弹簧支吊架荷载变化系数的选取与汽水管道支吊架优化设计

目前,我国火力发电厂汽水管道设计标准规定,弹簧吊架荷载变化系数不应大于25%,据此设计的管道系统恒力吊架比例过高,其荷载“非法”转移会造成管道偏离设计线运行,应力升高。分析了恒力吊架恒定度与荷载变化系数的关系并给出了优化设计案例,研究结果表明,在汽水管道设计中适当增大弹簧吊架荷载变化系数,可增大弹簧吊架配置占比,减少管道膨胀异常现象的发生。

隧道管棚支护承载特性及支护参数试验研究

为探究隧道管棚注浆钢管不同支护参数对管棚支护承载能力的影响,引入Pasternak双参数模型构建出更符合实际情况的管棚支护力学模型,通过多组室内试验,对管棚在不同注浆钢管管径、壁厚、注浆饱满度及加设钢筋笼条件下的承载能力进行定量研究。研究表明:1)管棚注浆钢管支护参数中,对管棚承载能力的影响排序为:管径>注浆饱满度>壁厚>钢筋笼。2)增大管棚注浆钢管管径可大幅提高管棚的承载能力,相比管径为108 mm的管棚,管径为159、219、299 mm时管棚承载能力分别增大183.58%、398.62%、874.86%。3)管棚钢管注浆不饱满会较大程度削弱管棚的承载能力,钢管注浆饱满度由100%降至75%、50%时,管棚承载能力分别降低29.8%、34.5%,注浆饱满度为50%时管棚的承载能力与未注浆时相差不大。4)管棚钢管壁厚和钢筋笼加设与否对管棚的承载能力影响较小。因此,在实际工程中,可通过增大管棚钢管管径提升管棚的承载能力,通过减小管棚钢管壁厚及不加设钢筋笼节约用钢量。

砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理及应用

研究目的:砂卵石地层由于卵石强度高且颗粒分布无序,因此长管棚施工地层扰动大且支护效果难以保证,已成为制约隧道实际应用的一大瓶颈。本文以某轨道交通暗挖法车站为依托工程,采用理论分析、现场测试与数值模拟相结合的方法,对不同直径、不同环向间距条件下长管棚的支护效果进行了深入研究,以期揭示砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理,提出最佳支护参数。研究结论:(1)砂卵石地层,暗挖隧道管棚超前支护条件下,地层沉降变形在向地表传递过程中,沿高度方向的折减率约为0.91 mm/m;(2)管棚超前支护效果对矿山法隧道工程安全具有决定性作用,须采取措施减小管棚施工扰动及相应地层变形;(3)根据单因素敏感性分析结果,地表沉降随管棚支护长度的增加而增大,随管棚环向间距的增大而增加,且基本呈正相关;(4)为有效控制地表沉降并提高工程经济效益,建议直径127 mm管棚环向间距宜为35 cm,支护长度宜为40 m;直径159 mm管棚建议环向间距宜为40 cm,支护长度宜为40 m;直径209 mm管棚建议环向间距宜为45 cm,支护长度宜为50 m;管棚直径与其最佳打设长度正相关;(5)本研究结论可为砂卵石地层矿山法隧道支护措施提供借鉴与参考。

常减压装置高温热油管道的应力分析及优化设计

为了确保管道布置和法兰连接的可靠性和安全性,高温管道的应力分析十分必要。利用CAESAR II软件对常减压装置的高温热油管道进行了一次应力和二次应力校核。分析了各节点的热态位移、约束力和力矩等关键数据。采用L型和Z型自然补偿方案,合理规划了管道布置,优化了支吊架设计。进一步采用Kellogg当量压力法校核了热油泵和常压塔设备管嘴与管道之间法兰连接的可靠性,最终确保了该热油管道的安全、长周期运行。

管桥支承环结构型式有限元优化设计研究

某工程倒虹吸河床段为管桥,长212.4m,跨度20m,钢管内径3.5m。钢管自身承重,明管采用支承环结构将管道荷载传递至下部墩柱。为了确保支承环的应力满足规范要求、受力分布均匀以及管桥上、下部结构布置合理,运用有限元分析方法建立管桥整体模型,对支承环体型进行优化设计。通过对支承环厚度敏感性及局部调整体型的计算分析,明确控制工况下的应力分布规律。最终确定较优的支承环体型,为管桥的合理设计提供依据。

扣件钢管单面支撑体系设计与施工

随着我国城市建设土地减少,新建筑大多数都紧贴用地红线而建,而且很多新建筑地下室外墙厚度越来越厚,常规双面支模无法施工,因此越来越多的地下室外墙采用内侧单面支模的方法施工。虽然扣件钢管排架斜撑在单面支模施工中有一定的应用,但相关设计计算与施工经验不足。细致剖析单侧支模支撑形式多种类型及其特点,针对某具体工程的地下室外墙单侧支模工程,创新性地引入了一种优化后的扣件排架斜撑搭设策略。通过对该单侧支撑体系的研究,构建了精细的有限元模型,并进行了深入的应力、变形及稳定性评估,可为类似单侧支模支撑体系的设计与施工提供参考。

高边坡下方管廊基坑支护设计方案比选

人工填土高边坡的坡体稳定性差,因其土体未经压实,开挖极易引起坍塌,对周边建(构)筑物的基坑开挖产生严重的安全隐患。根据人工填土高边坡下南宁凤岭管廊基坑开挖的工程地质条件,分析了基坑设计的难点。对钻孔灌注桩、SMW工法桩、钢板桩3种管廊基坑常用的支护形式进行了对比,在综合考虑整体刚度和强度、基坑安全性、费用、施工速度等因素后,最终确定采用具有降低施工成本、可对施工材料重复利用、地下空间资源污染低的SMW工法桩作为该基坑的最佳支护方案。此方案可对今后类似工程的设计施工提供借鉴和参考。

不同跨径小净距隧道管棚超前支护机理与变形控制

以新疆乌尉高速公路上新光隧道工程为依托,对不同跨径软弱围岩小净距隧道超前支护力学特性进行研究。采用有限元软件MIDAS GTS NX建立有无管棚超前支护两种工况下隧道模型,分析不同开挖阶段管棚弯矩的分布规律以及两种工况下隧道拱顶沉降、初期支护应力及围岩塑性区的变化规律。结果表明:在隧道开挖过程中,掌子面处管棚受力较大,支护稳定后受力较小且较为均匀;管棚超前支护工况下累计拱顶沉降左洞为2.83 mm、右洞为6.74 mm,相较无超前支护,左、右洞拱顶沉降分别减少了34.64%和32.26%;布设管棚后衬砌最大主应力降低14.13%,围岩最大塑性应变减少了28.48%。采用管棚超前支护措施进行洞口段开挖能提高围岩稳定性,控制围岩变形,可为类似工程提供指导借鉴。

高温烟气管道膨胀节稳定失效分析与设计优化

针对某甲醇制烯烃(MTO)装置再生烟气管道波纹管膨胀节稳定失效的故障,分析了管道支座布置和操作工况变化对膨胀节稳定性的影响,结合管道热位移、盲板力的计算,证明了管道支座的选型及合理布置是保证膨胀节安全、有效服役的关键。提出了膨胀节的改造应用方案和治理措施,为类似工况膨胀节的应用和失效预防提供了经验。

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明:1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H~0.96H(H为基坑开挖深度)。6)桩-锚-撑组合支护体系能够较好地限制基坑变形,选择合理的支撑预应力是该类基坑设计的关键。

桥梁钢管拱安装施工技术研究

某钢管混凝土系杆拱桥主跨100m,采用先梁后拱法。结合施工现场情况,钢管拱采用吊装配合支架法安装施工。文章重点介绍了钢管拱节段划分、吊装设备选用、临时支架设计、安装步骤、线性控制等内容,可为类似条件下的系杆拱桥钢管拱安装施工提供参考。

基于BIM技术的管道支吊架设计与校核

传统管道支吊架设计往往依据现场实际情况及工程师自身施工经验进行,缺乏科学的受力分析及规划,返工及报废率高,安全隐患大。本文以安徽阜南农村商业银行股份有限公司总部金融大厦建设项目为例,利用BIM技术,对该项目管道支吊架进行深化设计和强度校核,出具校核计算书及支吊架材料报表,为项目的管道支吊架施工提供数据支持以及合理化建议,并为类似工程项目提供借鉴依据。

太阳能光热电站熔融盐管道支吊架应力分析

在工程设计领域开展管道设计工作时,为研判管道布置是否安全、合理,支吊架设计是否正确,需对管道进行应力分析。管道应力分析有多种方法,如图表法、目测法、计算机分析法和模型分析法等,方法的选择应结合管道的操作压力、公称直径、操作温度和连接的设备类型等确定。以国内某光热电站为例,使用ANSYS Workbench软件计算分析站内管道支吊架的应力情况,通过搭建管道支吊架的三维有限元模型,选取多种工况对管道支吊架进行应力分析,结合数据结果进行结构优化,提升管道支吊架的可靠性,以供参考。

微型排桩支护结构在隧道明洞段的应用

为探索微型排桩在高陡边坡明洞段支护结构中的适应性,基于二维杆系荷载-结构模型,提出三排桩支护结构设计计算方法;结合工程案例拟定多种钢管排桩+锚索支护方案,对排桩支护结构的内力及变形特征、不同方案的适应性、钢管桩直径的影响等进行深入研究。结果表明:1)排桩支护中,前排桩、中排桩、后排桩具有几乎相同的内力和变形特征,但前排桩的变形和内力值略大于其他2排桩,前排桩坑底位置是整个支护结构中最不利部位;2)采用增设锚索、预留压脚岩体等方式降低相邻支撑间的竖向间距,可以有效降低支护结构位移和内力,从而使支护结构变形满足相关规范要求;3)随着桩径的增大,钢管桩刚度增大,支护结构水平位移呈指数形式降低;4)增加三排桩直径和仅增加前排桩直径均可以有效降低支护结构变形。支护结构设计中,可以根据开挖高度、施工机械、地形地貌等,选择合适的支撑方式和钢管桩直径,从而实现支护结构快速、机械化施工。

前撑注浆钢管在某超大软土基坑中的应用

前撑注浆钢管是上海及周边软土地区近年来应用的一种新型基坑支撑形式,与常规的内支撑体系相比,具有施工便捷、挖土方便和造价经济等优点,应用在大面积基坑中具有明显的优势。本文以上海某超大基坑项目为背景,详细介绍了前撑注浆钢管在具体工程项目中的应用情况。项目的成功实施,对于软土地区类似的超大基坑工程具有较高的参考意义。

膨胀性软破岩层深竖井施工分级支护研究

境外某铜金矿千米深竖井在通过膨胀性软破岩层(泥灰岩)时,围岩遇水膨胀压力极大,先后出现两次井壁垮塌和开裂的情况,对施工进度及施工人员安全产生极大影响。为解决该问题,查找相关文献资料及国内外类似施工案例,对通过膨胀性软破岩层的井壁破裂机理进行分析,针对性地制定井壁破裂修复方案;在此基础上,进一步调查施工地点的工程地质和水文地质情况,通过分析与总结,提出深竖井不良岩层的施工及分级支护方案,对其所穿过的膨胀性软破岩层的围岩制定分级表,根据不同岩体等级分别提出相应的施工及具体支护方案。通过对两次破裂处井壁的修复,较长时间内未出现裂缝及漏水现象,修复效果良好,达到预期;此外,竖井井筒后续施工中在采用分级支护方案后,井筒顺利通过厚度超过500 m的不良岩层,且在工期、质量、安全三个方面都取得良好效果,保障该深竖井工程的施工质量与施工安全。该工程为膨胀性软破岩层中的深竖井掘进施工积累了宝贵经验,对类似工程具有一定的借鉴意义。

建筑工程高大模板扣件式钢管支撑体系施工技术

本文旨在深入探讨建筑工程中扣件式钢管高大模板支撑体系的施工技术。在支撑体系设计部分,本文基于工程实践和理论研究,详细讨论了设计依据、支撑体系的结构设计以及扣件、梁底模和抗滑移的计算方法,并详述了支撑体系的搭建过程,包括支撑体系的支撑搭设、模板施工,以及支撑体系在楼面施工中的应用。最后,文中还对支撑体系的拆除过程进行了详细说明,强调了拆除顺序、方法及其对工程安全和效率的重要性。

架间底板拖管充填采空区浆液流动特性试验研究

为解决矿山充填与煤炭开采之间时空干涉难题,实现矿井安全、高效充填开采。结合李家壕矿井生产系统和开采条件,提出采空区架间底板拖管非胶结膏体充填技术。为确保该技术可行及充填参数的有据可依,遂建立非胶结膏体架间底板拖管充填采空区物理模型,以矸石和粉煤灰为骨料制备非胶结膏体充填材料,分析最大粒径和质量浓度对浆液采空区内流动特性的交互影响。研究结果表明:①浆液充填量主要受矸石粒度的影响,质量浓度主要影响浆液在采空区内的扩散速度;②随着浆液充填量的增加,采空区内的空隙逐渐趋于饱和,且渗透方式呈现出以管口为球心的半球形扩散分布;③模拟试验揭示了浆液中矸石颗粒在采空区流动扩散阻塞机理;④沿管道走向依次剖开断面,浆液中矸石级配和质量浓度有明显的分选性。

极近距离煤层采空区下沿空留巷技术研究

为了解决极近距离煤层采空区下多次回采影响的沿空留巷围岩严重变形难题,以山东新查庄矿业有限责任公司(以下简称“新查庄煤矿”)91006综采工作面为工程背景,研究分析了采空区下沿空留巷覆岩顶板结构特征及运动规律,通过建立顶板位态力学结构模型,确定了采空区下沿空留巷巷旁支护阻力计算方法,计算出巷旁支护阻力为3432 kN,提出了“水力压裂超前断顶+巷旁钢管混凝土墩柱高强支护”为主体的巷旁复合支护体系。利用超前断顶卸压技术将巷旁顶板由传递岩梁结构向短悬臂梁结构转变,大大降低巷旁支护阻力,与钢管混凝土墩柱的高强巷旁支护相结合,特别适用于采空区下的沿空留巷工程。通过在新查庄煤矿91006综采工作面试验应用表明,留巷取得了较好的效果,巷道表面整体变形量较小,满足工作面回采期间的要求。

隧道洞口浅埋偏压段超前支护方案数值模拟

由于山岭隧道洞口段多处于浅埋偏压地形,为保证施工进洞安全,常常需要采取超前支护以控制洞口段围岩变形,保证围岩稳定。以彝良隧道洞口段为工程背景,采用FLAC 3D有限差分软件,分别建立无超前支护、管棚超前支护、超前小导管超前支护和管棚+超前小导管联合超前支护方案进行比选分析。计算结果表明:超前支护可大幅度降低围岩竖向位移、水平位移、竖向应力以及抑制拱顶塑性区发育;从支护效果上看,管棚支护效果最佳,管棚+超前小导管联合支护次之,超前小导管最差;从管棚长度自身以及施工经济合理性考虑,在控制围岩变形效果相当的条件下,采用管棚+超前小导管联合支护较佳。研究可为类似浅埋偏压隧道洞口段超前支护方式的选择提供借鉴。