一种新型中空注浆锚杆止浆塞的优化设计与试验研究

锚杆在隧道施工中应用广泛,对于提高围岩自承能力,减小结构受力效果显著,中空注浆锚杆经过注浆后可以大幅提高其支护效应,注浆质量直接影响中空锚杆的承载能力。基于一种新型中空注浆锚杆止浆塞,通过数值模拟对其构造形式和结构尺寸进行优化设计研究,并通过室内模型试验和现场试验对研发的新型止浆塞的排气稳压效果进行检验。结论如下:止浆塞最优尺寸为内塞排气槽上端宽8.0 mm,深1.5 mm,下端宽11.3 mm,深1.0 mm;闭气坎高度为3 mm;外塞孔口端直径为51 mm,远离孔口端直径为50 mm。止浆塞对不同锚杆孔孔径具有普适性,当止浆塞与锚杆孔相差0~4 mm时,均能满足其稳压止浆性能要求。试验结果表明,新型止浆塞稳压压力在0.7~1.2 MPa之间,锚杆孔内浆液充盈,浆液密实,止浆效果明显。

关于压力容器外伴管固定结构的优化设计与其制造工艺的改良

介绍了压力容器外部伴热的外伴管固定结构优化设计,并通过对其加工制造工艺技术进行了深入研究,明确了制造工艺流程,探讨存在的问题及优化的可能性,并结合实际案例,提出改进措施和新的应用策略。实践验证了这些优化方法在提高工作效率、保证加工精度、降低生产成本等方面的显著效果。

埋地压力给水管道水平支墩稳定性验算及优化设计

柔性接口给水管支墩标准图集给出了管内水压适用范围为0.8~1.1 MPa的支墩设计,但是当实际工程中管内水压超过1.1 MPa时,不能直接套用支墩图集。为此,根据工程实例,提出当给水管内水压超过1.1 MPa,达到1.5 MPa时,先验算图集中设计管内水压力为1.1 MPa的水平支墩是否满足给水系统运行稳定性要求,再通过验算结果优化支墩设计。结果表明:在同一工程条件下,当管内水压达到1.5 MPa时,图集中设计管内水压为1.1 MPa的支墩满足1.5 MPa工况的支墩抗倾覆稳定性和支墩地基承载力的要求,但不能满足支墩抗滑稳定性要求。增加支墩埋深和展宽支墩墙趾均可以增加支墩抗滑稳定性。考虑节省地下空间和工程造价,该工程采用增加支墩埋深的方式来满足支墩稳定性要求。研究成果可为类似工程提供一定参考。

水泥稳定碎石混合料配合比的优化

为提高半刚性基层的抗裂能力,根据抗裂能力最佳、强度满足要求的原则,分别用静压法及振动法进行了水泥稳定碎石混合料级配和配比的优化,并对优化结果进行了对比分析。试验结果表明,现场经振动压实的水泥稳定碎石混合料强度、抗裂特性与室内振动成型的混合料特性更趋于一致,用振动法优化的级配配比可显著提高半刚性基层的抗裂能力。

大型外压球罐径向加强筋设计计算

对大型外压球罐可以通过设置径向加强筋来大幅度降低其主体壁厚,提高稳定性,从而获得一定的经济价值。通过应用实例,从强度与稳定性两方面提出了外压大型球罐径向加强筋的设置及计算方法,结果表明,稳定性满足要求,经济性十分明显。

CCS电站隧洞钢衬美国标准与中国标准对比

根据厄瓜多尔CCS水电站实际情况、合同及美国标准的规定,确定了钢衬材料的机械性能及许用应力,对钢衬抗外压稳定进行了计算分析,修正了美国标准中加劲环自身抗外压稳定计算公式,并且对美国标准与中国标准计算结果进行了对比。结果表明:随着加劲环间距的增大,中国标准得到的加劲环自身抗外压稳定计算值偏小。鉴于外水压力值超过了2.0 MPa,且钢筋混凝土衬砌段为透水设计,虽然按美国标准复核抗外压稳定满足要求,但是考虑工程安全起见,采取在压力钢管上部30 m处设排水洞。

最大刚度下单供气孔静压球面气体轴承的参数优化初探

按照已知承载力求最大静刚度的设计准则,采用不可压缩流简化,建立了显含球轴承4个结构参数(气腔包角θ0、球窝包角θ1、供气孔直径d以及球半径R)的刚度计算表达式;利用静压气体球轴承的相似原理,将设计变量进一步缩减至3个(θ0、θ1、d);约束条件考虑了小孔节流器的实现条件、稳定性工作条件及加工制造限制条件等。选择适用于不等式约束的复合形法作为优化算法,编制了优化计算的MATLAB程序。优化结果与20世纪60年代美国格鲁曼公司制造使用的气体球轴承的结构参数完全一致。

复合材料层合结构的铺层优化

本文采用最速下降法，对复合材料层合圆柱壳体受外压作用的铺层进行了优化。优化结果表明：在受外压作用下，层合圆柱壳体的铺层有最优化方案，且完全能在实际中实现。对于其他形状的结构和承受其他载荷的情况，只需改变指标函数即可用此方法获得优化铺层。

多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计

采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过程,详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响。随供气孔直径的增大,轴承消耗的体积流量增大,承载力也随之增大,但小气膜高度时增加值较小,大气膜高度时增加值较大,且轴承的最大静刚度逐渐减小。大的供气孔直径,可使轴承在更大的气膜高度下工作。供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似。理论优化的结果表明,圆盘内径参数应尽量取小值,供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根。对不能采用理论优化的几何参数,在数值分析的基础上,给出其合理取值范围。供气孔直径应在0.4-0.8 mm范围内取值,供气孔数应在5-8范围内取值。

外压锥壳上加强圈设计方法分析

通过分析外压锥壳大端或小端与圆筒连接处的加强设计原理,给出了外压锥壳上设置加强圈时锥壳段稳定性计算方法,并指出在进行加强圈惯性矩计算时,可以将加强圈和加强圈中心线至相邻加强圈中心线距离之半范围内的锥壳处理成当量圆筒,再根据外压圆筒加强圈设计方法进行计算。

快速部署无人机充气机翼设计与分析

为完成快速部署无人机充气机翼设计与分析,考虑翼型重合程度、蒙皮质量及加工工艺等因素对充气机翼设计的影响,对充气机翼进行优化设计。结合柔性薄膜理论,建立充气悬臂机翼的等效梁模型,提出一种充气机翼蒙皮应力计算及分析方法。对不同内外压差、气动载荷下的蒙皮应力分布及机翼充气压差对临界气动载荷的影响进行分析。研究结果表明:蒙皮弦向应力极值出现在机翼中部和后缘气室,而展向应力极值出现在机翼上下翼面翼根处,这可为充气机翼的优化设计及强度设计提供必要的参考依据。

浅埋偏压隧道初期支护参数影响分析及优化设计建议

依托吉林省鹤大高速公路回头沟隧道工程,运用有限元数值模拟,从锚杆长度、环向间距、喷混凝土厚度等方面分析隧道初期支护结构参数对围岩稳定性的影响规律。在对称和非对称设计时,综合考虑锚杆轴力、洞周位移以及衬砌的结构安全系数等方面对回头沟隧道浅埋偏压段Ⅴ级围岩的支护结构给出优化设计建议。

水电站巨型加劲输水钢管外压稳定设计方法研究

应用Mises理论和弹性环外压稳定分析理论,同时考虑结构失稳时材料的塑性影响,分析了大型水电站建设中的巨型加劲输水钢管临界失稳时的外压承载力及失稳形态与管径、壁厚、加劲环形状、尺寸、布置间距及材料力学性能之间的关系。应用本文给出的设计曲线和设计方法,可使管身段和加劲环部位管段获得相同或相近的抗外压失稳能力,又可使钢管在承受外压时的稳定性与材料强度安全协调一致,达到安全与经济的合理统一。

直管的外压(或真空)压力管道设计方法探讨

虽然直管的外压(或真空)压力管道在设计中遇到的比例较低,但在GB/T 20801-2006《压力管道规范工业管道》颁布之前,对这类管道的设计计算没有具体的设计规范,一般都是根据个人经验进行管道选型和设计。根据GB/T 20801.3-2006的规定,结合GB 150.3-2011《压力容器》第4章的规定,对外压(或真空)压力管道的设计计算方法进行系统的整理,通过计算,一方面可以指导工程或设计人员对管道规格的选择,另一方面可以对管道设计的优化有一定的指导作用,让管道设计的经济性体现出来。

基于EN 13445直接法的深海外压容器稳定性研究和影响因素分析

深入分析欧盟EN 13445标准直接法稳定性校核原理及应用准则,充分考虑实际工程中的材料非线性和几何非线性因素,建立基于EN 13445压力容器分析设计直接法的深海外压容器稳定性分析模型。根据深海外压容器稳定性校核危险工况,提出结构屈曲分析和稳定性校核方法,并在此基础上深入分析结构参数对深海外压容器稳定性的影响,构建深海外压容器分析设计的稳定分析和校核技术体系。最终开展2000 m深海外压容器高压舱外压试验,试验表明所述深海外压容器稳定性分析校核体系能够准确可靠地分析校核深海外压容器。为深海外压容器的稳定性校核和结构优化提供一种行之有效的方法,填补了深海外压容器稳定性研究方面的空白。

基于嵌固稳定安全系数的悬臂结构优化设计

常规基坑支护设计沿用传统的平面设计方法,而基坑作为一个具有长、宽、深的三维空间体系,平面设计无法满足基坑三维空间结构的特点。基于基坑的空间特性,提出依据坡顶水平位移反推空间效应影响下的主动土压力与被动土压力的计算方法。参考现行规范计算空间效应影响下的嵌固稳定安全系数,以嵌固稳定安全系数最小值(最危险状态)作为优化标准,提出悬臂支护结构优化设计方案。研究表明:基坑开挖时主动土压力与被动土压力同时受到空间效应的影响,但主动土压力相对于被动土压力受空间效应影响更加明显。嵌固稳定安全系数随距坑角距离的减小而呈幂函数形式增大。

安阳煤矿14206巷道支护设计与地压监测防范研究

为保证安阳煤矿14206巷道的生产安全,通过FLAC3D数值模拟分析,结合实际经验,对该巷道进行了锚杆、锚索相结合的联合支护设计,采用在支护实施50、100、150 m处,以及新掘下山巷道处分别设立测区,并针对顶板、两帮等处,实施应力、应变监测的方式,以实测数据验证支护设计的合理性及可靠性,对相似工程有一定借鉴意义。

大型高水头混流式水轮机的稳定性设计优化

大型高水头混流式水轮机的稳定性对电站的安全运行非常重要,因此通过优化设计提高水轮机的稳定性具有重要意义。本文分析研究了国内某电站的大型混流式水轮机的稳定性设计优化。首先根据电站工程特点,对国内外相近水头和规模的混流式水轮机主要参数进行了统计研究,分析了本电站水轮机设计参数特点;然后在模型试验和仿真计算的基础上,结合无叶区压力脉动的产生机理,对转轮叶片和活动导叶等关键部件进行了稳定性设计优化;最后通过优化前后的性能和流场的分析对比,表明稳定性设计优化提高了混流式水轮机运行稳定性,保障了电站长期安全可靠运行。

立体极限围岩压力理论及应用

立体极限围岩压力理论在克服现有理论不足的基础上,突出了立体、极限、传递、变化四大特点,是目前国内外考虑客观因素最多,能计算围岩自稳、喷锚支护、整体衬砌、复合衬砌、单层衬砌、组合衬砌的围岩压力计算理论,相较于传统理论具有诸多特点,基于此,文章通过理论推导,结合国内外大量围岩压力实测验证和多项试验工程检验,证明了理论的合理性和可靠性,为隧道及地下工程设计优化和施工创新提供了理论基础。

二杆桁架的优化设计

从工程实践中的一个简单桁架的优化设计问题入手,讨论了考虑压杆稳定性时二杆桁架的优化设计问题。