狭长受限空间火灾蔓延及烟气特性实验

狭长受限空间的火羽流及烟气层行为与常规建筑存在显著差异,其火源燃烧行为和烟气蔓延特性在热安全工程领域具有重要科学意义。开展研究性实验教学是实现消防工程专业培养目标的重要手段,为了提升实际教学效果,建立了融合“虚拟-实体、科研-教学、理论-实验”三位一体的实验教学方案。采用中尺寸实验平台进行火灾实验,按照实验设计、系统搭建、实验操作、教学结果来整体安排实体实验;通过Pyro Sim建立虚拟仿真场景、采用FDS进行模拟计算、通过场模拟图记录实验教学结果,使学生感知火灾发生发展的动态过程。通过实验展现了抽象理论知识的立体形态,有效地培养了学生的创新实践能力。

面向狭长空间的三自由度并联机器人设计与建模

并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构,该机构整体沿一条直线导轨方向布置,减少了垂直于导轨方向的宽度,使之易于放入狭窄的空间内,同时能拥有较大工作空间,并实现3个自由度上的平动运动。通过G-K公式计算机构自由度;验证了该并联机器人设计的合理性;对平台进行了运动学和动力学分析;并根据遗传算法分析其奇异性;通过解析法对机构工作空间进行了分析。研究成果为三自由度并联机器人进入狭长空间工作提供了新的思路与构型。

狭长通道内部丙烷气体爆炸冲击实验与模拟分析

为探究石化企业污水系统等狭长通道抗爆炸冲击特性,采用10 m×1.5 m×1.5 m(长×宽×高)全尺寸模型,对通道内丙烷气体泄漏燃爆压力、泄放火焰尺寸等冲击特性进行实验和模拟研究。研究结果表明:在长径比L/D为6的大长径比通道内,气体燃爆超压呈现出多波峰形态,其中P 2波峰占超压波动的主导地位,尾端全开口泄放腔内最大超压达到97 kPa,高于L/D在1~5范围内的已有文献报道;通道内爆炸超压峰值和泄放火焰尺寸等冲击特性受泄放开口率、燃料体积分数等因素影响,超压峰值随泄放口开度增加呈指数降低、随初始燃料配比浓度增加呈先减小后增加的抛物线趋势变化,泄放火焰最大长度高于标准NFPA 68—2018计算结果。本文构建的数值模型结果与实验吻合较好,研究结果可为相关石化企业狭长通道内油气爆炸后果评估及防火设计等提供一定参考。

基于可视化近超声的狭长管道人员定位系统

针对工业系统室内管道空间所具有的狭长和弯折等复杂特征,以及现有室内定位技术精度不够、实用性不强的问题,提出一种基于可视化近超声的狭长管道人员定位系统。采用逐帧归一化互相关方法和联合小波导数寻峰的方法确定到达时间。将改进变异率和选择策略的差分进化算法(EA)与极大似然的TDOA算法结合进一步增强定位准确度,将MDS分解与基站定位融合实现基站自标定功能。仿真和实验结果表明,该方法可以很好克服狭长弯折空间以及环境噪声干扰带来的影响,满足狭长管道空间人员定位系统的高精度定位需要。

钢换撑支撑体系下狭长形基坑围护结构受力及变形分析

依托某大型深基坑工程,通过自动化监测和数值模拟,研究采用钢换撑支撑体系的狭长形深基坑在开挖过程中基坑支撑围护体系变形特性、受力特点及周边地表沉降变化趋势。该文采用Midas GTS建立基坑模型,分别针对有钢换撑断面及无钢换撑断面,探讨钢支撑水平间距、第3道钢支撑距基坑底距离、钢支撑预加轴力及基坑围护桩桩径的变化对围护桩结构变形与受力及周边地表沉降的影响。结果表明:(1)不同钢支撑水平间距对围护结构变形及周边地表沉降控制效果不同,钢支撑水平间距越小,基坑桩体位移、桩身弯矩、地表沉降值越小;(2)第3道钢支撑的位置对基坑稳定性影响不大;(3)通过施加钢支撑预加力,可以有效控制基坑围护桩体变形及周边地表沉降值;(4)随着围护桩桩径的增大,围护结构变形及地表沉降值均有所减小,但超出某一桩径时,基坑变形及周边地表变形对围护桩桩径的敏感性将减弱;(5)对于底板浇筑完成的基坑工程,钢换撑在控制基坑结构变形、受力及周边地表沉降方面并无明显效果,在综合考虑各项工程条件的情况下,可取消钢换撑架设。

地铁车站狭长基坑支撑异常轴力分析

【目的】研究地铁车站狭长型基坑施工过程中第一道支撑轴力过大的问题。【方法】通过土体小应变刚度硬化模型(HSS)有限元分析,对车站基坑土方的开挖方式、钢支撑安装质量差、钢支撑未及时受力等情况进行精细化模拟,分析其对第一道支撑轴力的影响。【结果】结果表明:采用盆式开挖对第一道支撑的轴力影响显著,相较分层开挖的情况增大45%,应及时安装对应位置的钢支撑;安装钢支撑的预应力未达到设计值时,会导致开挖到底时的顶层支撑轴力增大,增大幅度在10%以内,底层支撑轴力减小。【结论】在地铁车站狭长基坑开挖过程中应限制盆式超挖;温度变化对支撑轴力的影响不能忽视;安装下层钢支撑预应力达不到设计值时,会导致开挖到底时的顶部支撑轴力偏大。

基于无线传感器网络的狭长空间定位方法

通过实验室走廊测试实验得出,采用对称取均值的方式可以极大改进RSSI值和距离的线性关系,基于此提出了一种对称非均匀部署方式及定位方法,并进行了MATLAB仿真实验和分析。仿真实验结果表明,该方法相较传统定位方法,平均定位误差小4~6 m,定位精度较高且受环境影响小,适用于井下巷道和超长隧道等狭长空间。

狭长低矮城市建筑定向拆除爆破

采用经验公式计算分析了狭长低矮城市建筑拆除爆破所需的爆破参数,设计了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破方案,确定了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破切口尺寸,分析了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破产生的爆破振动及倒塌时产生的振动,最后成功对某狭长低矮待爆建筑进行了定向控制拆除爆破,爆破效果较好。研究结果表明,增加爆高可有效提升待爆建筑定向拆除爆破成功率和建筑物解体破坏程度,并且可大幅度提高清渣效率;飞石问题可通过飞石防护分级设置来改善防护效果;爆炸冲击波可采取局部保留、排架防护、临时拆除窗扇防护措施避免爆炸空气冲击波有害效应;振动影响采用“软体+硬体”防护方式保障地下管道线路安全。研究成果对同类城市建筑定向爆破施工具有一定的参考意义。

高烈度区平面狭长的竖向细高结构方案比选

高烈度区平面狭长的竖向细高结构的工程设计难度大,选择合适的抗侧力结构体系至关重要。针对海口某高层结构,基于钢筋混凝土框架-剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、钢框架、钢管混凝土框架-钢板组合剪力墙四个结构方案,采用YJK和Perform-3D软件对比分析了各方案的动力特性、小震作用下的弹性响应、大震作用下的弹塑性响应及抗震性能,对比分析了四个结构方案的经济性和舒适性。结果表明:除钢筋混凝土剪力墙方案小震层间位移角略大于限值外,各方案均满足小震和大震层间位移角限值要求,钢框架、钢管混凝土框架-钢板组合剪力墙方案在地震作用下底部剪力和地震输入总能量显著减少且构件延性更优;钢管混凝土框架-钢板组合剪力墙结构方案的经济性最好、建筑的净使用面积最大、梁下净高最高、工期更短,达到了装配式建筑要求。

狭长形小空间结构装配式可伸缩模板施工技术研究

依托横畈污水处理厂一期工程,对狭长形小空间结构装配式可伸缩模板结构设计与施工技术进行研究。研发装配式可伸缩模板组合体,配备模板安装约束机构和铰支锁定体系,能够保证组合结构在合模状态下保持几何不变体状态,同时能够在拆模阶段将模板组合体转变为几何可变体状态,通过装配相应尺寸的模板系统即可实现不同断面尺寸混凝土结构的浇筑,满足不同工况需求,高质高效、绿色环保。

基于国内外规范计算兼具航道功能狭长港池宽度设计

合理确定港池水域布置对狭长港池类港口升级改造项目成本控制和保障后期安全运营至关重要。根据欧美规范与中国规范关于兼有航道功能的狭长港池宽度设计影响因素与取值方法的对比分析,归纳不同规范的差异性与适用性,提出了中国规范设计时应增加考虑的因素,并给出了海外类似工程的设计建议。通过典型工程实例对设计计算加以说明,并结合船舶操纵模拟试验对狭长港池设计方案合理性加以论证和优化,对海外港池水域尺度的确定及拓宽国内海港工程港池尺度设计思路具有借鉴意义。

软土狭长形基坑“跳仓式”取消换撑施工技术

深基坑工程中,为保障底部钢支撑拆除后基坑变形这一问题,在常规深基坑围护图纸中都会设计钢支撑换撑工艺,但换撑工艺存在着施工工程量大、施工难度大、施工成本高等诸多问题,现场实施过程中较为困难。通过在上海软土狭长形基坑项目中开展的取消换撑试验,从地下连续墙测斜与钢支撑轴力角度,分析了取消换撑后基坑变形增量数据,总结了换撑施工段与取消换撑段的变形差异,提出了“跳仓式”取消换撑施工技术,节省了施工工期,也节约了工程成本支出。

狭长型多人病房空调系统气流组织模拟

合理的空调系统形式对确保医院病房空气质量起着重要作用。以某医院狭长型多人病房为例,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟分析了短边侧送风模式下不同送风速度时的流场、速度与温度分布。结果表明:对于狭长型多人病房,在不能调整空调系统现有运行模式的情况下,应在合理范围内增大风速,以保证新鲜空气及污染物的更新流通以及余热排出,但同时需注意病房使用人群,设计不宜使人体有强烈的吹风感。研究成果可为该类型建筑空调设计优化及后期运行提供一定参考。

对比弹性支点法的狭长基坑围护结构施工优化研究

【目的】弹性支点法将基坑假定为平面应变问题进行分析,即假设狭长基坑长距离一次开挖,但在实际施工中有分段开挖的现实情况,所以需要对分区段开挖对基坑围护结构的影响进行研究。【方法】结合新建哈牡客专爱民隧道出口明挖段狭长基坑,建立不同单次开挖长度工况下的三维有限元模型,研究围护结构内力及变形随单次开挖长度的变化规律。【结果】随着单次开挖长度的增加,围护桩水平位移和桩身弯矩逐渐增大并趋近于弹性支点法的计算结果,一次开挖20 m、30 m、40 m时,水平位移比开挖10 m时的水平位移分别增大8.75%、12.2%和13.6%,桩身弯矩分别增大12.1%、14.9%和16.8%;一次开挖10 m、20 m、30 m、40 m时安全系数分别为弹性支点法的1.3、1.17、1.13、1.12倍。【结论】弹性支点法安全储备过大,在实际工程中可结合不同的开挖工况,在对围护结构进行合理优化或满足条件的情况下,合理调整单次开挖长度。

大型狭长深基坑开挖施工控制技术

大型狭长深基坑在基坑开挖施工过程中,与一般的深基坑相比更容易产生较大的基坑变形,导致施工过程中存在更大的风险。本文结合川沙C04-13、C04-14地块项目基坑开挖施工实例,介绍了在大型狭长深基坑施工过程中,根据现场情况通过合理的优化措施在加快现场施工进度的同时有效控制了基坑的变形,确保周边管线以及在建工程的安全。工程整体实施效果良好,为之后类似工程提供了宝贵的经验。

TRD工法在紧邻河道狭长深基坑工程中的应用

TRD工法作为一种较为成熟的基坑围护止水帷幕形式,在诸多重要基坑工程中发挥了积极作用。为探究TRD工法在城市密集区紧邻河道与既有道路的狭长型深基坑工程中的应用,以杭州市防空防灾教育馆及人防工程为实例,从该项目的基坑围护止水帷幕施工方案选择、TRD工艺流程梳理、TRD施工质量管控对策分析、河道围堰与改道方案剖析等方面进行分享,总结了该类深基坑工程采用TRD工法的工艺流程与管理举措。

某深厚软土地区狭长型深基坑考虑空间效应的分段开挖长度研究

在软土地区开挖地铁隧道或城市综合管廊等狭长型基坑,应充分考虑其空间效应的影响。本文结合珠海地区某一通道基坑开挖的案例,通过有限元建模分析及现场监测结果,验证了合理的分段开挖长度是狭长型基坑安全开挖的关键,可为后续深厚软土地区狭长型基坑开挖工程提供参考。

烟台港莱州港区狭长陆域形成方案比选分析

通过对烟台港莱州港区水文、地质、边界限制等工程建设条件进行研究,结合烟台港莱州港区某狭长陆域形成工程,对该类型工程陆域形成及地基处理方案进行比选分析。

软土区狭长基坑群对下卧地铁车站变形影响分析

为探究管道基坑群的开挖对临近地铁结构安全影响,以天津某临近地铁管道基坑群为研究载体,采用MidasGTS-NX数值分析软件为研究工具,研究了狭长型基坑,地铁与基坑距离以及基坑开挖顺序对临近地铁变形影响。结果表明狭长型管道基坑群开挖对周边建筑物的影响受狭长型基坑“长边效应”,基坑与地铁车站结构距离和管道基坑开挖顺序综合影响。距离地铁车站结构最近点处管道基坑开挖卸载致使地铁车站结构变形陡增,变形量约占总变形量的50%~90%,研究结果为临近地铁结构的基坑群设计及施工提供理论依据。

狭长空间内220 kV大截面电缆火灾燃烧特点及烟气控制实验研究

为避免或减小狭长空间内高压电缆发生火灾的可能性,建立实验模型,研究狭长空间内220 kV大截面电缆燃烧行为及火蔓延规律,分析电缆火灾下狭长空间顶棚温度分布特征,结合电缆燃烧过程,设置5种不同排烟风速,探究排烟风速对其排烟效率的影响。研究结果表明:大截面电缆阻燃外护套受火后会形成高温熔融物,滴落在底板上的高温熔融物燃烧形成的火焰不断撞击电缆底部,在电缆底部形成的拓展火焰持续加热,引燃电缆外护套的未燃段,进而导致电缆外护套底部火焰在热对流和辐射的作用下稳定蔓延;狭长空间顶棚温度峰值及熔滴火焰前锋位置随着电缆阻燃外护套的持续燃烧不断推移;大截面电缆火焰蔓延速度呈现先增大、后稳定、再减小趋势;电缆燃烧过程中会产生大量有毒烟气,采用侧向排烟模式能够有效降低狭长空间内烟气浓度。研究结果可为狭长空间内敷设电缆的消防排烟设计提供参考。