基于等寿命原则的垃圾电站锅炉烟道高温防腐设计策略探究

针对目前国内外高参数垃圾发电站高温防腐的迫切需求,采用等寿命设计原则,按照垃圾锅炉内各烟道实际温度和管道腐蚀速率的变化规律,较为精细化地制定了烟道高温腐蚀防护策略和方案:第一烟道的中、下部水冷壁,确定采用复合感应熔焊涂层防护;第一烟道的上部和顶棚,采用Inconel625堆焊;第二烟道水冷壁采用复合感应熔焊工艺;第三烟道水冷壁采用感应熔焊;水平烟道中的高温过热器采用复合感应熔焊工艺;中、低温过热器采用感应熔焊工艺。省煤器推荐采用高温陶瓷涂料。按照等寿命设计原则制定的分烟道精细化防腐策略,可大大降低企业的一次性投入,经济效益显著。

基于Hyperworks二次开发的液压支架等强度设计

针对液压支架应力分布不均衡、支架大部分板件的强度都没有达到屈服极限等问题,提出基于Hyperworks二次开发的液压支架等强度设计方法。以典型单元的应力强度比标准差最小为优化目标,对液压支架进行多工况尺寸优化设计和疲劳寿命验算,使其在满足液压支架设计准则的前提下,对原有的模型进行等强设计。结果表明,优化后液压支架主结构件在同种工况下应力分布更加均匀,同时提高了液压支架的疲劳寿命,为液压支架的设计研究提供理论和数据支撑。

基于等寿命设计理念的CRTSⅢ型板式无砟轨道配筋优化

针对非预应力轨道板在CRTSⅢ型板式无砟轨道上的适应性开展研究,将组成复合道床板的普通钢筋混凝土轨道板与自密实混凝土层考虑为等寿命的结构层,基于极限状态法对复合道床板进行配筋设计。考虑列车荷载、温度荷载和基础变形的共同作用,确定自密实混凝土层配筋,轨道板配筋时还需考虑其在制造、运输和施工时的受力状态。计算结果表明:自密实混凝土层纵向钢筋由耐久性要求确定,横向钢筋按照最小配筋率进行配筋即可满足要求;理论计算得到的轨道板下层纵、横向钢筋还需根据构造要求进行相应调整;与现有普通钢筋混凝土轨道板对比,优化后的轨道板配筋节约18.4%,复合道床板整体配筋节约4.4%。研究结果可为普通钢筋混凝土CRTSⅢ型板式无砟轨道技术在温暖地区推广使用提供理论支撑。

混凝土结构全寿命等耐久性设计的理论框架

为延长混凝土结构的寿命,实现混凝土结构可持续发展,节约成本和资源,提高结构在寿命周期内的经济效益,基于等耐久性设计和全寿命设计理念,提出了全寿命等耐久性设计方法,指出了其核心研究内容,并对设计方法的基本思路、理论框架、设计过程进行了研究。结果表明:全寿命等耐久性设计方法具有均衡结构耐久能力、延长使用寿命、减小全寿命成本的优点,可在结构设计的初步设计阶段发挥作用;将全寿命等耐久性设计方法应用于成本投入高、使用周期长的混凝土结构(如桥梁结构),有望带来可观的经济效益。

风电塔结构抗震设计的地震作用取值研究

本文采用均匀Poisson随机过程地震发生模型,以极值Ⅲ型分布描述地震烈度的概率分布,在考虑风电塔具有低阻尼特性的基础上,建立了不同设计使用期的地震作用计算模型,并且给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数之间的换算关系。阐明了等设防烈度法,等重现期法和等超越概率法进行抗震设防烈度调整的基本原理,明确了不同设计使用期的抗震设防"三水准"。在借鉴现行建筑抗震鉴定标准中相关规定的基础上,对不同设计使用期的风电塔进行了合理的分类,利用等超越概率法分别计算不同设计基准期的风电塔的地震动。文中匹配现行抗震设计规范,列出了具体的地震作用计算步骤和计算结果。本文的研究结果不仅适用于新建的风电塔结构,也可供风电塔的抗震评估参考。

结构疲劳可靠性设计的等损伤设计方法

简述了疲劳可靠性设计的发展历程；提出用于结构疲劳可靠性设计的“等损伤设计”概念与原理，进行了实验验证．实验表明：按此方法设计构件的零件能在设计寿命下，同时发生破坏；在给定寿命下，零件几乎“等损伤”．从而证明按此方法对结构进行疲劳可靠性设计完全可行，且易为实际工程所应用．根据此设计方法，对结构进行疲劳可靠性设计，更能保证结构使用安全、可靠。

混凝土结构等耐久性设计方法

针对混凝土结构耐久性能不均衡的现象,在混凝土等截面耐久性设计的基础上提出了混凝土结构等耐久性设计方法,并明确了该方法的定义。首先将结构进行分层模块化划分,基于等耐久性原则确定各层次的目标使用寿命,然后进行使用寿命设计,使各层次的耐久性使用寿命达到目标要求;在构件截面层次上,对截面的角部采取措施避免截面角部钢筋提前锈蚀引起耐久性失效,实现截面的等耐久性。提出了结构分层模块化划分的规则和方法及基于等耐久性原则的目标使用寿命确定方法和过程;对于耐久能力严重不足的部位(角部),将钢筋替换为不锈的纤维增强复合材料(FRP)筋,避免过早使耐久性失效,其余部位通过调整保护层厚度使结构达到等耐久性的要求。由于局部环境不同,同种类型的构件需要设置不同的保护层厚度才能实现等耐久性的目标。提出了等耐久性设计的总体过程及不同耐久性等级的使用寿命安全系数取值范围,并通过一个混凝土桥算例说明了截面和结构层次等耐久性设计过程。结果表明:等耐久性设计可以优化选择各类构件的耐久寿命,合理安排初始投资,减少大修次数,降低结构后期维修成本,延长结构寿命,实现混凝土结构的可持续发展。

小断面矩形掘进机仿形刀盘设计方法研究

仿形刀盘设计是小断面矩形掘进机研制过程中的关键技术,直接关系到隧道成型质量和设备利用率。提出了一种利用行星式传动机构进行小断面矩形隧道全断面开挖的仿形刀盘设计方法,基于刀盘轮廓与断面滚动相切的仿形原理,建立了刀盘轮廓的理论模型,在此基础上对刀盘切削轨迹和开挖面进行分析,指出直角矩形边角超挖不可避免,通过确定刀盘最优中心距、设置矩形圆角、优化刀盘轮廓,实现了圆角矩形隧道的全断面开挖。进一步通过刀盘轮廓质点的运动规律分析,依据刀具磨损等寿命原则,提出仿形刀盘刀具布置策略。结合日本2 m级矩形掘进机在砂砾层中的掘进试验,验证了刀盘设计方法的可行性,研究成果为小断面矩形掘进机仿形刀盘设计提供了理论依据。

基于最佳一致性原则的设计表达式分项系数研究

在现行规范设计表达式的基础上,首先根据等超越概率原则,计算了10a至100a设计使用年限内可变荷载的统计参数;其次,校核了现行规范设计表达式隐含的可靠指标,并以此作为确定目标可靠指标的依据;最后,根据最佳一致性优选原则,考虑14种代表性的结构构件、3种可变荷载效应与永久荷载效应的简单组合、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值,通过概率计算方法优化确定了10a至100a设计使用年限内荷载和抗力的分项系数。设计人员可根据工程实际情况,采用该工程设计使用年限相应的分项系数进行设计。

浅议临终关怀设计

伴随着物质文明的丰富以及公民个人意识的觉醒,设计无论从思想理论还是产品功能都越来越多的将关注点投注在人际和谐、平等,人与自然相协调等方面。此外,设计行为实践对生命质量的影响亦是较为突出的一个方面。临终关怀设计倡导以设计作为关怀承载物又或者施行临终关怀的手段,可视作是对生命质量更为系统与全面的关怀,亦作为我们在现实背景下亟待探索与践行的课题。

基于等寿命法的磨机衬板结构优化

分析了国内某大型铁矿半自磨机筒体衬板的磨损规律,以及衬板金属的利用率。基于等寿命法优化衬板结构,并利用专业衬板模拟软件和离散元分析软件(EDEM)模拟了钢球和物料的运动规律。经现场使用证明,优化后的衬板寿命得以延长,金属利用率得到提高。