铣削钢纤维在盾构隧洞内衬混凝土结构防裂中的试验研究

盾构隧洞内衬混凝土结构在温度应力和内外水压等复杂荷载作用下易出现开裂现象,影响隧洞结构安全和工程耐久性,为提高盾构隧洞内衬混凝土结构的抗裂性能,研究了掺入钢锭铣削钢纤维、粉煤灰、磨细矿粉材料改进高强泵送混凝土性能的关键技术问题,结果表明,钢锭铣削钢纤维、粉煤灰、磨细矿粉的合理掺入,对混凝土抗压强度、和易性、可泵性影响甚微,但其抗裂性能显著提高,为有效解决薄壁高强泵送混凝土结构的裂缝问题提供了可行的技术路径,研究成果可为类似结构的设计和施工提供借鉴。

盾构接收端内衬管片主要质量缺陷原因分析及处置措施

盾构法施工被广泛应用于城市轨道交通和输水隧洞工程中,盾构接收端工况复杂,在进行洞门封堵注浆时会导致接收端内衬管片错台、破损及渗漏水加剧,文章以珠江三角洲水资源配置工程某一区间左线为例,对该区间接收端最后20环管片出现的错台、破损、渗漏水等质量缺陷原因进行统计研究分析,分缺陷大小等不同情况提出完整有针对性的处置措施,为后续相关类似工程盾构接收端内衬管片主要质量缺陷原因分析及处置措施提供参考与借鉴。

盾构电缆隧道排水系统设计与创新探讨

排水系统是电缆隧道的重要组成部分之一,对保证电缆隧道使用安全具有重要作用。对于盾构电缆隧道,其排水系统的设计在标准规范中没有完整和明确的设计与取值依据,同时因外界因素而导致的隧道路径以及纵断面的变化也对隧道排水系统设计提出了新的要求。通过对盾构电缆隧道内水的来源、特点及排水标准的具体分析,结合相应的标准规范、国家电网公司相关文件要求,介绍了盾构电缆隧道排水量的取值原则、隧道排水沟的设计计算方法。针对隧道集水坑和排水泵组的设计,介绍了常规竖井内排水系统的设计方法。通过调查研究,首次提出了隧道内道中集水坑和排水泵组的创新设计方法以及相关数据的取值依据,能够有效地提高隧道设计灵活性和施工安全性,且能有效降低综合成本并缩短工期,可为类似形式的隧道设计提供参考。

内水压盾构隧道管片衬砌受力与变形特性分析

对不同埋深的通缝和错缝拼装盾构衬砌结构在内水压作用下的力学响应开展研究,分析了内水压、隧道埋深和衬砌拼装方式对盾构衬砌承载特性的影响规律。研究结果表明,隧道内水从空管变化至满管过程中,衬砌环变形持续增大,内力变化呈现三阶段特性。第一阶段为空管至半管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,但二者的变化幅度极小。第二阶段为半管至刚刚满管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,轴力的变化幅度小于弯矩。第三阶段为满管后内压增加阶段,衬砌环弯矩和轴力同时减小,但轴力的减幅远大于弯矩。对于有内压作用的盾构衬砌,埋深减小时衬砌结构的内力与变形会随之减小,但局部接缝张开及螺栓应力可能出现增大的现象,较浅覆土处衬砌环接缝的安全储备应引起足够重视。当隧道埋深及内部水压荷载相同时,错缝拼装衬砌结构的收敛变形、局部接缝变形和接缝部位螺栓的受力均优于通缝拼装结构,承受内水压的盾构衬砌可优先考虑采用错缝的方式拼装。

接地内屏蔽对SF_6套管电场分布影响的研究

采用有限元法软件分别计算了126kV SF6套管在有无接地内屏蔽时瓷套内部和外部的场强分布和电位分布。分析了接地内屏蔽的位置和尺寸与电场分布的影响,并对接地内屏蔽的结构进行了优化设计,为126kV SF6套管接地内屏蔽的设计提供了理论依据。

±500kV气体绝缘金属封闭输电线路绝缘尺寸设计

随着高压输变电设备如气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)的大规模应用,内部支撑绝缘子的介电强度成为设备安全稳定运行的重要因素。限制GIL在直流输电中应用的2个重要因素分别是绝缘子表面电荷积聚和自由导电微粒的影响。在考虑这2种影响因素的情况下,借助有限元分析软件,设计±500 kV直流GIL的绝缘尺寸,包括GIL的内外径,内、外屏蔽电极和屏蔽坑,含氧化铝的环氧树脂盆式绝缘子的结构设计。此外,还提出直流GIL盆式绝缘子外形结构设计的3项原则,设计中考虑了表面电荷积聚和金属微粒对GIL绝缘水平的影响因素。设计结果达到预期目标,绝缘子和电极系统的等位线分布比较均匀,但是其耐电性能还有待实验的进一步检验。

特高压SF_6气体绝缘套管内屏蔽结构研究

为了研究特高压SF6气体绝缘套管内屏蔽结构的电场分布特性并制定合理的结构设计方案,通过对特高压SF6气体绝缘套管进行有限元电场分析,研究了边缘效应和结构参数对内屏蔽电极表面电场的影响。在此基础上,针对仅通过控制电极表面电场进行内屏蔽结构设计的局限性,研究了SF6局放起始电场强度对内屏蔽结构设计的影响。结果表明:内屏蔽电极边缘外形对电极边缘电场强度影响较大,而对电极中部电场强度影响较小,因此进行内屏蔽结构设计需要考虑边缘效应对电极表面电场的影响,将边缘外形设计和电极尺寸设计分开进行;此外,边缘外形对边缘SF6局放起始电场强度影响较大,在进行边缘外形设计时需要综合考虑表面电场强度和局放起始电场强度的影响。

空间太阳望远镜主光学望远镜内遮光罩热效应

空间太阳望远镜（Space Solar Telescope，SST）主光学望远镜（Main Optical Telescope，MOT）口径达1 m，以2.8’×1.5’有效视场对日成像，将获得0.1＂~0.15＂的图像。SST MOT对日观测时所接收到的热量超过千瓦，成为影响望远镜成像质量的主要热源和杂散光源。为此，文中首先探讨了大口径太阳望远镜热设计与消杂光设计的特殊关联。然后，针对主镜筒内消杂散光的内遮光罩结构提出了热兼容设计，确定了内遮光罩结构热-杂散光效应集成设计的目标与评价体系。借助热分析软件获取SST MOT因内遮光罩结构参数变化引起的系统温度的变化趋势，从热控角度对内遮光罩结构的设计提出了建议：内遮光罩结构的垂直高度不宜超过400 mm。探索的内遮光罩结构热-杂散光效应集成分析方法也可为其他太阳望远镜的综合优化提供参考。

带内遮热板真空集热管的研究

为降低全玻璃真空集热管在较高温度工作时的辐射传热热损,提出两种带内遮板的真空集热管管型,对其传热过程进行分析,计算各管型的辐射热损。讨论真空管各项性能参数对其热性能的影响,结果表明带内遮板的真空集热管在较高温度工作时具有十分优越的性能。

磁导率与厚度因素对磁屏蔽效能的影响

利用漏磁通法并选取取向硅钢及内磁屏蔽钢进行了磁屏蔽效能实验。对取向硅钢而言,随外磁场强度增加,材料屏蔽效能(SE)先是急剧上升至18.1dB,达到极大值后再缓慢下降。根据趋近于直流状态的磁导率在达到极大值前,材料屏蔽效能(SE)相似于磁导率变化趋势,证实材料尚未饱和;达到极大值后的缓慢变化应当根据取向硅钢磁化时磁力线的填充规则说明。对取向硅钢单片、双片以及不同厚度内磁屏蔽钢进行了比对实验,证实同种材料在材料磁化到饱和后,屏蔽效能的影响与厚度呈等趋势变化。

地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响

以广州地铁三号线大塘—沥滘区间盾构隧道穿越的地层条件为背景,针对盾构隧道结构的特点,引入横向和纵向不等的刚度折减系数,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,对地铁盾构隧道重叠下穿施工所引起的上方已建隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行了深入研究,探讨和揭示了围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道重叠下穿施工所引起的已建隧道的变形和附加内力分布变化的影响规律。研究结果表明,新建盾构隧道施工所引起的已建隧道最大隆起点位于掌子面前方约2D(2倍直径)附近,不均匀沉降主要出现在约掌子面前方3D到后方2D的范围内,顶推施工将引起已建隧道在掌子面前方产生较大附加内力,而对后方影响较小,具体视隧道埋深、间距、围岩和施工因素而定。

基于内外分区割槽方式的盾构隧道接头环向模拟方法研究

管片接头力学性能的复杂性使通过盾构隧道结构相似试验模型模拟其力学性态成为难题。本文基于盾构隧道结构的典型弯矩分布规律,提出一种盾构隧道管片接头模拟方法——内外分区割槽方法,即将接头割槽的位置选在结构受拉侧。将其与另外两种常用接头模拟方式(外部割槽方式和内外割槽方式)进行比较分析,结果表明:接头模拟方法对结构内力、变形及破坏规律均有较大影响,内外分区割槽方法能够更好模拟管片衬砌结构接头在正弯及负弯状态下的张开与闭合效应;其声发射特性曲线的阶段性明显,能较好反应加载状态下管片由初始损伤到宏观开裂直至整体失稳的破坏全过程;其接头破坏模式与原型管片衬砌结构破坏模式更接近。

盾构施工对隧道围岩内力和地层变形的影响

针对大连路越江隧道工程特点 ,采用弹塑性有限元法分析预测盾构施工对隧道围岩内力和地层变形的影响 ;以便施工时采取有效技术措施 ,减少对周围环境的影响 。

深层盾构排水隧道PVC防水防蚀内衬力学性能试验研究

基于广州深层排水隧道,介绍了一种新型聚氯乙烯(PVC)内衬结构,可增强盾构排水隧道的防水和防蚀性能。当管片发生环内变形和环间错台时,盾构隧道接缝位置的PVC内衬处于不利受力状态,故针对PVC防水防蚀内衬的力学性能进行试验研究。通过拉拔试验对PVC内衬与管体之间键的连接可靠性进行研究,通过纵缝压弯试验和环缝剪切试验分别对盾构管片发生环内变形和环间错台时PVC内衬本体和焊缝的力学性能和变形能力进行研究。试验结果表明PVC防水防蚀内衬具有与管片衬砌结构协同变形能力,其力学性能满足要求。

绥中36—1油田Ⅱ期工程海底管道铺设新技术的开发和应用

渤海绥中36—1油田Ⅱ期开发工程中铺设的海底管道,是目前我国海上最长、管径最大的双层原油外输管道。海洋石油工程股份有限公司(COOEC)在该管道的铺设施工中,采用了先进的坡口加工、组对、焊接、检验技术,使管道的铺设速度比用原铺设工艺提高了3倍。新工艺、新技术的开发和应用,首次实现了我国在海底管道铺设中坡口制备、组对、焊接、检验等关键环节的自动化和半自动化。近期引起世界焊接业轰动的STT表面涨力焊技术,也由海洋石油工程股份有限公司率先在海底管道焊接中大规模成功使用,标志着高效、高质量的有间隙焊接打底工艺和技术进入了崭新的阶段。本文着重介绍该工程所采用的新的管道铺设技术和工艺在提高铺设速度和铺设质量上所起的作用,并分析了它们在海底管道铺设应用中的特点。

大直径盾构隧道施工期内部箱涵的变形特征

为了分析大直径盾构隧道施工期内部箱涵的变形特征,依托济南市在建穿黄大直径盾构隧道工程,开展施工期内部箱涵变形规律现场试验和数值分析研究。结果表明:在重型施工车辆作用下,内部箱涵拼缝处发生相对错动和张开变形,并且随着施工车辆荷载的增大而增大;内部箱涵、管片和周围土层同时发生竖向位移,隧道周围土层竖向位移呈倒漏斗形;经过施工车辆的反复碾压,内部箱涵的连接螺栓锁紧力损失严重,建议对连接螺栓进行二次紧固。

高速铁路水下盾构隧道管片内力分布规律研究

以在建的广深港高速铁路狮子洋隧道为背景,采用自行开发的"多功能盾构隧道结构体试验系统"装置,对大断面宽幅管片衬砌结构在通缝及错缝拼装方式下环向内力的分布规律进行原型试验实测与分析,并对正弯区和负弯区目标管片表面应力的分布进行测试,同时采用数值计算进行对比分析。研究结果表明:通缝拼装管片结构内力沿幅宽的变化很小,而错缝拼装管片结构在不同荷载条件下,内力沿幅宽的分布有所差异,水压越大其差异越小;管片手孔密集区往往会出现应力集中,同等条件下正弯区表面应力状态比负弯区更为不利;管片厚度方向表面应力分布呈显著的非线性变化,高水压使其非线性变化加剧。

双堤掩护式内航道的水沙运动和淤积计算

为研究双堤掩护下水沙运动规律,简化内航道淤积计算,以水流连续方程和泥沙运动方程为基础,通过解析求解,得出了双堤掩护下水域的泥沙运动特点,导出了掩护式内航道的淤积计算的公式,考虑因素全面,方法简单实用,可供科研和设计应用。

武汉长江隧道盾构段结构型式研究

武汉长江隧道是我国在高水压、强透水地层中修建的第一条大直径盾构隧道,且左侧河床历年冲淤变化幅度较大,如何选择合理的隧道结构型式是工程设计必须考虑的关键问题。为此,在国内外现有单层管片衬砌和全环双层衬砌的基础上,研究提出了一种新型的"管片衬砌+非封闭内衬"的双层衬砌结构。该结构在不增加隧道开挖直径的前提下,充分利用圆形隧道底部和两侧的富余空间现浇钢筋混凝土,并与车道板结构共同组成非封闭二次衬砌结构,可以大幅度地减少河床冲淤变化时的结构横向变形,并确保隧道底部与两侧这些重点部位的防水性能及结构长期稳定性,是一种值得推荐的创新结构方案。

盾构管片钢筋混凝土内衬大型输水隧洞结构研究

在北京市南水北调配套工程团城湖至第九水厂输水工程(一期)输水隧洞工程中,根据盾构管片钢筋混凝土内衬的结构间连接结构形式的不同,对双层衬砌相互作用模型进行了对比分析。根据所确定的结构模型对不同的力学模型进行分析,确定了北京地区土质条件下的盾构管片内衬钢筋混凝土的力学模型。计算表明,结构控制的内力状态确定为盾构管片为大偏心受压构件,内衬钢筋混凝土结构为小偏心受拉构件。