力技术研究

随着城市基础设施的快速发展,道路与桥梁建设的质量和效率成为评价一个城市发展水平的重要标准。后张法预应力技术作为提高道路与桥梁项目性能的关键技术,通过预先施加预应力来改善混凝土构件的受力状态,从而提高其承载力、抗裂性能和耐久性。本文主要围绕后张法预应力技术的理论基础、施工工艺及其在道路与桥梁项目中的应用进行论述。

后张法预应力施工张拉端混凝土破碎成因分析

后张法预应力施工是预制梁主要的施工形式,其质量好坏直接影响桥梁的整体使用寿命。然而,后张法预应力施工过程往往受多种因素影响,施工质量不易控制,常出现张拉端混凝土破碎现象,不仅会严重影响工程施工,还会影响施工工期。基于此,文章聚焦施工现场一线作业,通过详细分析“人、机、料、法、环”等各生产要素,得出后张法预应力施工张拉端混凝土破碎成因,并根据成因制订相应的预防措施。

空芯包体应力解除法在福兴煤矿地应力测试中的应用与分析

为探明福兴煤矿深部地应力状态,确定地应力的大小和方向,为巷道支护可靠性定量评估提供依据。选用空芯包体应力解除法在所测区域的巷道进行了地应力测试。采用了加装九轴传感器及胶胀囊的新型空芯包体及配套安装方法,简化了安装流程,提高了安装精度,并通过注胶测试对安装效果进行了验证。经过现场实测,空芯包体安装效果良好,测量结果表明,福兴煤矿-910m区域属于高地应力区,最大主应力方向接近水平且近似垂直现有生产水平的区段平巷,不利于巷道维护,在进行支护设计时要给予高度重视。测试结果可为福兴煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供依据。

比奥固结理论下基于有效应力法的尾矿库稳定性分析

抗滑稳定计算是尾矿库安全评价的重要内容。由于无法有效估算因尾矿库上升而引起的超静孔隙水压力,目前常采用总应力法进行稳定性分析。然而,尾矿库的整个生命周期内,均可能存在超静孔隙压力,且该部分超静孔隙压力的影响不可忽视。以某平地型尾矿库为例,基于比奥固结理论,采用有限单元法定性分析尾矿库断面堆坝期和退役期超静孔隙压力的产生和消散,并以此进行有效应力法的稳定性计算。结果表明:1)超静孔隙压力在堆坝末期达到最大,约为130 kPa,全部消散需要约28 a;2)在堆坝末期,利用有效应力法计算的抗滑稳定安全系数为1.486,随着坝体有效应力的增长,超静孔压全部消散后的安全系数达到1.648,增长幅度约为11%;3)采用有效应力法可以较为细致地考虑尾矿库上升过程中超静孔隙水压力对坝体稳定性的影响,且结果更为科学可靠。

水位降落期总应力法与有效应力法对比分析

水位降落期稳定计算方法有总应力法和有效应力法,二者在使用上各有优势。文章在分析抗剪强度公式的基础上,指出使用有效应力原理更为科学可靠,但需要获得降落期的超静孔隙水压力。对某土石坝断面进行了详细的稳定分析,其中超静孔隙水压力来自比奥固结分析。结果显示,有效应力法能更科学的反应降落期迎水坡的实际情况,并指出在降落时间较短的情况下,总应力法得出的结果可能偏危险。实践也显示比奥固结分析能较好地分析降落期超静孔压。

基于有效应力法的单桩负摩阻力解析解

桩侧负摩阻力的计算方法尚未统一。为提高负摩阻力作用下竖向受荷单桩设计计算水平,基于有效应力法确定桩侧摩阻力极限值,分析桩土相对位移和桩身深度对桩侧摩阻力的影响,进而建立了桩侧摩阻力非线性计算模型。根据发挥程度不同,桩侧摩阻力分为弹性和塑性状态,在弹性区间摩阻力与桩身深度呈二次函数关系,在塑性区间摩阻力与桩身深度呈线性关系,且斜率为负摩阻力系数与桩周土有效重度之积,进而得到了相应桩段的摩阻力解析解。基于桩身轴力计算理论,得到了桩侧摩阻力不同分布形态下单桩轴力计算式。采用该模型计算分析不同实际工况,并与实测数据进行对比,验证了模型的可靠性、适用性和实用性。研究结果对充分发挥桩基础性能和提高桩基础设计水平具有显著的实用意义。

无应力状态法在半穿式连续钢桁架桥设计和施工中的应用

盐城市盐渎路大桥主桥是超大宽度的半穿式连续钢桁架结构,受力复杂,构件繁多,该桥在设计和施工中运用无应力状态法,成桥后获得了与设计目标相一致的内力和线形。文章首先介绍了桥梁概况,然后概述了无应力状态法,在此基础上进行了桥梁无应力构形的确定,最后提出了桥梁施工方法,以供参考。

基于热点应力法的某油船典型节点疲劳寿命分析

本文以一艘2500吨供油船为研究对象,首先建立主船体船壳水动.力模型,采用SESAM软件按北大西洋波浪谱进行波浪预报并确定设计波;然后采用MSCPATRAN软件建立全船有限元结构模型,针对船中区域5种典型节点进行网格细化处理;最后基于S-N曲线和Miner线性累积损伤原理对典型节点进行疲劳寿命评估。

基于附加应力法的刚性桩复合地基沉降影响参数分析

针对现有文献中刚性桩复合地基沉降的影响因素分析较为缺乏这一问题,基于刚性桩复合地基的附加应力法,对地基土、刚性桩、路堤等因素对加固区沉降、中性面深度、负摩擦力等的影响规律进行了分析。研究结果表明,加固区沉降随淤泥质粉质黏土压缩模量、工作垫层厚度、工作垫层侧阻力逐渐增加;中性面深度随工作垫层厚度逐渐增加,但随工作垫层侧阻力逐渐减小;负摩擦力均随工作垫层厚度、工作垫层侧阻力逐渐增加。加固区沉降均随桩端土极限端阻力、总极限端阻力和单桩极限承载力逐渐增加。相对于开口条件,桩端为闭口时,桩端阻力较大,单桩承载力较高,加固区沉降较小。加固区沉降均随路堤高度、路堤填料重度、路堤顶宽和路堤边坡坡率逐渐增加;中性面深度和负摩擦力也随之呈现增加趋势。此研究结果可为刚性桩复合地基设计与计算提供一定参考。