Evaluation Indicators and Extraction Method for Pitting Corrosion of Structural Steel

A set of evaluation indicators based on corrosion ratio in theory for assessing the extent of pitting corrosion and performance reduction are proposed. In order to quantify the morphology of pitting corrosion and extract the evaluation indicators,the 3D profile data obtained by pitting morphology measurement are imported into a special written program to automatically determine the location of each corrosion pit and distill any desired data pertinent to the pitting morphology. The results show that this method seems to be effective to analyze the corroded surface and characterize the pitting morphology.

深基坑支护理念演进和设计方法改进剖析

基于我国30多年建设实践,分析现有深基坑支护临时性理念、与主体结构相结合理念实施的优点和不足,提出促进基坑支护工程高质量发展的永久化理念。结合济南某基坑工程,阐释三个理念的逐次提升和相应支护结构的计算内容,定义适应与主体结构相结合理念、永久化理念的结构岩土化、岩土结构化设计方法;重点分析土钉墙与抗浮锚杆相结合的复合土钉墙的设计,以及抗浮锚杆与外伸支撑、水平楼板永久支护结构中抗浮锚杆的力学性状与耐久性,分析了永久支护对于地下室外墙受力机制的影响,阐释深基坑支护理念演化方向和与之适应的设计改进内容。对于反思我国岩土与结构设计管理体制,促进基坑与基础设计理论和方法进步,推动“新发展理念”在基坑工程的实践具有导向价值。

深基坑岩土结构化永久支护理论与设计方法

基于对项目地下系统设计现状的深入剖析,指出岩土与结构专业分离造成基坑临时支护资源浪费、环境污染、碳排放增加等弊病,提出深基坑岩土结构化永久支护体系理论与设计方法。阐明了永久支护体系构件组成与构造过程,给出了永久支护体系承载能力极限状态和正常使用极限状态设计原则;明确了基坑开挖、构建和正常使用三个阶段的荷载组合和计算内容,建议了深、较深基坑划分界限及其永久支护结构分别适用的有限元法和弹性支点法;强调应进行支护构件的耐久性分析,证明了岩土结构化深基坑永久支护结构地下室外墙基本不承担土压力,改变了目前开挖阶段支护结构、使用阶段地下室外墙分别承担土压力即两倍建筑材料抵挡土压力的现状,显示了深基坑永久支护结构的工程价值及其推广的意义。

基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究

目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。

盖挖法地铁基坑施工对围护结构及其与立柱差异沉降影响

本文依托武汉地铁12号线中一路站基坑工程,采用Plaxis3D有限元软件建立数值模型,研究不同施工阶段地连墙水平位移、地表沉降和地连墙与立柱差异沉降的影响及变化规律;与明挖法相比,采用主体结构多次分段浇筑并架设内支撑方法对原方案进行优化分析。结果表明:随着基坑的开挖,地连墙水平位移和地表沉降逐渐增大,而地连墙与立柱的差异沉降呈现波动变化;与明挖法进行对比,盖挖法可有效控制基坑变形和降低对周边环境的影响;随着分段浇筑的层数和支撑道数的增加,基坑变形有减小的趋势,地连墙与立柱的差异沉降依旧呈现波动变化,当每个楼板间分3层浇筑且中间架设两道撑时,地连墙最大水平位移可减少22.47%左右,最大地表沉降可减少19.01%左右,本文得到的结论可为类似工程的设计和施工提供参考。

基于赤平投影和萨尔玛法的西藏某露天矿山边坡稳定性评价

本文以西藏某铜矿区露天矿山岩质边坡为例,基于矿山边坡现场调查及其工程地质特征,开展了矿山边坡工程地质分区研究,并采用赤平投影法和萨尔玛法相结合,定性分析和定量计算边坡稳定性。研究结果表明:边坡稳定性评价结果与当前边坡现状相一致,矿区边坡总体上稳定性较差,局部区域边坡稳定性差。通过定性和定量两种稳定性评价方法相互印证,对下一阶段边坡灾害防治设计、施工等提供了重要依据,对类似边坡工程有很好的参考和借鉴作用。

基坑工程中冠梁刚度的计算方法研究

针对目前基坑设计中存在冠梁刚度计算偏大的问题,开展了冠梁刚度计算方法的研究。首先对现行商业软件中冠梁刚度计算模型进行分析,然后讨论了简支梁受均布荷载和两端固定梁受均布荷载的冠梁刚度计算模型,并给出了相应的刚度计算公式。考虑了圆形基坑和多边形基坑,推导了圆形基坑冠梁刚度的理论计算公式,并将多边形基坑的冠梁刚度与有限元计算的精确解进行了对比。结果表明:简化模型计算的冠梁刚度误差与基坑形状密切相关,因此不宜直接使用简化模型进行计算。相反,将完整的基坑冠梁作为研究对象,在冠梁上施加荷载,求解对应位移,然后根据刚度计算原理得出冠梁的等效刚度是一种可行和可靠的方法。

桩撑式支护基坑通用弹性地基梁分析法

弹性地基梁法常用于模拟分析桩撑(锚)式支护基坑在开挖、设撑等施工工况中变形和受力的变化。目前利用该方法对某工况基坑分析时,首先要将整个支护桩在支撑处划分为若干个桩段,然后利用相邻桩段交界处的位移连续条件和受力平衡条件,推导出相应的待定参数方程,之后再利用求出的待定参数分析支护体系(基坑)的变形和受力。由于不同施工工况对应的支撑数和桩段数不同,因此该方法必须根据不同工况重新推导各自的参数方程,从而导致计算过程繁杂,难以形成通用计算公式和方法,也不易编程等问题。通过将支撑与桩段归纳为3种基本连接形式(即支撑分别相连于桩顶、相邻两桩段之间和坑底),本文建立了相邻两个桩段间待定参数的递推公式,进而推导出了适用于内支撑和锚索支撑形式、任意支撑道数、开挖或设撑工况的通用待定参数方程。该方程仅含4个参数,远少于现有方法且易于求解。文中算例结果验证了本文方法的合理性和可行性。

拟静力法在基坑抗震中的应用探讨

基坑工程作为项目建设的重要环节,其稳定性关系城市安全。随着地下枢纽、立体交通等理念的提出,部分基坑呈现规模大、周期长、周边环境复杂等特点。此时,不能简单将其视为一种临时结构,需要考虑地震等偶发灾害的影响。为了计算地震工况下的安全性,将拟静力法引入到基坑的稳定性分析中。汇总归纳了现有规范中的拟静力法,基于各规范的特点讨论了折减系数和放大系数取值原则。通过时程分析法,从剪力、弯矩和位移等方面进行验证。结果表明:在应用拟静力法时,应该考虑基坑工程的特点。区别于边坡工程,基坑工程加速度小于或接近地表设计地震。因此,加速度放大系数可取为1。折减系数取0.25时,拟静力法计算结果略大于时程分析法,可以达到包络设计的目的。

基坑工程中钢支撑预加力计算方法探讨

根据工程经验,钢支撑预加力一般取支撑轴向压力标准值的0.5~0.8倍。但是,支撑轴向压力标准值是未知数,一般计算时需通过迭代的方式确定预加力。该方法计算过程复杂,且有两个支撑轴向压力标准值,实际施工过程中到底施加多大的预加力存在较大的争议。为此,通过理论分析,将预加力作用下的支撑轴力等效为刚度增大的无预加力情况下的支撑轴力,可直接计算出支撑轴向压力标准值并确定钢支撑预加力的大小。最后通过某工程实例,与传统迭代的方法进行了对比,认为修正后的预加力计算方法简单方便、结果可靠。

基坑中软土的水平抗力系数几种确定方法探讨

该文围绕基坑中软土的的水平抗力系数的确定方法开展了探讨,分析了基坑规程中土的水平反力系数的比例系数m值的来源,分析了水平抗力系数确定的理论,罗列了现行规范中软土的水平抗力系数的经验值,最后通过案例分析,将3种土的水平抗力系数的计算方法(m值、k值和c值)的计算结果与实测进行了比较,发现按目前基坑规程公式计算的软土的水平反力系数的比例系数m值偏小的现象。

充填站荷载作用下露天坑边坡稳定性分析

某铁矿生态修复工程采用尾砂胶结固化方式对露天采坑进行回填,计划在露天坑周边建设充填站,为论证边坡及充填站安全可靠性,本文采用极限平衡分析和数值模拟方法,对充填站荷载作用下的边坡稳定性进行了计算分析。计算结果显示,该充填站所处的边坡在回填至-354 m时为基本稳定,在充填至-300 m工况下处于稳定状态,为确保边坡及充填站安全,建议加强该充填站所在区域边坡监测,确定所在区域边坡稳定前提下进行建设。

氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究

氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用氨热法生长了氮化镓单晶,利用扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜和湿法腐蚀研究了氨热法氮化镓单晶籽晶区至侧向生长区的位错演变。研究结果表明,侧向生长区的氮化镓单晶位错密度明显低于籽晶区,侧向生长超过25μm后,位错密度降低2个数量级。

深基坑开挖对临近高速公路影响及支护系统受力与变形研究

由于城市基础建设的快速发展,出现了很多近邻高速公路的基坑,对基坑及近邻高速公路的变形控制提出了新的要求.为控制临近高速公路基坑施工变形与保证高速公路安全,根据某深基坑临近高速公路施工的工程概况、施工方法与加固措施,采用有限元方法考虑车辆荷载后建立三维数值模拟模型,系统性地分析了基坑开挖过程中及开挖后高速公路路面的位移、支护结构的位移及内力变化规律.结果表明:基坑开挖后高速公路路面呈现中间沉降、两侧隆起的现象,路面与支护结构均会发现偏向基坑方向的水平位移,支护结构会整体“上浮”,支护结构呈现出中间横梁受压、两侧横梁受拉且压力远大于拉力的现象,增加支护密度可以有效减小路面与支护结构位移.

基坑免降水开挖的组合式冻结法支护工艺研究

近年来,随着地下水资源保护力度的不断增大,对基坑工程进行免降水开挖的需求愈加紧迫。为解决富水地层基坑工程施工中的免降水问题,提出一种新的基坑支护方法:传统悬挂式止水帷幕与水平冻土止水帷幕相结合的“组合式冻结法”。根据以往市政工程中的冻结法施工经验,总结组合式冻结法的施工流程,提出泄压孔、温度限位孔和局部冻结技术相结合的冻胀控制措施,以及利用冻结管嵌入地连墙的界面区强化措施。通过模型试验对组合式冻结法的可行性进行验证,试验结果表明,组合式冻结法可以有效实现基底的支护,在冻结薄弱环节临时竖井、地连墙附近冻结壁承载能力满足设计要求;观测发现地层冻结对地连墙强度和变形无明显影响。

富水软土基坑组合式冻结加固模型试验研究

近年来随着环保理念的贯彻和对城市水资源保护的重视,许多地区对地下水抽排进行限制,导致大量基坑工程必须寻找新的止水方式。对此,“地下连续墙+水平冻结封底”的组合式冻结加固被提出,利用模型试验对其在不同水压地层中可行性和差异性进行了分析,验证了该支护方式的可行性。结果表明:(1)随着水头高度的增大,冻结壁水分补给速率有所提升,冻结壁交圈时间与地层水头高度呈正相关,而冻结壁厚度与地层水头高度呈负相关关系。(2)临时竖井受地层冻结影响,会有明显冻胀压迫作用,伴随冻结壁发育,冻胀力最终降至某一特定值,并趋于平稳,且其峰值与水头高度成正相关关系;(3)模型试验中冻结壁上部土体的最大位移点位于土体35 cm深度位置,其位移数据为2~3 mm;(4)基坑开挖期间,冻土帷幕的温度随着基坑的开挖和积极冻结的双重作用下能够维持相对的平衡,整个冻结壁保持基本稳定状态。研究成果可为该支护方式在基坑工程中的应用提供理论支撑。

基于被动区土弹簧刚度降低过程的基坑围护结构计算增量法及软化p-y曲线

基坑围护结构的计算常采用基于杆系有限元的增量法,被动区土弹簧刚度在基坑开挖作用下发生动态降低导致土抗力软化,目前缺少在非线性地基模型基础上对该问题的研究。通过引入两个刚度变化系数来综合量化被动区土弹簧参数随基坑开挖的动态变化过程,建立了基于该过程的基坑围护结构计算增量法。针对非线性地基模型,提出了细化增量法进行数值计算。采用线弹性、理想弹塑性以及双曲线3种基本土弹簧模型计算得到被动区软化p-y曲线,对比显示,基于双曲线基本模型得到的等效水平抗力系数变化曲线更符合实际规律。工程实例计算显示,基于基本土弹簧为双曲线的计算结果与不同开挖阶段墙的位移监测数据对应更好。参数分析显示,与被动区土体极限抗力pu相关的刚度变化系数对计算结果影响较大,采用此方法应着重关注被动区pu的计算方法及开挖卸荷对pu的影响。

起爆方式对爆轰波传播特性的影响研究

为探究爆轰波碰撞对爆轰压力分布规律的影响,采用理论推导、数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了不同起爆方式下炸药内部和外部爆轰压力的变化规律。研究结果表明:爆轰波发生碰撞后,依次产生正碰撞、斜碰撞及马赫反射现象,最大爆轰压力可达到稳定爆轰压力的3倍以上;采用对称双线性起爆方式时,土体聚能侧所受爆轰压力是起爆侧的2.74倍,轴向所受爆轰压力较单侧线性起爆方式提升了75%。基坑爆破试验结果表明:采用对称双线性起爆方式时,沿爆轰波碰撞聚能方向呈一字型布置起爆,炮孔间的贯通效果相较于单侧线性起爆方式得到了明显提升。

受邻近开挖影响的浅基础砌体结构三阶段分析法

浅基础砌体结构的材料力学行为和受力体系决定了其对变形极其敏感,尤其是邻近深基坑工程施工时,需在基坑开挖前对影响范围内的砌体结构建筑进行安全评价。鉴于此,提出一种用于受邻近深开挖影响的浅基础砌体结构变形和损伤分析的三阶段分析法。三阶段分析法依托于数值模拟,根据影响因子权重依次构建地基结构模型、荷载结构模型和分离式砌体模型,在减少计算量的同时,尽可能准确预测砌体结构的变形和损伤风险。本文依托杭州市某深基坑工程,采用该分析法对受深开挖影响的砌体结构建筑进行深入分析,结合实测数据验证计算结果。结果表明,三阶段分析法能较好地反映因基坑开挖引起的周边建筑物的变形和表观损伤情况,在评价浅基础砌体结构损伤、预测结构变形等方面有较好的适用性,可为基坑开挖与周边建筑物相互影响的超前预测提供一种思路。

基于在机开挖离心模型试验的改进MSD法评估

研发了一套应用于高离心力场条件下在机基坑开挖装置和支撑施加系统,开展了多支撑支护的黏土基坑开挖的离心模型试验。将开挖引起的墙后地表沉降与挡墙变形的试验数据与已发表的相关研究成果进行对比分析,证明了该套在机开挖装置和支撑系统可有效模拟实际基坑工程的土体开挖及支撑。在离心试验数据的基础上,对基坑体系的变形机制进行了修正,提出了全量变形机制计算的改进动员强度法(mobilizablestrengthdesign,MSD)。应用改进MSD法计算多支撑开挖的挡墙变形曲线,并将计算结果与现场监测数据对比。结果表明:改进MSD法预测结果与实测数据较吻合,论证了改进MSD法的有效性。