土压平衡盾构机刀盘牛腿的有限元分析

采用有限元法对土压平衡盾构机的关键部件刀盘牛腿进行静力学分析,同时计算其在受力条件下的前6阶模态的固有频率、振型、相对位移的分布图。分析结果显示出受力薄弱区以及抗震薄弱区,为刀盘牛腿的静力学以及动力学优化提供必要的依据。

新加坡C902地铁隧道工程项目6640mm铰接式土压平衡复合盾构的研制

盾构设计的合理性和科学性是盾构设备安全可靠和高效施工的基础。文章通过对新加坡C902地铁隧道工程项目6 640 mm铰接式土压平衡复合盾构的技术研究和工程应用,介绍其设计条件及主要技术参数,着重对该盾构及其相关设备组成部分进行了详细论述。此复合盾构在系统优化及设计理念的先进性上比原先的盾构有很大的提高,尤其是增加了很多人性化的设计。

盾构机盾尾间隙检测技术研究

为了研究盾构施工过程中盾尾与管片间隙变化及盾尾变形情况,提出了一种激光检测方法。结合有限元分析结果及盾构内部布局,确定了激光测点位置。沿轴向和径向分别布置激光测距仪,轴向用于确定截面位置,径向对盾尾和管片进行测量,同时推导了盾尾检测测量公式。利用该方法在地铁隧道施工现场进行了实验,并与人工测量数据进行对比,结果显示平均相对误差仅为5.8%。表明激光法具有较好的检测精度和测量效率。

盾构机关键部件快速设计技术研究

提出了盾构机关键零部件的一种快速设计方法。首先创建一个互动的设计环境,结合盾构设计和施工的经验,以及相关的实验数据,快速建立两种及以上刀盘及驱动装置虚拟样机模型。然后对不同结构的零部件及整机进行仿真分析并比较,从而得到合理的结构。最后通过虚拟操控,检查各运动部件的干涉情况并进行改进。快速设计的使用降低了技术人员经验造成的影响,提高了刀盘及其驱动的设计效率和设计质量,产品开发周期缩短了30%以上。

多功能长平移管片拼装机的设计

管片拼装机是盾构掘进过程中,将开挖好的隧道表面用预制混凝土管片拼装成圆形隧道的机构。基于长距离隧道掘进中盾尾刷失效不易更换的问题,文章在分析其工作原理及功能结构的基础上,提出了一种具有长平移、360°回转,以及能实现管片六自由度运动功能的拼装机,并用有限元法校核了关键部件的强度。

管片拼装机力学性能分析

盾构法隧道施工技术作为地下空间开发中的核心技术,已在能源、交通等领域的隧道建设中得到广泛的应用。管片拼装机是盾构掘进过程中,将开挖好的隧道表面用预制混凝土管片拼装成圆形隧道的机构。管片拼装的质量将直接对地下水土的渗透和地表沉降产生影响。管片拼装机行走横梁、提升横梁及管片座的强度将直接影响拼装机的功能及拼装过程的安全性。在明确管片拼装机工作过程中危险位置的基础上,使用有限元分析的手段分析管片拼装机固定环至行走横梁最远端、旋转环转动至90°及180°、提升横梁伸出时拼装机关键零部件行走横梁、提升横梁及管片座的力学性能。

管片拼装机运动仿真分析

盾构法隧道施工技术作为地下空间开发中的核心技术,已在能源、交通等领域的隧道建设中得到广泛的应用。管片拼装机是盾构掘进过程中,将开挖好的隧道表面用预制混凝土管片拼装成圆形隧道的机构。管片拼装的质量将直接对地下水土的渗透和地表沉降产生影响。管片拼装机行走横梁、提升横梁及管片座的强度将直接影响拼装机的功能及拼装过程的安全性,通过对管片拼装机平移油缸推动固定环沿行走横梁平移、油马达通过齿轮带动旋转环转动及提升油缸推动提升横梁伸出三个主要工作过程的运动仿真,得到盾构机管片拼装机工作时的危险位置,为后续管片拼装机关键零部件的力学性能分析提供依据。

基于优化BP网络的类矩形盾构偏心刀盘故障预测

为实时监控类矩形盾构偏心刀盘工作状态,提出一种基于遗传算法(GA)优化BP神经网络模型的在线故障预测方法。首先,利用现场检测的相关测量数据,建立“特征—故障”数据集;然后,利用最优权值与阈值由遗传算法获取的BP神经网络对数据集进行自我学习,构建工作期故障预测模型;最后,开发偏心刀盘监控系统,对刀盘工作状态进行在线预测。实验结果表明,GA-BP网络模型预测准确率达到93.3%,与传统BP网络模型相比提高6%。基于GA-BP网络的偏心刀盘在线故障预测方法可精准预测刀盘工作状态,满足应用设计要求,为盾构施工安全提供有力保障。

电气设计软件Engineering Base的介绍及应用实例

以φ11220泥水平衡盾构的设计为例,主要介绍Engineering Base软件和传统制图软件,设计方式的区别及其在工程实例的运用。

基于Web的盾构机盾尾变形远程监测系统

由于盾尾属于薄壁部件,在土体压力下容易发生变形。为了实时监控盾尾产生的形变,提出一种盾尾变形远程监测方法,并开发了相应的监测系统。该系统主要包括应变采集模块、云计算中心和可视化模块,通过应变采集模块将采集的原始应变数据通过TCP协议传输至云计算中心进行信号滤波,并采用并发多线程服务器提高数据吞吐率,计算得到的变形数据以Web网页形式进行可视化展示。经过3个月的实践证明,Web终端在高负载情况下仍保持较低的延迟,平均响应时间为150ms,系统稳定可靠。

基于弹塑性模型的堵转工况下刀盘力学仿真分析

刀盘作为复合型盾构机的核心部件,其性能对盾构机的工作效率起着决定性的作用。盾构机掘进工作过程中会遇到地质情况差异较大、地层变化复杂等工况,导致盾构机刀盘发生堵转甚至损坏。为了明确不同堵转情况下刀盘的受力状况,文章采用受力平衡的方程推导出了土体对刀盘正压力的计算公式,并以1/3堵转工况为例,基于数值模拟软件分别利用线弹性模型和弹塑性模型对刀盘本体、刀盘整体(含传力环)进行受力分析。结果表明:采用弹塑性模型时,刀盘本体最大位移为572.66mm,最大应力为526MPa,而刀盘整体最大位移为38.923mm,最大应力为345MPa。与刀盘本体模型相比,利用弹塑性模型对含传力环的整体模型进行分析,能够更准确地揭示刀盘的受力情况。

盾构机刀盘推力试验研究

针对盾构机施工现场环境恶劣,难以直接测量其刀盘推力的问题,提出了一种试验和有限元仿真相结合的测量方法。首先建立了盾构试验样机,搭建相应的试验装置,以该样机实际切削工况作为边界条件进行有限元仿真,分析刀盘及胸板上的应力分布,并以此确定试验时应力采集点的位置。对比试验结果和仿真分析,建立采集应力和样机刀盘推力之间的关系。试验结果表明,测得推力与液压缸实际推力平均误差为6.69%。该试验方法为类矩形盾构机刀盘推力的测量提供了理论依据。

盾构机转弯姿态和转弯半径的设计验证

印度UAA-04项目隧道最小转弯半径227 m,盾构设计必须满足这一要求。介绍了一种通过AutoCAD软件进行平面模拟的验证盾构转弯半径的方法。分析了印度盾构转弯时的情况和设计中进行的验证和修改。最后总结归纳出该验证方法的价值。

Φ15.43m盾构驱动部位加工设备的研制

随着世界各国城市建设的进一步发展，地下空间的开发利用以其独到之处，日益成为现代化城市空间发展的方向之一，其中盾构法隧道技术已得到广泛应用，这也使世界隧道技术的发展前景更为广阔。各种类型的隧道在城市建设中也已日益显示出其重要性和优越性。

附着式振动高精度管片钢模的设计与应用

附着式振动管片钢模是浇注管片用的钢模类型之一，在国外尤其是在一些欧洲国家的使用已很普遍。这种钢模具有可节省人工、提高效率、控制振动范围、使混凝土达到更好的和易性，生产的管片具有不易产生裂缝且质量稳定等优点。目前，国产钢模一般采用插入式振动，它对管片生产厂的设备、场地要求不高，成本也相对较低，但钢模操作时的劳动强度高，自动化程度低。同时，由于是人工操作，因此，对管片的质量控制有一定影响。

无工作井盾构法管片稳定机构设计

介绍了一种用于新型无工作井盾构的管片稳定机构。设计达到支撑管片、保持管片圆度的目的,解决了无工作井盾构法中保持管片形状难、易产生管片错台甚至碎裂的难题。最后,通过solidworks-cosmos模块对重要结构进行有限元分析,来验证其强度和可靠性。

新型的凸轮环液压马达盾构刀盘驱动装置

阐述了一种采用凸轮环液压马达驱动的新型盾构刀盘驱动装置。它取消了传统盾构刀盘驱动的齿轮传动系统,大大降低了盾构刀盘驱动装置的制造成本,提高了国产盾构市场的竞争力。凸轮环液压马达的驱动油缸沿凸轮环圆周方向呈放射性布置,径向力均匀分布,可相互平衡,受力情况良好。