盾构法联络通道施工对始发端隧道的影响分析

在盾构法联络通道施工中,隧道的结构形式、盾构机顶推力、内支撑支撑力是影响隧道受力及变形的关键因素,为了探究联络通道施工对始发端隧道衬砌结构的影响,本文依托天津地区某盾构法联络通道项目进行了盾构法联络通道施工过程的有限元分析,将施工过程分为初始、预支撑、切削、破洞以及拆撑五个阶段,总结了始发过程中各阶段的结构应力及内力、隧道变形、螺栓内力的变化规律。结果表明:(1)施工完成后结构内力相比之前有所增大但是依旧在安全范围内;(2)结构的应力及变形在拆撑阶段的变化量最大,内支撑起到了施工期间维护结构安全的作用;(3)破洞后洞口周边衬砌环的内力重分布现象较明显,主要表现在衬砌环开洞口一侧的轴力及弯矩有所增加,距离洞口越近的管片其内力变化越大;(4)破洞后环向螺栓的剪力增加到了450 kN,施工中可以增加特殊管片结构的整体性以减小螺栓内力。

考虑SSI的滑坡区输电塔线体系安全性分析

为探究边坡变形对输电塔线体系安全性的影响规律,以位于滑坡体上的某输电塔线体系为研究对象,采用有限元数值计算方法,考虑塔线耦合作用、土-结构相互作用(SSI)以及边坡变形程度与方向的影响,建立了输电塔线体系整体有限元模型,探究了塔线体系受力特性对边坡变形的响应规律,提出了可用于评估滑坡区输电线路安全性的2个参数,即铁塔塔腿支座位移以及塔腿根开变化值。结果表明:在典型边坡变形作用下,上部塔线体系的失效以第一横隔面以及导线悬挂点附近主材、交叉斜材等杆件的屈服为标志;边坡变形角度对塔线体系失效特征的影响不大,但对其抗边坡变形能力的影响显著;总体来看,塔线体系承受一定倾角边坡变形的能力远小于承受水平地表变形的能力,其中大部分情况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的70%~80%,拉伸变形工况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的60%左右。研究结果对滑坡区输电铁塔的安全防治有指导意义。

大跨三片式钢箱桁肋拱桥结构参数敏感性分析

为保证大跨三片式钢箱桁肋拱桥施工过程安全及顺利合龙,成拱线形与理想裸拱线形误差尽可能小,以宜宾至昭通高速公路白水江特大桥为工程背景,通过有限元数值法,研究拱肋自重、拱肋刚度、扣锚索索力、扣锚索刚度、扣塔刚度及温度等结构参数的敏感性,探讨上述参数在单一变量法下,对拱肋成拱线形造成的竖向挠度差。结果表明,拱肋自重、扣锚索索力及温度属于主要敏感参数。大跨三片式钢箱桁肋拱桥拱肋拼装中,要严格复核拱肋质量,控制张拉索力误差,同时要避免极端温差对拱圈线形可能造成的影响,保证合龙顺利及合龙后拱肋线形平顺。

隧道衬砌结构可靠度分析的三阶矩方法

隧道衬砌结构的可靠度分析是隧道工程中的关键研究领域。传统的分析方法主要基于蒙特卡罗有限元法,通过将基本随机变量整合为两个综合变量,然后进行一次二阶矩法或二次二阶矩法来计算可靠度。该方法在处理综合变量之间的相关性时可能存在不足,导致分析结果的精确性受到影响。为了解决这一问题,本文提出了一种新的三阶矩方法来进行隧道衬砌结构的可靠度分析。该方法首先利用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗有限元法来计算隧道衬砌结构极限状态功能函数的前三阶矩(包括均值、方差和偏度),然后使用三阶矩可靠度指标来估计衬砌结构的失效概率。通过算例验证,该方法不仅简化了计算流程,而且提高了结果的精确性,为隧道衬砌结构及其他隐式功能函数的结构可靠度分析提供了新的研究方法。

基于非线性结构分析的架空输电线路风致位移响应研究

高压输电线路的稳定性和可靠性是影响电网安全稳定运行的重要因素。因此,开展输电塔线体系的风致响应研究,一直是输电工程技术领域的研究热点。以220 kV输电线路为例,进行了脉动风场的数值模拟,分析了塔线体系的振动形态,重点研究了风载荷作用下导线的振动形态以及在不同工况下由导线振动引起的位移变化。深入分析了输电线路的瞬态动力学响应,包括对架空输电线路的模态分析、风载荷下的振动过程以及不同工况下塔线的位移变化。结果表明:铁塔与导线的振动主要为一阶模态、二阶模态低频振动;导线的振动模式主要影响塔线体系的振动,不同时刻下振动位移的最大值对系统安全运行有更严重的影响。研究分析结果对输电线路的防风抗灾、安全稳定运行具有指导意义。

真空容器设计

介绍了特大型真空容器的结构形式、活动大门设计 ,并对容器设计中的一些重要问题的工程处理、大开孔补强、容器稳定性有限元计算过程和结果作了分析说明。通过试验使用证明 。

陡倾角岩体中阻抗式圆形调压井衬砌结构数值分析

采用三维非线性有限元对复杂地质条件下的圆形调压井衬砌及阻抗板结构受力进行了分析。提出了调压井混凝土衬砌结构与围岩联合工作的分析方法,给出了调压井混凝土衬砌结构开裂和配筋的计算公式和计算方法。通过分析计算,论证了Y岔圆形调压井空间结构衬砌的受力特征,为同类地下圆形调压井衬砌结构及阻抗板的配筋分析计算提供了一种较好的数值分析计算方法。

500kV紧凑型线路悬垂复合绝缘子均压环电晕抑制分析

500kV紧凑型输电线路部分均压环由于结构设计和安装方式不合理,电晕现象严重,需要对其结构进行优化和改造以抑制电晕放电。为此,使用紫外成像仪沿线观测导线和杆塔金具,找出了有明显电晕现象的均压环,确定了放电位置和强度,运用三维有限元方法建立了紧凑型直线塔模型,计算了该均压环的电场分布,分析了其球头和环体产生电晕的原因,提出了均压环的结构优化方案,将环表面最大场强由3868V/mm降低至2475V/mm。根据优化方案制造的新均压环挂网运行后的结果表明,球头和环体无电晕,防晕效果显著。该研究可为今后超、特高压线路防晕金具的设计、制造和安装提供研究经验和思路。

隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构的影响研究

针对隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构产生影响,以哈尔滨绕城高速天恒山公路隧道工程为依托,采用现场实测和三维有限元数值模拟的方法,对横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性进行研究。研究结果表明:(1)横通道施工导致交叉口附近一定范围内的主隧道衬砌产生变形和应力集中,其影响范围在交叉口锐角一侧为1.82D(D为主隧道洞跨),在交叉口钝角一侧为1.32D;(2)衬砌变形以拱部下沉为主,在边墙部位产生外扩现象;(3)横通道的开挖破坏了主隧道原有的成拱效应,使交叉口处的衬砌产生应力集中;(4)随着横通道开挖深度的增加,主隧道衬砌结构的变形和应力逐渐减小,趋于稳定;(5)交叉口两侧的主隧道衬砌结构强度安全系数均大于设计值2.0;(6)交叉口锐角一侧的变形和应力集中程度大于钝角一侧,而安全系数小于钝角一侧。研究成果对类似工程的设计与施工具有借鉴作用。

不良围岩条件下水电站调压井衬砌结构选型研究

目前工程上比较常用的水电站调压井衬砌结构型式有两种,一种结构型式是钢筋混凝土衬砌结构型式,另一种结构型式是钢衬加回填混凝土衬砌结构型式。本文针对围岩条件比较破碎,裂隙发育的调压井洞室结构,就两种衬砌结构型式分别进行了高水头作用下的有限元数值模拟,从调压井衬砌结构选型角度分析对比了两种衬砌结构型式在围岩及衬砌结构应力与变形、衬砌结构钢筋混凝土开裂、围岩与衬砌结构联合承载、结构安全储备、经济等方面的优劣。

基于导热反问题的二维圆管内壁面第三类边界条件的反演

对于诸如核电领域中有特殊安全要求或结构完备性要求较高的管道系统,不允许在管道开孔来安装温度传感器测量管道内壁面温度和流体温度,需要寻求一种间接无损的方法来预测或评估管道内壁面温度的分布及变化。在有限元法基础上建立温度场数学模型,基于共轭梯度法进行反问题分析,利用圆管外壁面可测的有限温度信息同时反演出第三类边界条件,即内壁面温度、近内壁流体温度以及表面传热系数,并能够获得整个壁面温度的全貌及其分布特征。计算结果及误差分析表明,此方法的精度较高,共轭梯度法能够准确地反演出该圆管内壁的第三类边界条件。该方法不仅可以为结构应力分析和热疲劳分析提供准确的瞬时热载荷,而且为实现一种无损测温方法提供坚实的理论基础。

刘家峡水电站扩机工程调压井结构研究

基于三维有限元法,对刘家峡水电站扩机工程调压井结构进行了静力、反应谱分析及非线性有限元分析,评价了结构的荷载效应。首先根据线弹性有限元分析结果,采用拉应力图法对调压井衬砌结构进行了配筋;然后以考虑混凝土开裂的非线性有限元方法校核结构强度和裂缝宽度。通过调整配筋面积,提出了适合于该水电站扩机工程调压井结构的最优结构型式和配筋方案。

地震作用下大型多岔调压井衬砌结构数值分析

针对地震作用下的深埋多岔圆形调压井,采用三维非线性有限元对其洞室开挖及衬砌结构受力特性进行了计算分析。引入岩石弹塑性损伤本构关系模拟地下调压井洞室的开挖效应;基于模拟结构支护的隐式锚杆、锚索单元,提出了复杂体型的调压井洞室开挖支护及衬砌开裂的计算方法;采用波动场拟静法对地震波作用下混凝土衬砌结构受力、变形特性进行了计算,给出了衬砌开裂的裂缝宽度和结构配筋的计算公式。通过小湾水电站调压井的工程实例计算,分析了空间多岔调压井衬砌结构在地震作用下的变形、开裂特性和应力分布规律,验证了模型的合理性与计算方法的可行性,为强震地区大型复杂调压井结构设计施工和安全校核提供了新思路和参考依据。

燃烧室结构-声耦合特性研究

声振耦合影响燃烧室燃烧稳定性,加剧火焰筒薄壁结构疲劳破坏,声振耦合特性研究对燃烧室燃烧稳定性设计与结构抗疲劳设计非常必要。利用有限元软件建立燃烧室结构-声三维模型,进行燃烧室封闭结构声振耦合特性研究,计算出结构的固有频率和模态振型。通过试验,测量燃烧室声振传递函数,得到燃烧室结构声振耦合固有频率和模态振型。研究表明,声场相当于给结构增加了附加质量,降低了结构固有频率,并产生了特殊的耦合频率。试验验证了有限元计算结果的正确性,从而为燃烧室薄壁结构设计提供了参考。

调压井钢筋混凝土衬砌的有限元配筋法

对比研究了线弹性有限元法配筋和非线性有限元法配筋,指出前者在截面内力和配筋设计中使用的原理不匹配,使计算配筋量偏大,而后者适用面广,能反映结构实际承载效应,使配筋设计经济合理。结合某工程调压井的结构分析,对比了2种有限元配筋法的配筋设计,说明非线性有限元配筋法是值得推广的。

不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析

应用基于神经网络的随机有限元理论,把截面抗压强度条件视为承载能力极限状态,截面受拉开裂条件视为正常使用极限状态,进行高速公路不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析,得出了衬砌结构可靠度指标的分布规律和衬砌结构的破坏规律。按照抗压强度条件计算,大洞比小洞相应单元的可靠指标小一些,说明大洞破坏的可能性比小洞大一些,不等跨效应明显。隧道的最小可靠指标在大洞的侧墙处,即大洞的侧墙很可能最先被压坏。抗裂可靠指标最小的单元在拱顶,尤以大洞拱顶单元最小,拱顶和拱腰是最容易拉裂破坏的地方。

双探针型海底热流计的结构优化

本文在现有海底热流探针制作技术条件下,首先建立了脉冲式双探针海底测量单元的有限元数值模型,模拟获得多组参数F的温度-时间数据,作为"实测"数据,再用脉冲加热有限长线热源(PFLS)模型求解待测介质热导率及其相对误差上限(RE_(λ-UL)),并以RE_(λ-UL)最小为原则,对双探针热流计的结构进行优化.结果表明:(1)在不同探针脉冲强度(q)、温度测量误差(ΔT_m)和探针长度(L)组合下,都存在最佳探针间距(Best_r),使得RE_(λ-UL)降到最低;(2)随着q增大或ΔT_m减小,Best_r逐渐增大;(3)当q、ΔT_m及探针半径(a)都给定时,Best_r与探针长度(L)呈线性正相关;(4)当a=1.0 mm,且q、ΔT_m分别取为628.0～1100.0 J·m^(-1)、0.5～1.0 mK,若L在20.0～42.0 mm之间时,则Best_r在18.0～30.0 mm之间,此时介质热导率相对误差上限可控制在5.5%以内,同时测量温度可在6 min内达到最大值,即脉冲加热开始后,温度测量只需约7 min,便可满足介质热导率的求解,这比目前常用的Lister型热流计所需海底测量时间缩短8 min左右.

埋管隧道竖向地层压力的研究

采用离心模型试验，通过量测模型衬砌在土压力作用下的环向应变，结合有限元计算方法，推求了衬砌所受到的土压力。在试验结果分析的基础上，提出了改进的地层压力计算方法。

Y岔圆形调压井洞室围岩稳定和锚杆支护分析

采用三维非线性有限元弹塑性损伤力学对琅琊山地下电站的Y岔圆形调压井的洞室围岩进行了分析计算,对各种工况下的围岩稳定和支护参数的合理性进行了评述.根据岩体损伤开裂后的应力应变关系,提出了变损伤刚度迭代计算方法,有效地反应了岩体损伤开裂后的围岩破坏特性;采用隐式锚杆柱单元模拟锚杆的支护效应,合理地反应了洞室开挖过程中的锚杆支护受力特性.通过对地下Y岔圆形调压井洞室围岩稳定分析计算,论证了该方法的可行性与合理性,为同类地下工程问题演示了一套完整的分析计算方法.

高速接触网整体吊弦预配

为了减小常规方法计算吊弦长度的误差、严格控制接触线高度、提高接触网的弹性均匀度、实现良好的受流质量,在分析常规吊弦长度算法的基础上,提出了一种新的基于索网找形的有限元法.以一个锚段的接触悬挂为分析对象,以接触线高度为控制目标,建立了承力索的有限元模型.考虑到接触网的典型结构和线路状况,结合现场实际,对模型进行了修正.经过实例验证,按该方法计算的吊弦长度安装后,接触线高度误差控制在±7 mm以内,达到了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工技术指南》的要求.