泥岩隧道锚承载特性现场模型试验研究

为了研究高荷载作用下的软岩(泥岩)隧道锚的变形、破坏及长期稳定性等问题,以在建的某长江大桥为依托,分别针对泥岩隧道锚自然状态(含水率为5.36%)和浸水状态(含水率为7.39%)的情况,开展了缩尺比例为1∶30现场模型试验。研究发现:隧道式锚锭同样适用围岩为软弱围岩(泥岩)的情况,可以承受较高的拉拔荷载,采用设计荷载工作时,具有一定的安全储备,并可以满足长期稳定性要求。屈服荷载作用以后,泥岩隧道锚的破坏优先沿锚体接触面发生剪切破坏,破坏后,会引起较大范围的围岩产生大变形。高拉拔荷载作用下,含水率高的泥岩隧道锚的围岩变形较大。考虑江水位变化带来的影响,建议该长江大桥泥岩隧道锚的长期安全系数取为3.5。研究成果可为类似的工程设计、施工等提供参考。

水平隧道火灾临界风速的理论模型

从热物理学的角度,分析烟气不会发生逆流的临界条件,建立控制隧道火灾烟气蔓延的临界风速理论模型。并通过隧道列车火灾的缩尺寸模型试验和数值模拟计算对水平隧道火灾临界风速进行研究,确定理论模型中的待定系数。将理论预测值与Wu和Bakar模型的预测值进行对比研究。研究结果表明:由该模型计算得到的临界风速与试验测试值较吻合,验证了理论模型的可靠性;Wu和Bakar的模型对油池火灾临界风速的预测值偏低,本文所建立的理论模型不适合预测火源功率较高工况下的临界风速。

铁路隧道火灾烟气温度场分布规律的试验研究

以我国某铁路水下盾构隧道为背景,针对不同纵向通风风速、火灾规模等因素进行了18组缩尺寸火灾模型试验,对火灾时隧道内烟气温度场的纵向变化规律、高温烟气的蔓延规律进行研究,获得了不同工况下拱顶下方烟气温度纵向分布规律、火区内和火区下游烟气最高温度分布规律,以及火灾蔓延范围等。并根据火区内烟气最高温度的试验数据,得到关于烟气最高温度与纵向通风风速及火灾规模的理论公式。拟合结果表明,该理论公式与试验数据能够较好地吻合,相关性为0.92左右。

管桩水平承载特性室内模型试验研究

目前规范中管桩的水平承载设计仍参考普通灌注桩,设计偏于保守。为了揭示管桩在水平荷载下的承载机理及群桩效率综合系数的安全储备值,进行了室内缩尺模型试验。结果表明:管桩单桩和群桩承载力试验值均大于规范计算结果,得到的群桩效率系数是规范法计算值的1.2~1.5倍。研究成果可为今后水平承载管桩的设计工作提供参考依据。

北京机场新塔台结构振动台试验研究

对首都机场新塔台钢筋混凝土筒 -钢框架组合结构缩尺模型进行了模拟地震振动台试验研究 ,分析了高耸塔台结构的地震反应和破坏特征 ,并对这种下部为混凝土筒体 ,上部为钢框架结构的锚固连接及钢框架结构层间位移控制进行了探讨 ,为提出这类钢 -混凝土组合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了试验依据。

带填充墙的新型梁柱-板柱组合结构振动台试验研究

对新型梁柱板柱组合结构体系的一个 9层 1∶1 5缩尺比例模型进行了振动台试验研究 .结合工程实际 ,试验模型中设置了填充墙 .试验结果表明 :该新型体系能够承受 7度烈度区的作用 ;填充墙的存在使得该体系的竖向刚度分布较为均匀 ,其变形和破坏形态有从框架型向剪力墙型转化的趋势 ;在底部 ,1阶振型占主导地位 .据此 。

竖向荷载对管桩群桩水平承载特性的影响研究

目前规范中管桩群桩的水平承载设计是基于单桩试桩结果开展的,没有考虑上部荷载对桩基水平承载能力的影响,这显然不能反映桩基的真实受力状况。本文采用室内缩尺模型试验和数值模拟的方法,对不同竖向荷载下管桩群桩的水平承载性能进行了研究。结果表明:竖向荷载的施加充分发挥了各桩的承载性能,提高了群桩基础的整体性,使得管桩群桩的水平承载力有明显提高,分析得到的群桩效率系数也高于规范的计算值。研究成果可为今后水平承载管桩的设计工作提供参考依据。

几江长江大桥隧道锚原位缩尺模型试验研究

几江长江大桥为主跨600 m双索面悬索桥,南岸采用重力锚,北岸采用隧道锚,单根主缆拉力1.08×105k N。北岸隧道锚位于侏罗系上统遂宁组地层上,岩性主要为泥岩,具有岩性软、埋深浅的特点。为研究隧道锚的承载力和变形特征,开展了1/10的大型原位缩尺模型试验,首次采用微机伺服控制与数据采集系统,成功地使模型锚达到极限破坏,并获得了各部位应力应变全过程曲线,是国内软岩隧道锚模型试验最成功的案例。本文详细介绍了缩尺模型试验的方法及技术特点,包括模型锚场地选择、地质条件一致性论证、模型锚结构设计与制作、施力方式、荷载伺服控制技术、变形监测技术等。

隧道锚现场缩尺模型试验中的伺服控制与采集系统

隧道锚是悬索桥主缆的主要锚固形式,其承载力及变形特征在不同的地质环境下表现不同,因而需要通过缩尺模型试验进行验证。根据相似原理,相似比越小,缩尺模型的代表性越强,其材料特性、边界条件、受力机制及地质力学模型等更接近于原型锚,因而常常在地质条件较差的位置采用1∶10的现场缩尺模型试验。针对大尺度现场模型试验环境条件差、荷载高、监测传感器多、监测历时长等特点,采用智能化程度高、适应性强的伺服控制与采集系统来实现试验的控制及数据的采集。在云南香丽高速公路虎跳峡金沙江大桥隧道锚1∶10现场缩尺模型试验中采用自主研发的电气液伺服控制与采集系统,实现了全过程的荷载伺服与数据自动采集。该系统的成功研制为我国隧道锚现场缩尺模型试验的研究提供了新手段,能够帮助更加深入地研究隧道锚变形破坏机理及蠕变特征。

类矩形盾构施工对地下管线影响的模型试验研究

类矩形盾构隧道开挖使土体以不均匀沉降形式作用于地下管线,导致管线产生纵向变形、破坏。针对类矩形盾构隧道施工,采用室内缩尺寸模型试验,综合考虑管隧相对位置、管线埋深及土体损失率3个影响因素,研究类矩形盾构隧道在砂土地层中施工,地下管线沉降、变形及地表沉降的规律变化。研究结果表明:管隧垂直工况时,管线竖向位移曲线呈高斯分布,竖线位移反弯点出现在隧道轴线附近处,管线弯矩呈"M"型分布,最大竖向位移及弯矩位于隧道轴线正上方;管隧斜交工况所受影响比管隧垂直工况影响更大;管线埋深越大,管线受影响程度越深;管线竖向位移随土体损失率减小相应降低,隧道轴线正上方管线竖向位移与管线最大正弯矩及两个较大负弯矩减小幅度较大,管线两端受影响程度较小;地表沉降受土体损失影响较大,沉降值比管线大。

浮态节能技术在某型集装箱船上的应用

为使集装箱船能在保持或增加运力的同时大幅减少燃油消耗,从而降低对环境的有害影响,针对营运中的船舶,提出运用浮态节能技术。以某型集装箱船1 a的营运航行资料为基础,统计分析该型船实际运营的航速范围和载重范围,并在该范围内开展一系列的船舶模型试验。对试验结果进行计算分析,并以此开发应用于实船的"浮态节能系统",通过实船测试验证浮态节能的效果。结果表明:浮态调整具有较好的节能效果,基于模型试验开发的浮态节能系统可准确评估船舶的性能,并能指导浮态调整达到节能的目的,具有较高的可靠性。

北京机场新塔台结构模拟地震作用试验研究

本文对首都机场新塔台钢筋混凝土筒-钢框架组合结构缩尺模型进行了模拟地震振动台试验研究,分析了高耸塔台结构的地震反应和破坏特征,并对这种下部为混凝土筒体,上部为钢框架结构的锚固连接及钢框架结构层间位移控制进行了探讨,为提出这类钢-混凝土组合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了试验依据。

土工离心模型试验中结构物替代技术探讨

在土工离心模型试验中,模型材料的几何尺寸应为原型材料几何尺寸的1/n。然而在很多试验研究中,由于缩尺制备的原因,很难满足这一要求。基于土工离心模型相似原理,对其结构物的替代准则进行详尽的综述、分析和讨论,为工程应用提供参考依据。

电磁兼容缩尺比测试方法介绍

本文对电磁兼容缩尺比测试方法进行了介绍。该方法适用于大型多天线产品研制过程中的电磁兼容预测试,易于在产品成型之前发现解决其潜在的电磁兼容问题,节约成本,是大型多天线产品研制过程中及其必要的测试手段。

杭州支付宝大楼悬臂桁架钢管混凝土柱节点试验与研究

杭州支付宝大楼上部结构采用多层钢框架-钢筋混凝土抗震墙体系,通过防震缝划分为A,B,C 3个独立结构单元。为研究A区悬臂桁架中钢管混凝土柱节点的承载能力及可靠性,设计了缩尺比1∶4的节点模型并进行静载试验,对节点关键部位的应力和变形进行了监测分析。试验表明节点发生屈服或局部屈曲时的承载力高于设计荷载,同时也进行了有限元数值模拟分析。研究表明试验结果与理论分析吻合得较好,验证了节点具有较大的强度储备,经优化后能够满足实际工程需要。

大尺度桅杆结构缩比试验中的相似关系

基于双缩尺比,将桅杆视为变截面梁,提出大尺度桅杆结构缩比试验中总体强度和振动的相似关系。应用PATRAN软件,对桅杆结构强度和振动进行数值仿真,通过桅杆原型和缩比模型的对比分析,验证相似关系的有效性。

均质黏土坝漫顶缩尺模型的相似性优化试验研究

为进一步研究土石坝漫顶溃坝模型与原型之间的相似性问题,从均质黏土坝在水流冲刷作用下的起动极限状态分析入手,提出调整筑坝压实度来降低缩尺模型坝的抗冲刷能力,进而达到漫顶溃坝过程相似性优化的设想。基于黏土的抗剪强度及黏聚力会随着压实度的降低呈非线性减小,以某土石坝工程的漫顶溃坝分析为原型,开展了不同压实度和几何比尺条件下的均质黏土坝相似漫顶流槽试验。结果表明:采用与原型黏土坝相同筑坝密实度的模型坝溃决过程与原型完全不相似,模型与原型之间的差异性会随着几何比尺的增加而愈发明显;适当减小黏土模型坝的压实度能够显著提升模型坝与原型在溃坝形态、溃决时间等溃坝过程相似性。

沈阳地铁车辆段上盖双子楼隔震性能的振动台试验研究

模拟地震振动台试验是研究地震作用下结构性能的重要试验手段,相比拟静力、拟动力试验各具优势和特色。为了验证沈阳地铁车辆段上盖双子楼结构的隔震性能,根据相似理论设计结构模型,开展了模拟地震振动台试验研究。试验表明:小比例振动台模型存在尺寸效应,但宏观破坏现象足可反映结构薄弱部位和破坏机制;结构模型在双向地震作用下主要以双子楼平动为主,扭转振动不明显;随着隔震上部结构损伤积累,在7.5度地震作用下模型结构发生显著损坏,隔震支座发生不可恢复变形,顶部机顶房柱端开裂;试验验证了隔震后的建筑可满足规范设防要求。

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥桥塔混凝土抗裂技术研究

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥为千米级三塔钢桁梁斜拉桥,边塔高308 m、中塔高345 m,桥塔采用钢-混组合结构,中、下塔柱采用C60混凝土结构,塔柱横截面壁厚1.4~3.0 m。为提高该桥桥塔混凝土抗裂性能,在优选原材料的基础上,提出添加降黏剂的混凝土配合比进行优化比选;优选分别掺加16%减缩型和12%抗裂型降黏剂的混凝土配合比进行1.4 m(未设冷却水)和3.0 m(设置冷却水)壁厚塔柱的足尺模型试验。结果表明:降黏剂的掺入可显著降低混凝土的塑性粘度和开裂温度,提升混凝土的应力储备,延缓混凝土到达温峰的时间,提高混凝土的抗裂性能;足尺模型混凝土表面外观质量均良好、均未出现有害裂纹。由于掺加16%减缩型降黏剂配合比混凝土的性价比更优,因此该桥Z3号、Z4号桥塔最终采用该配合比方案,提高了混凝土外观质量及抗裂性能,拆模后的塔柱混凝土表面平整光滑、色泽一致,无有害裂纹。

导管架结构缩尺试验模型研制及模态试验

对于海洋导管架平台这种复杂而庞大的大型工程结构而言,其静、动力学性能的真实物理模型实验难以开展,大多以缩尺试验模型替代。首先,针对导管架结构特点,结合大学生创新实验的相关内容,提出了缩尺试验模型设计思路,并制作加工出满足几何相似、质量相似、刚度相似的导管架结构缩尺试验模型。在此基础上,为验证缩尺试验模型的动力相似性要求,搭建了缩尺试验模型的模态试验装置,开展了缩尺模态试验。基于该缩尺试验平台,能够有效开展缩尺导管架结构的静力和动力性能测试,并可结合结构的有限元仿真验证,开展广泛的大学生创新实验,实现工程问题与创新实验的有机结合,促进大学生科学实验能力和创新能力的提高。