考虑冠梁的桩锚支护边坡试验与数值模拟

以兰州港务区桩锚支护边坡实例为依托,通过无线自动化监测与有限元软件数值模拟相结合的方式,研究桩锚支护在未设冠梁(填土过程)阶段和设置冠梁(运营期间)阶段的支护结构内力与边坡稳定性的变化规律.结果表明:在未设冠梁阶段,随着填土高度的增加,桩身弯矩、锚杆轴力和边坡位移逐渐增大;冠梁设置后,可有效地减小桩身弯矩和锚杆轴力并且对桩顶附近土体有较强的约束作用,对边坡顶部位移的约束效果最为显著,边坡位移的影响从坡顶至坡底逐渐减小,也明显地提高了边坡的稳定性;随着运营期内支护结构与边坡土体应力的相互调整,两者的内力与位移趋于平稳变化.该试验可为西北黄土地区桩锚支护边坡的设计、施工和监测分析提供有益的参考.

基坑工程中冠梁刚度的计算方法研究

针对目前基坑设计中存在冠梁刚度计算偏大的问题,开展了冠梁刚度计算方法的研究。首先对现行商业软件中冠梁刚度计算模型进行分析,然后讨论了简支梁受均布荷载和两端固定梁受均布荷载的冠梁刚度计算模型,并给出了相应的刚度计算公式。考虑了圆形基坑和多边形基坑,推导了圆形基坑冠梁刚度的理论计算公式,并将多边形基坑的冠梁刚度与有限元计算的精确解进行了对比。结果表明:简化模型计算的冠梁刚度误差与基坑形状密切相关,因此不宜直接使用简化模型进行计算。相反,将完整的基坑冠梁作为研究对象,在冠梁上施加荷载,求解对应位移,然后根据刚度计算原理得出冠梁的等效刚度是一种可行和可靠的方法。

ZY4200/12/28新型结构液压支架研究

针对普通结构液压支架使用过程中存在的拆装困难、维修不便和使用安全等问题,设计了一种新结构液压支架,采用了创新的顶梁结构形式、管路敷设方式和底座立柱压板结构。实践表明,该结构能够适应矿井复杂环境,具有操作方便、维护性好、安全性高等特点。

主动安全液压支架顶梁装置结构设计与分析

煤壁片帮与顶板冒落是影响煤矿安全开采的重要因素,目前常见的液压支架有效支护面积大,移架脱离顶板时间长,很容易发生煤壁片帮与顶板冒落造成支架再次支护失稳等问题。通过对顶板失稳机理进行分析,建立了等效砌体梁结构的数学模型,计算得到了回采工作面顶板发生破坏的强度条件以及支护面积对顶板发生破坏的影响,同时提出了主动安全液压支架顶梁装置的设计,对现有液压支架顶梁在满足原有功能的基础上,设计了顶梁装置,实现了对顶板的有效支护和相对主梁的步足式移动,达到了液压支架主动安全支护的目的,从而满足降低砌体梁发生破坏的概率。通过对ZY4800/18/38液压支架的改进,并对其进行典型状态下顶梁装置有限元分析,结果满足设计要求。

托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构分类及顶板冲击失稳机制

我国煤矿托顶煤巷道冲击地压频发,且冲击动载下顶板灾害尤为严重。为探究托顶煤巷道顶板锚固结构类型和冲击失稳机制,以陕西某矿301工作面回风巷道大面积冲击垮顶为工程背景,运用相似实验、理论分析及数据统计等方法,分析了托顶煤巷道围岩应力、位移和巷表加速度的动载响应特征,研究了顶煤厚度与支护构件影响下顶板锚固结构的分类特征,探究了弹性波下托顶煤巷道的应力响应机制,提出顶板锚固“梁-拱”结构的冲击失稳机制,评估了301工作面回风巷道的抗冲能力,并提出了相应的抗冲支护优化方案。结果表明:①冲击动载下托顶煤围岩应力和位移等监测数据验证了顶板存在内、外层的梁或拱形锚固结构,因顶煤厚度增加,顶板内层锚固结构存在由“梁”向“拱”的转换;②基于顶煤厚度与支护构件相对关系,将顶板锚固结构划分为薄顶煤的“叠加梁-拱”、厚顶煤的“组合梁-拱”和特厚顶煤的“组合拱”,建立了厚煤梁由“梁”向“拱”转化的临界厚度指标;③顶板锚固梁结构和锚固拱结构的冲击失稳机制为动静载荷下分别达到其拉伸、剪切强度极限后破坏,锚固“梁-拱”结构对冲击载荷的放大效应受其尺寸影响明显;④特厚顶煤的“组合拱”结构中内层拱承载强度较低,可增加锚杆长度提升内层拱厚,对应的“组合拱”结构的承载能力上升明显,与抗冲能力评估结果相符。

赋形反射面天线的约束多目标优化设计研究

赋形反射面天线通常使用单目标优化算法进行设计,当期望波束特性具有多个相互冲突的目标和约束限制时,将无法确保输出最优解.为此,提出了该类天线的约束多目标优化方法 .基于有希望区域优化和自适应约束位移密度估计的思想,设计一种新型双种群协同进化约束多目标优化算法DPBE,在基准测试套件与其他3种主流算法的对比表明,该算法具备更强的全局寻优性与稳定性.将该算法应用于19~21 GHz单偏置抛物反射面天线的平顶波束赋形中,并与单目标优化算法IWO和多目标优化算法NSGA-II-DE在同型初始天线的不同优化模型下进行了性能对比,发现所提方法能在单次运行中满足所有约束条件并取得最佳结果 .

基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究

应用MEMS可变形反射镜进行激光光束整形技术研究。首先建立平顶光束整形的理论模型,通过近轴透镜聚焦后的光场,利用柯林斯广义衍射积分公式对高斯光束整形模拟仿真,分析不同束腰半径和发散角的高斯光束对整形成平顶光束的影响。设计基于可变形反射镜的平顶光束整形的光路实验,通过平顶光束整形的理论模型和泽尼克多项公式,得到MEMS可变形反射镜各单元的驱动电压参数,实现平顶光束整形光场分布。在基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究分析中,利用波前传感器对整形平顶光束进行光斑分析,得到基于可变形反射镜的平顶光束整形实验结果。对实验结果和理论仿真进行对比分析,得到其规律基本一致,结果较为理想。

大腔体六面顶金刚石压机铰链梁锻造模具结构多参数优化

针对大腔体六面顶金刚石压机关键部件铰链梁的锻造过程进行了研究。为提高铰链梁锻造模具的使用寿命,利用Deform-3D软件对终锻过程进行了模拟,并对模具结构参数进行了优化。首先以模具应力为优化目标,选取模具边角及圆角处的7个结构参数为设计变量。通过Plackett-Burman Design筛选出对模具应力影响较显著的变量,将其作为最终优化变量进行研究。利用Box-Behnken Design抽样并建立了响应面回归模型,在拟合模型有效的前提下,通过引入动态惯性权重及学习因子改进粒子群算法,利用其寻优得到最优模具结构参数,并通过有限元仿真验证了结果的可靠性。结果表明,通过对模具结构的多参数优化,模具应力减少了25%,模具使用寿命得到显著提高。

不同加固措施对新建隧道下穿电杆塔基的变形影响分析

在城市地下工程的建设中,新建隧道不可避免会下穿电杆塔基等建(构)筑物,进而引起电杆塔基的变形。为了保证隧道顺利安全地下穿电杆塔基,有必要对电杆塔基进行加固处理。针对目前隧道下穿电杆塔基加固措施研究的不足之处,文章依托某工程实例,结合工程实践中常用的加固措施,利用PLAXIS软件建立三维数值计算模型,研究不同加固措施条件下的隧道下穿电杆塔基的变形规律。在此基础上,探讨隧道下穿电杆塔基中不同加固措施的有效性。研究结果表明,加固效果的优越性排序为:两种加固措施均有>桩顶连梁加固措施>基础加固措施>无加固措施。以桩顶位移为研究对象,桩顶连梁加固措施和基础加固措施在控制高压电线杆位移时呈现出叠加效应,考虑两种加固措施条件下的有效性均大于只考虑桩顶连梁加固和基础加固的情况,即两种加固措施均有时的情况在控制电线杆位移变形时效果最佳。文章对不同加固措施的有效性研究可以为类似工程实践提供有益参考。

矿用掩护式液压支架的结构优化研究

为进一步探究煤矿用液压支架可能的优化路径,以部分煤矿企业应用较多的ZY7200-18-40D型掩护式液压支架为研究对象,应用有限元分析方法对其进行建模分析,通过分析应力分布情况,明确该液压支架在设计方面存在的待改进之处,并应用多变量遗传算法,对该设备的顶梁和底座相关参数进行针对性的优化设计。从优化前后的对比分析结果来看,优化后的掩护式液压支架在应力分布情况上得以显著改善,证明此次优化方案发挥了一定的作用。

基于Mooney-Rivlin模型的液压支架复位垫块自复位能力研究

顶梁可旋转自复位单元式支架可有效解决顶梁对顶板的适应性问题,复位垫块作为复位机构中最关键的零件,其材料性能决定单元式支架的复位能力。针对ZQ4000/19/40D型单元式支架对其顶梁复位能力进行分析。根据单轴拉伸试验获取不同材料参数,选择Mooney-Rivlin模型对不同材料的复位垫块进行超弹性力学分析,通过线性拟合试验获得了应力、应变曲线。使用有限元仿真验证不同材料的弹性力学性质,仿真结果与Mooney-Rivlin模型数值计算结果一致。研究表明,高弹力橡胶复位垫块具有最优的复位能力。

液压支架顶梁结构偏载工况下的静力学分析及结构优化

以ZY29000/45/100D型液压支架的顶梁结构为研究对象,基于有限元方法对顶梁偏载荷工况下的静力学情况进行分析。结果发现,顶梁结构出现了明显的应力和变形集中现象,特别是多个位置应力较大,应力最大值达到了966 MPa,超过了材料的屈服极限690 MPa,是导致顶梁容易出现断裂、变形的原因。通过增加筋板厚度并设置斜向加强筋的方式对顶梁进行结构优化,提升其强度和刚度。结果使得相同工况下其应力最大值和变形最大值分别降低了41.9%和26.76%。通过1年的实践应用,发现优化后的顶梁结构达到了预期效果。

煤矿用液压支架顶梁结构的焊接变形控制研究

以ZY8640/25.5/55型液压支架顶梁结构为研究对象,对液压支架主要结构及尺寸进行简要介绍的基础上,引出顶梁结构焊接变形问题.提出顶梁结构的TANDEM双丝焊工艺,并对焊接工艺参数进行详细设计.通过焊接试验发现相邻主筋板之间的变形量最大值为3.83mm,达到了最大变形量不超过4mm的基本要求.验证了提出的焊接工艺是有效的,达到了控制顶梁结构焊接变形的效果.

液压支架顶梁瓦楞层叠式吸能构件结构性能分析

基于液压支架顶梁吸能构件吸能特性理论,介绍三种液压支架顶梁瓦楞构件设计。为验证瓦楞构件设计可行性和应用效果,先采用仿真分析方法对三种液压支架顶梁瓦楞构件设计进行选型分析,确认最佳设计后,将设计应用于工程实践,最终确认最佳设计具有较高应用价值。最终确认设计可行性较高,可在后续液压支架顶梁瓦楞结构优化调整中进行参考应用。

液压支架合架工艺探讨及存在问题的解决方案

矿用液压支架在合架过程中,起重机吊运顶梁组件放置于底座组件上方,通过起重机微调顶梁组件的位置,对正顶梁、掩护梁铰接孔后安装铰接销。在此过程中,顶梁组件容易出现滑落、倾倒危险,造成人员及设备伤害。通过探讨、完善合架操作流程,设计了一种安全支撑装置,以达到提高装配效率、消除安全隐患的目的。

基于三维激光扫描技术的液压支架顶梁变形量检测技术研究

液压支架的顶梁是支架的主要承载部件,在液压支架型式检验中,顶梁变形量是否超标是判定产品合格与否的主要技术指标之一。国内外液压支架进行定型检验时均需要测量顶梁变形量,以验证其顶梁结构强度。为解决液压支架顶梁变形量手工测量效率低、重复精度低等问题,基于三维激光扫描技术,提出了液压支架顶梁变形量检测的一种新方法,介绍了技术设计方案、成果分析以及测量结果验证,实现了液压支架顶梁变形量高精度、广适应性的检测,检测精度最高0.02 mm/m,能满足液压支架检验需求,还可以为液压支架检验及设计提供数据支持。

煤矿井下坚硬顶板作业面初采卸压工艺方案

针对山西乡宁焦煤集团有限责任公司台头煤矿8116综采面顶板硬度大、难以自行垮落、来压强度大、安全性差的不足,建立了硬质顶板的简支梁力学模型,对该模型下的顶板受力情况进行了研究,确定了垮落步距和顶板厚度及顶板抗拉强度有关,针对性地提出了作业面的初采卸压工艺方案,对预裂爆破方法和预裂爆破工艺流程进行了重点分析。根据在井下作业面的实际应用,作业面初采卸压的方案能够显著减少初采时的来压步距和来压强度,极大地提升了井下作业的安全性。

特大桥连续梁墩顶转体施工技术研究

在特大桥梁连续梁墩顶转体施工过程中,在考虑营业线和高墩的双重影响前提下,为了确保托架的安全性和可靠性,并消除托架的非弹性变形等问题,结合工程实际,在特大桥连续梁上设置一个由上转盘、下转盘及转动球铰等部件组成的转体结构体系,通过计算获取转体结构的牵引力、转动速度等施工参数,控制转体结构体系能够按照设计参数完成对特大桥连续梁墩顶的转体施工。实例结果表明,主梁两端大小里程两侧的挠度在±1 cm内变化,转体施工过程中特大桥连续梁结构均未出现明显形变现象,验证了施工技术的可行性。

BIM正向设计结构梁配筋工作流程研究与应用

BIM正向设计是BIM技术在设计阶段应用的理想模式,正向设计时梁配筋存在计算模型与出图模型数据分离、配筋数据录入工作量大、正向设计配筋插件不完善等问题。本文研究的BIM正向设计自动梁配筋的流程,可以实现梁构件按跨数分割、计算结果导入、梁配筋计算、配筋结果绘制、附加箍筋吊筋设置及合规性检查等。其特点为计算模型关联性强、自动化程度高、校审方便及可自定义配筋规则等。梁配筋工作流程的研究完善了三维模型数据,使交付成果更完整,更有利于下游专业使用。

钢箱梁顶推施工过程导梁的计算分析与监测

钢箱梁顶推施工是桥梁建设中常见的施工方法。通过对钢箱梁顶推施工全过程进行计算,分析钢导梁在整个施工过程中的应力及位移变化,通过实际监测结果与理论计算分析值进行对比,结合应力自动化监测结果,实时了解结构的受力状态,为顶推施工提供技术支持。