盾构法联络通道中提高切削效率的管片弱化研究

盾构法联络通道施工中因洞口处临时管片难以切削,施工中存在掘进周期长、盾机姿态难控制、涌水涌砂风险高等问题,但是关于此问题解决方案的研究目前还很缺乏。因此,本文以天津某地铁盾构法联络通道项目为背景,在保证结构施工及使用期间安全性的基础上,从弱化临时管片的角度出发,提出了3种弱化方式,分别为降低待切管片砼强度等级、减少玻璃纤维筋布筋量以及管片打孔,并利用有限元数值模拟对弱化的可能性及影响进行了研究。结果表明:(1)在3种弱化方式下,特殊衬砌环内力变化规律均为切削区内力减小,钢管片区内力增大,普通衬砌环的内力小幅度提高;(2)临时管片砼强度由C40降到C20后对衬砌环内力影响在15%以内,其中钢管片区内力增加量在5%以内;(3)主筋量减少70%以内对管片内力影响在2%以内;(4)管片内侧打孔使切削区弯矩降低30%左右,孔径与孔深尺寸相同变化量情况下,孔径对于内力影响大于孔深;(5)不同弱化方式弱化后的结构内力均在极限承载范围之内,3种弱化方式均可采用,从施工便利性和安全性角度来看,临时管片砼强度降低方案为最优方案。

水下钢管桩内切割施工工法及定额研究

施工钢栈桥钢管桩基础拆除过程中,由于现场水深不足、波高浪急和施工机械设备能力限制,常规机械拔桩和潜水员水下割桩等方法难以实施。结合某境外工程,对水下钢管桩从桩体内部进行切割的施工工法进行研究。采用在拟切除钢管桩外打设钢护筒,搭设施工平台,通过远程控制切割枪系统实现在钢管桩内部泥面高程部位对钢管桩切割的施工工法,有效解决了钢管桩拆除的难题。同时,就该施工工法所需的人工、材料和施工机械设备的种类及使用量进行研究分析,总结得出施工定额。

型钢混凝土梁在盖挖逆作法地铁换乘车站中的应用研究

为尽量减少对地面交通的干扰,换乘车站的换乘节点处常常采用对地层扰动次数较多的盖挖逆作法施工。为掌握换乘节点结构中型钢混凝土梁的作用,采用三维数值模拟方法对太原地铁下元站换乘节点结构中是否采用型钢混凝土梁进行分析,并将采用型钢混凝土梁的数值模拟结果和现场变形监测数据进行对比分析。结果表明:由于型钢混凝土梁的刚度大,车站施工引起地层的位移可以得到有效控制,下元站的换乘节点结构具有较大的安全储备。

新型钢模板顺路溜井在上向水平分层充填采矿法中的应用

充填采矿法将是未来地下开采的主要发展方向,优化充填采矿法的开采工艺尤为必要。然而在充填采矿法中溜井作为大部分矿山上部各中段采场矿石实现集中运输,保证各分段出矿能力提高生产力的作用,因此安全高效的溜井施工方案对于提高矿山生产能力,降低施工成本尤为重要。基于此,文章结合湖南某铅锌矿地下开采采用上向水平分层充填采矿法的特点,提出了采用预制钢模板替代传统钢筋砼浇筑制作采场溜矿井的新型钢模板顺路溜井施工方案并在现场进行了应用,现场试验表明,新型钢模板顺路溜井施工方案具有减轻劳动强度、提高生产效率、降低采矿成本、降低作业风险等优点,可为类似矿山上向水平分层充填采矿法溜井施工提供借鉴。

响应面分析法优化低碳钢薄板激光切割工艺参数

为了研究光纤激光加工工艺对Q235低碳钢薄板切割质量的影响,采用500 W光纤激光切割机对0.7 mm厚低碳钢板切割质量影响规律进行了研究。采用中心复合设计(Central Composite Design,CCD)进行实验设计,使用超景深显微镜对切割试样的切缝宽度和挂渣高度进行测量。实验结果表明:切缝宽度的大小主要由激光功率、切割速度、辅助气压力和离焦量决定;挂渣高度的大小主要决定于激光功率、切割速度、离焦量和辅助气压力。建立评价切缝宽度和挂渣高度与工艺参数之间的回归模型,并对模型进行目标优化。结果表明,工艺参数组合为激光功率450 W,切割速度9 m/min,离焦量0 mm,辅助气压力0.564 MPa时可获得最优的切割质量。

基于数值模拟分析CBN刀具车削参数对SAE-5120钢残余应力的影响

零部件表面的残余应力对其屈服极限、疲劳寿命有很大影响,残余拉应力与压应力对零部件的疲劳影响也存在差异。本试验主要研究CBN刀具切削SAE-5120钢时的表面残余应力,利用有限元数值分析方法设计不同切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数,分析CBN刀具切削SAE-5120钢的表层应力状态以及切削用量对残余应力的影响,优化产生最小残余应力的切削参数,并结合极差法分析切削速度、进给量和背吃刀量对残余应力影响的显著度。有限元结果表明:采用CBN刀具切削SAE-5120时,工件表层会产生残余拉应力;切削速度对残余应力的影响最显著,其次是进给量;切削速度为200m/min和进给量为0.2mm/r时,工件表层残余应力最小。

调顺跨海特大桥主桥中跨合龙施工控制关键技术

调顺跨海特大桥主桥为(147.5+296+147.5)m双塔双索面全封闭钢箱组合梁斜拉桥,中跨合龙段长12 m,重452 t,中跨合龙难度较大。采用MIDAS Civil软件建立主桥空间有限元模型,对主桥中跨合龙进行施工控制。针对主桥施工工艺、桥址环境及结构体系特点,采用温度配切法作为中跨合龙方案;在合龙前对合龙口进行敏感性分析,选择对横向对拉、端部配重相结合的方式调整合龙口空间姿态;对合龙口温度及长度进行准确预测,同时解除中跨侧塔梁临时固结纵向约束;合龙时将“倒梯形”合龙改变为“梯形”合龙;主要构造焊接后体系转换与次要构造焊接同步进行,提高中跨合龙效率;优化合龙口桥面板横向湿接缝施工工序,增加成桥状态压应力储备。合龙后的索力、线形偏差均较小,合龙状态较好。

基于响应面法的等离子气刨切管工艺优化及试验

基于等离子切割质量评价标准的切口宽度,引入切割深度,提出了切口深宽比作为等离子气刨的质量评价参数。以喷嘴孔径、割炬夹角、电流强度以及气刨速度为设计变量,深宽比为目标响应值,利用响应面法进行了Q345B钢板的切割试验,建立了切割工艺参数对切口深宽比的数学优化模型,分析了气刨参数对切口深宽比的影响,得到了优化的切割参数,并进行了管材的等离子气刨试验验证。结果表明:切割20 mm厚Q345B钢板时,将等离子气刨的工艺参数调整为喷嘴孔径4.0 mm,割炬夹角44.0°,电流强度190 A,气刨速度735 mm/min,切口深宽比为84.80%,切割效率和切割质量最佳。等离子气刨切管相比碳弧气刨切管表面无需二次加工,切割效率提高了64.24%,为地下通道新管幕法的快速高效切管作业提供了一种新的技术途径。

海口文明东越江通道施工及变形实测分析

以海口文明东越江通道工程为依托,对基坑开挖过程中围堰的变形、基坑变形、基坑周边地表沉降等进行了全过程监测,对围堰明挖基坑过程中围堰及基坑的变形规律进行了分析。结果表明:在砂土与中等硬度黏土的地层条件下,围堰水平变形量为15~45mm,沉降为5.7~25.4mm。围堰变形与基坑变形的分布形态相似,说明围堰的整体变形仍主要受基坑开挖的影响;围堰的沉降存在明显的波动,说明渗流、坑外降水、降雨等水文因素对围堰的变形产生了较大的扰动影响;围堰明挖基坑开挖的影响范围大于常规基坑,说明围堰的存在及水上施工环境对基坑工程产生了明显的影响。

新管幕支护结构一体化施工管间切割加固技术

新管幕支护结构一体化施工是在顶管施工技术及新管幕法的基础上进行改进,将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成型。依托太原市迎泽大街下穿火车站通道工程,介绍了新管幕法施工管间三角区高压旋喷桩加固、临时支撑安装、钢管切割及焊接加固等作业内容。理论研究及施工实践表明,成功打通管幕钢管并提升地下结构整体牢固力,为今后新管幕法管间切割加固施工提供一定的指导意义。

复杂环境下单塔斜拉桥爆破拆除

针对复杂环境下单塔钢筋混凝土斜拉桥的爆破拆除,设计了塔柱定向倾倒和主梁原地坍塌的组合拆除方式。中塔柱采用“倒台阶”式切口,切口高度4 m。下塔柱首先采用机械法预处理形成两个宽1.3 m,高4 m的窗口以降低其强度,再布置炮孔进行爆破。主梁与拉索锚固处共设置4处爆破点,采用松动爆破。孔深大于1.2 m的炮孔采用导爆索分段装药结构,有效分散了炸药能量。孔外采用导爆管起爆网路,中塔柱、下塔柱和主梁炸点分为3段起爆。针对桥梁下穿涵洞提出了“刚+柔”复合防护方法。在主梁触地区域设置沙袋减振墙形成柔性防护。同时,沿涵洞走向布置焊接钢制骨架和橡胶垫层形成刚性防护。采用草帘、竹笆和钢丝网对爆破区域进行覆盖防护。起爆后,塔柱向预定方向倾倒,主梁原地坍塌,分为数段,再采用机械法处理。取得了良好的爆破效果,未造成爆破飞石伤害事故,也未对涵洞等建(构)筑物造成冲击破坏。本工程对单塔斜拉桥的爆破设计,以及对下穿涵洞的防护措施可以为相似工程提供借鉴经验。

钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究

针对如何解决高岩面深基坑传统格构立柱桩成孔工效低、垂直度控制低下,影响盖板及基坑支护结构的安全性问题,依据项目实际情况,通过钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究,提出了“大桩变小桩、角钢改钢管”的钢管格构立柱桩替代方法,大大提高了成孔工效、保障格构立柱桩垂直度,提高盖板及基坑支护结构的安全性,有效地解决了传统格构柱在碰到硬度较高的片麻岩、花岗岩等岩层则难于成孔的施工难题。

立铣加工动态切削力预测新方法及应用

通过切削力物理建模、仿真和应用研究来准确地预测切削力,是进行工艺优化的必要前提。动态切削力的预测对于研究切削机理和加工质量的控制都很重要。提出了一种新的螺旋立铣刀加工中动态切削力建模方法,通过微元法建立的切削力数学模型和斜角等厚度切削有限元模型两者结合,对高速铣削淬硬模具钢SKD11的动态切削力进行预测,并且对误差来源进行了分析。本建模方法通过建立单刃切削力数学模型,然后结合有限元分析得到单刃切削力曲线,经离散数据叠加后得到加工过程的动态铣削力曲线。此方法可避免传统建模中需要大量试验求取多个系数且预测精度差的特点。最后通过分析影响结果的主要因素及参数调节方法,保证了预测精度。

钢箱梁横隔板-U肋交接处割焊残余应力分析

为研究钢箱梁正交异性桥面板横隔板与U肋交接处的残余应力分布规律,采用Abaqus有限元软件模拟横隔板的热切割和焊接过程,分析横隔板与U肋交接处热残余应力的分布特征,探讨切割速度和焊接速度对横隔板弧形切口处残余应力的影响。结果表明:横隔板弧形切口处产生切向残余拉应力,其值超过钢材屈服强度;焊接在横隔板与U肋焊接区局部范围引起沿焊缝方向的残余拉应力,且焊缝尾端的应力集中更为明显;弧形切口残余应力区宽度随切割速度的增加而减小,残余拉应力随焊接速度的增加而增大;选用较快的横隔板切割速度和较慢的焊接速度可减小弧形切口处残余应力分布宽度和应力值。

钢板对接焊接残余应力的数值分析与试验测定

对采用对接焊缝拼接钢板的焊接过程进行数值模拟,确定焊接残余应力,分别采用盲孔法与切条法对对接焊缝拼接钢板的焊接残余应力进行试验测定,以切条法试验测定结果为标准,对数值分析方法及盲孔法测定结果的精度进行了评价.分析结果表明:数值分析得到的对接焊缝拼接钢板的焊接残余应力分布和大小均与切条法测定结果基本一致,验证了钢结构焊接残余应力数值分析方法的适用性;盲孔法测定的钢板焊接残余应力分布规律与切条法基本一致,但由于盲孔法钻孔精度不易控制,盲孔法测定的焊接残余应力数值误差较大.

碳钢高速车削中基于量热法的切削热分配

介绍了基于量热法的碳钢高速车削切削热在切屑、工件、刀具及环境中的量化分配.采用水作为收集切削热的媒介,通过自行设计的适配于高速车床的集屑容器以及分别收集工件和刀具热量的容器,在封闭式高速车削条件下测得各容器中水和承载物的温度变化,从而计算出传入切屑、工件、刀具及环境中的热量和总热量以及热流量.通过测量切削力和设定切削速度,得到主切削力的功率.将算出的总热流量与主切削力的功率相比较,评判用量热法测量切削热时的精确程度.

盖挖法地铁车站支撑柱施工新技术

为解决工程量大、工期紧的问题,对天津地铁文化中心站采用钢管柱新技术及无锡地铁市民广场站采用十字型钢柱施工新技术进行了介绍,并对2种施工技术进行了精度、进度、效益评价,由于其效益显著,可供类似盖挖法地铁车站支撑柱施工参考。

正火温度对20CrNiMo齿轮钢显微组织和切削性能的影响

提出一种新型切削温度测量装置,比传统测温装置更简单、更方便,准确度高。利用该装置研究正火温度对20CrNiMo齿轮钢显微组织和切削性能的影响。结果表明,随着正火温度的提高,齿轮钢组织中铁素体长大且含量增加。正火温度从850、950℃升高至1 050℃时,刀具切削温度和前刀面磨损量均先下降后上升,切屑为长卷屑且逐渐增长。

300M超高强度钢高速切削过程仿真研究

针对300M超高强度钢切削加工性较差的问题,通过有限元仿真技术对300M钢的高速切削过程进行研究。在相关试验数据的基础上,创建高速切削仿真模型,研究切削过程中切屑形态、切削区的应力分布,以及切削速度、刀具几何角度的变化对切削力、切削温度的影响规律。仿真结果分析表明:仿真数据与试验数据的变化趋势基本相同,切削速度增大,切削温度随之升高,切削力先升高后下降;前角角度增大,切削力和切削温度都较大程度下降,应力向刀尖与工件接触区集中;后角增大,切削力和切削温度略有下降,但变化幅度较小。

基于响应曲面法切削温度变化规律及粘焊影响

为了研究硬质合金刀具切削不锈钢材料时刀-屑粘焊的临界条件,并获得切削参数对切削温度及粘焊累积的影响规律,采用Design-Expert软件响应曲面法进行分析.通过三因素三水平试验建立了在硬质合金刀具切削1Cr18Ni9Ti不锈钢过程中切削温度的预测模型,并对相应的回归模型进行了分析,证明了预测模型以及对应因素的显著性.结果表明:该预测模型较为准确,具有较好的可靠性和实用性;刀-屑粘焊的温度区范围一般不超过800℃;刀具前刀面粘焊微观形貌呈现一定程度的颗粒扎堆状态;切削速度和进给量的交互作用对切削温度的影响最为显著.