One-Step-Installation of Offshore Wind Turbine on Large-Scale Bucket-Top-Bearing Bucket Foundation

In 2010,the first offshore wind turbine with integrated installation was established in Qidong sea area of Jiangsu Province,China,which led to the implementation phase of one-step-installation technique based on the design and construction of large-scale bucket-top-bearing (LSBTB) bucket foundation.The critical technique of LSBTB bucket foundation included self-floating towing,penetration with adjustment of horizontal levelness,removability and one-step-installation.The process of one-step-installation included the prefabrication of LSBTB bucket foundation in onshore construction base,installation and debugging of wind power,overall water transportation of foundation and wind power system,and installation of foundation and offshore wind turbine on the appointed sea area.The cost of one-step-installation technique was about 5 000 Yuan/kW,which was 30%-50% lower than that of the existing technique.The prefabrication of LSBTB bucket foundation took about two months.During the one-step-installation process,the installation and debugging of wind power and overall water transportation need about one to two days in sea area within 35 m depth.After the proposed technique is industrialized,the cost will be further reduced,and the installation capacity is expected to be up to 500 wind turbines per year.

三星堆古蜀文化遗址博物馆大型螺旋坡道结构设计与分析

三星堆古蜀文化遗址博物馆中庭的螺旋坡道采用钢箱梁结构体系,最大半径28.7m,水平投影长度118.5m。介绍了大型螺旋坡道结构体系选型和边界条件的对比过程,采用通用计算软件MIDAS Gen建立多尺度整体模型考虑螺旋坡道和主体结构的相互作用,通过静力分析和反应谱分析考察螺旋坡道在不同荷载作用下的承载能力和变形,并采用有限元软件ANSYS建立分析模型进行连续倒塌分析。结果表明,螺旋坡道采用钢箱梁结构具有较好的整体刚度,静力荷载和地震作用下坡道的应力和变形均满足规范要求,并具有较好的抗连续倒塌能力。

基于GADF-MDSC的特大型轴承深度迁移故障诊断方法

针对工程应用中特大型轴承运行工况复杂以及故障数据匮乏,导致其故障特征提取不全面的问题,提出了一种基于格拉姆角差场-多尺度深度可分离卷积(Gramian angular difference field-multi-scale depthwise separable convolutions,GADF-MDSC)的特大型轴承深度迁移智能诊断方法。首先,构建GADF-MDSC故障诊断网络,该网络分为三大模块:图像转换、特征提取、输出部分。图像转换模块采用GADF编码方式将振动信号转换为二维图像;特征提取模块通过MDSC提取综合故障特征信息,并利用双向门控循环单元筛选融合特征;输出部分由Softmax函数预测轴承故障类型的概率分布。然后,利用源域数据预训练模型,将预训练模型权重参数作为目标域训练模型初始化参数,冻结除底层外的所有参数,使用目标域数据微调模型,实现深度迁移故障诊断任务。最后,通过两种特大型轴承试验对深度迁移模型进行验证。试验结果表明,所提方法在目标域样本仅有5.00%的条件下,仍能保证较高的跨工况精度,达到86.04%,且迁移效果优于其他方法。

基于全数字量传递的飞行器结构装配技术研究

为提高飞行器结构生产装配效率,提出了全机零部件全数字量传递装配设计理念。运用数字量传递技术开展飞行器舱段互换性设计,并采用精细有限元仿真技术对结构装配细节承载性能进行分析,论证了数字量传递技术在主承力结构装配设计中的可行性。对采用数字量传递技术设计的飞行器舱段开展对接、静力及耐久振动工程试验,验证了数字量传递技术在飞行器全机零部件装配设计中的适用性,解决了飞行器大规模快速响应生产面临的装配技术瓶颈。

新国展二期结构设计关键技术

新国展二期项目为大型会展综合体,结构整体地下一层,局部地下二层,地上分为2个无柱展厅、7个有柱展厅、北登录厅、东登录厅、南登录厅、连桥、会议中心和酒店相互独立的结构单元。选取部分单体介绍其结构选型及特点,结构设计的关键技术。展厅大跨度屋盖采用钢桁架结构体系,非线性承载力分析及抗连续倒塌分析证明其具有良好的稳定性及承载能力;东登录厅为特别不规则的超限结构,按照“C”级目标进行性能化设计,其受力及变形均满足性能标准要求;北登录厅采用钢框架结构,两侧通廊设置滑动钢支座与会议中心、酒店相连,承载力分析及钢支座有限元分析结果表明其结构布置合理、安全;展览东、西区之间设有72m大跨度钢连桥,连桥两端设置摩擦摆支座与各展厅、登录厅连通。对摩擦摆支座进行小震反应谱分析及大震时程分析,结果表明,支座设计允许滑动量满足变形要求。

帕德玛大桥摩擦摆隔震支座型式试验及性能分析

摩擦摆隔震支座具有广泛应用前景。孟加拉国帕德玛桥梁工程为“一带一路”重要交通工程,采用了摩擦摆隔震支座,以保障桥梁安全。本文首先介绍了试验采用的大吨位多功能试验机及其主要技术参数,其次采用欧洲EN 15129:2009标准规定对帕德玛大桥采用的两种摩擦摆隔震支座进行了型式试验和性能评估分析。结果表明:摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,耗能效果良好,具有稳定的力学性能及较好的隔震性能,满足设计要求。试验结果为该隔震支座的实际工程应用提供了试验验证,确保了该工程的抗震安全性。

大型对日定向装置大开口复合材料主承力架传力设计及验证

根据大型对日定向装置的结构特点和受力特性,调整传力结构,充分利用纤维增强复合材料结构的可设计性,开展优化设计。在保证高刚度和轻量化的同时,克服结构大开口带来的承载能力不足,设计出结构质量与承载比仅为5.2%,集舱段和壳体功能于一体的大型对日定向装置复合材料主承力架结构。建立有限元模型,分别采用Tsai-Wu和最大应变2种纤维增强复合材料的强度失效准则,对其进行校核。开展静力试验,采集应变等信息,与有限元仿真分析结果展开对比。结果表明:其整体趋势一致,顺利通过试验考核。

大型集成组装式平台系统大承载力钢梁爬升系统承载性能足尺试验研究

大型集成组装式平台系统是将整体钢平台模架与大型施工机械集成于一体的智能建造装备,适用于建筑高度超过200m的超高层建筑核心筒的施工。大承载力爬升钢梁系统是大型集成组装式平台系统关键受力部件,用于集成平台系统交替爬升时将顶升油缸的竖向力传递至混凝土墙体,其承载性能由自身结构的承载力和支承处混凝土的局部承压能力共同决定。为确保大承载力爬升钢梁系统及局部承压混凝土的可靠性,设计自平衡足尺试验方案对其进行验证。首先设计试验方案并进行有限元分析,其次进行现场浇筑混凝土、试验架搭设及安装应变片,最后进行现场加载试验并记录分析。从试验结果可以看出,大承载力钢梁爬升系统各组件满足承载力要求,局部承压混凝土在增加预埋钢板后,洞口周边混凝土破坏情况明显减轻。

长群桩基础承载力性状的大比例尺模型试验研究

目前有关长桩基础承载性状的研究大都为工程静载试验的基桩,有关长群桩基础的承载性状的机制研究较少,亟需深入研究。通过大比例尺长群桩基础模型试验,对竖向荷载作用下的长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和承台底土压力的承载性状随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的承载力性状机理。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。

路用红砂岩碎石土湿化变形特性试验

针对湿热地区红砂岩碎石土用作路基填料易发生湿化崩解,导致路基刚度软化及其耐久性能降低的问题,采用自行研制的大型干湿循环压缩剪切仪,开展不浸水条件与反复浸水下红砂岩碎石土的一维大型压缩试验,揭示红砂岩填料在干湿循环条件下的湿化压缩变形规律。研究结果表明:湿化变形量随浸水次数增加而增加,压缩模量在前2次干湿循环过程中衰减幅度较大,第3次后逐渐趋于稳定;地基土附加湿化变形量随浸水时间增加而增大,变形模量随含水率增加而减小。试验结果可为红砂岩填筑路基的安全施工及其长期沉降预测提供依据。

利用改进牛顿-拉夫逊法的高速圆柱滚子轴承打滑分析

在考虑油气阻力和保持架与滚子之间的摩擦力的基础上,推导了圆柱滚子轴承拟动力学分析模型。提出采用改进的牛顿拉夫逊法求解大规模非线性方程组,可以克服传统算法对初值要求较高、方程组规模较大时迭代很难收敛的问题,在分析高速滚子轴承打滑时具有较好的效果。通过与已有的分析和实验结果进行对比后发现:滚动轴承保持架打滑与轴承所受径向载荷有关,在一定范围内增大径向载荷,可明显抑制打滑现象;在高速滚动轴承非承载区,滚子转速与保持架转速相关,且随保持架转速的增加而增加,而当保持架转速接近理论转速时,滚子打滑程度与径向载荷无关。

饱和及非饱和粉土中扩底桩极限上拔承载力大尺寸模型试验研究

通过采用大比例尺模型对饱和度为49%的非饱和粉土及饱和粉土中埋深比(桩埋深与扩底直径之比)为1,2,3和5的扩底桩进行试验研究,揭示饱和度、埋深比对扩底桩极限上拔承载力及其破坏模式的影响。试验结果表明:土体饱和度从49%增加至100%,扩底桩的极限上拔承载力降低至原来的30%～50%;扩底桩埋深比从1增加至5,非饱和及饱和土中桩的极限上拔承载力分别增加8和12倍;扩底桩的上拔破坏模式随埋深增大由桩周土体倒圆锥台形破坏变为扩底圆周土体局部破坏。

注浆桩土接触面试验研究及后注浆抗拔桩承载特性数值分析

桩侧后注浆抗拔桩是一种新型的抗拔桩基础。借助于试验和数值手段对这种抗拔桩的承载变形特性开展了深入研究。首先进行了接触面的大型剪切试验,以揭示桩土接触面在注浆与未注浆前后其力学特性的差异性,并基于大型接触面剪切试验成果,建立了桩土接触面的修正库仑摩擦模型。将接触面模型应用到有限元数值分析,分别模拟了传统等截面抗拔桩与后注浆抗拔桩的承载变形特性。研究表明,相比传统的抗拔桩,桩侧后注浆抗拔桩的侧摩阻力得到了显著的改善,特别是深处的桩侧极限摩阻力得到了更充分的发挥,从而桩侧注浆抗拔桩的承载能力有了较大程度的提高。

高喷插芯组合桩水平承载特性大尺寸模型试验研究

高喷插芯组合桩(简称JPP桩)是一种适用于软土地基的新型组合桩,能有效提高桩的竖向承载力,并取得了相当规模的应用。为了研究其水平承载特性,利用河海大学岩土所自行研制开发的大型模型槽试验进行水平承载桩静载作用下的大尺寸模型试验。通过与普通圆截面灌注桩、加承台JPP桩的水平承载性能的对比,试验表明,JPP桩水平承载力较普通圆截面灌注桩提高了15%,桩身最大弯矩处在桩顶以下大约2m处,桩侧土压力主要集中在上部2m范围内土体。同时,试验表明加了承台后,JPP桩的水平承载能力有了大幅度的提高。利用规范推荐的基于m法的灌注桩水平承载力公式,对JPP的水平承载力进行了计算,结果与试验值基本吻合。其结果可以为类似土层下水平受荷JPP桩的设计与研究提供参考。

大吨位压剪盆式橡胶支座及其连接的原型试验研究

天津海河蚌埠桥的各个支座都具有独特的受力特点,其中2#、5#墩支座三是特殊设计的大吨位压剪盆式橡胶支座,不仅需要承担竖向荷载,还要承担巨大的水平荷载作用,不同于以往的普通支座。因此,必须对支座及其锚固构造进行试验研究,确保支座构造合理且能满足结构承载要求。设计了普通千斤顶和预应力方式组合加载的试验方案,对2#、5#墩支座三进行足尺模型试验研究,得到支座竖向压缩变形、支座盆环径向变形等随加载历程而变化的规律。试验结果表明,该支座在达到和超过设计荷载时没有损坏,锚固构造未出现异常现象,相关监测数据满足规范要求。最后利用ANSYS对支座进行有限元分析,分析比较试验值与理论计算值。研究表明该支座具有较好的受力性能。

大型充气机械搅拌式浮选机控制系统的设计与应用

随着浮选机大型化发展,其控制系统已成为一项关键技术。本文设计了一套包含液位控制、充气量控制以及轴温检测功能的大型浮选机控制系统。通过选择合理的控制策略、检测装置和执行机构,控制系统在现场成功应用。数据表明,该系统达到了较理想的控制效果,稳定了生产流程,并提高了选矿厂的自动化水平。

基于正交试验的大型离心压缩机轴承参数优化

轴承参数的选取是影响转子系统稳定性的主要因素,为此提出了基于正交试验的轴承参数优化设计的思想,并在某大型离心压缩机低压缸转子系统中进行应用,通过确定优选的轴承参数,综合评估了轴承参数对轴承-转子系统的稳定性和轴颈振幅的影响。对优化结果进行方差分析和F检验,找到影响系统稳定性和轴颈振幅的显著因子和不显著因子,所得结论对压缩机转子系统设计具有指导意义。

巨型钢管混凝土柱分配梁构造下竖向荷载传递机理研究(Ⅰ):试验研究

在前期试验研究的基础上,对设置分配梁构造的超大截面矩形钢管混凝土柱进行轴压1∶5缩尺模型试验研究。为考察分配梁构造对竖向荷载的传递机制,试验中竖向荷载仅通过加载梁施加于钢管壁,混凝土不直接承担荷载。通过对试件破坏模式、分配梁破坏模式、管壁应变分布、试件承载性能及钢-混凝土共同工作性能进行分析,结果表明:所有试件表现出良好的延性,根据试验竖向荷载-位移曲线得出试件达到峰值荷载前具有较长的屈服平台段;混凝土承担的荷载取决于分配梁截面面积及截面刚度,并随分配梁截面面积的减小而降低;分配梁破坏模式为在梁端产生剪切屈服区域并产生较大塑性变形,部分试件分配梁下翼缘及腹板处形成了贯通撕裂裂缝;分配梁试验屈服承载力略大于梁全截面抗剪承载力,试验极限承载力接近梁全截面抗拉承载力。

黏土中宽浅式筒型基础筒土协同承载模式研究

宽浅式筒型基础是一种新型的海上风电基础,该基础在控制地基差异沉降方面具有巨大优势。但目前工程应用中宽浅式筒型基础的设计方法尚不成熟,一般是将筒内土体与筒视为整体,参照实体墩式基础的设计规范进行设计验算。文中基于宽浅式筒型基础大比尺模型试验,分析筒型基础在受荷过程中所受土压力的变化规律,发现只有部分筒内土体与基础协同作用。为研究筒土协同作用,提出了筒土协同度的概念,运用基于试验参数的数值模拟方法就加荷条件、筒型基础结构尺寸、筒内分仓形式、分仓板高度和厚度及筒土相对刚度等因素对筒土协同度的影响进行系统分析,并研究筒土协同度对承载力的影响,为基础结构的优化设计提供参考。

摩擦与配合间隙对超长大型液压缸承载能力影响规律研究

以水利工程中启闭机油缸为例,对超长大型液压缸最大轴向载荷进行计算分析.研究了两端耳环与支座轴销之间的摩擦、缸筒与活塞杆的配合间隙对轴向承载能力的影响规律,利用有限元软件ANSYS对液压缸进行非线性屈曲分析.样机试验得出最大轴向载荷为580kN,与理论计算值相差约6%,验证了理论模型的合理性.分析结果表明,由强度条件确定的极限载荷小于由稳定性条件确定的临界载荷,液压缸允许的最大轴向载荷由极限载荷衡量.随着配合间隙的减小或摩擦因数的增大,液压缸轴向承载能力增加,如当摩擦因数从0增加到0.3,允许的最大轴向载荷增加约5.5%.