发热电缆布设方式对桥面融冰化雪的影响分析

文章基于江苏徐州地区温度气候状况,利用ABAQUS建立以发热电缆为电加热介质的桥面温度场数值模型,研究了发热电缆融冰化雪工程中发热电缆布设方式对冬季桥面温度场的影响。结果表明:桥面的温度场分布和桥面升温时间受发热电缆的线功率、布设深度和布设间距影响较大;发热电缆周围温度梯度较大,增加发热电缆的线功率、减小布设深度和布设间距,可以加快桥面升温速度,从而提高融冰化雪效率。通过对融冰化雪效率、效果、经济性和施工便捷性的综合考虑,建议发热电缆布设的线功率采用28 W/m,布设深度为10 cm,布设间距为10 cm。     

桥梁发热电缆除冰系统的热力学模拟

利用发热电缆进行融雪化冰作为一种有效的道路抗冰技术,对于保障交通安全具有重要意义。针对赤石大桥的特殊地理环境和气象条件,建立了热力融冰过程的数值模型,研究了发热电缆融冰系统在90、120和140 mm 3种不同间距下的热量传递规律和路面的温度变化情况。结果表明:在相同工况下,主桥沿底面的热损失基本可以忽略,而引桥的热损失较大;在电缆敷设层添加一定厚度的隔热材料和上面层采用导热沥青后,引桥沿底面的热量损失减少3%左右;从向路面传递的热量来看,90 mm间距融冰系统的融冰能力要远大于140 mm间距融冰系统,并且路面温度场更为均匀。发热电缆室内融冰实验结果表明,在90 mm电缆敷设间距和发热功率为30 W/m时,试件上表面温度达到2.5℃左右,能满足融冰要求,模型实验试件内部温度分布和数值模拟结果基本一致。     

桥面物理除冰雪加热功率与环境因素关系分析

为解决化学融雪剂腐蚀桥梁结构和污染环境的问题，提出桥面敷设加热电缆方式除冰雪技术方案，以30m预应力混凝土T梁桥、沥青混凝土桥面为分析对象，进行了瞬态热分析和稳态热分析，系统研究了在桥面加热升温和稳态融雪节段加热功率与环境温度和环境风速的关系。经分析可知桥面加热过程可分为滞后、升温和稳态三个阶段，得出了一些有意义的结论，可为桥面敷设加热电缆除冰雪设计提供理论参考。     

各因素对盾构进洞杯形冻结温度场影响数值模拟研究

基于天津站站盾构进洞水平冻结加固工程,采用实际工程的冻结设计参数建立三维数学模型,模拟分析了冻结管外壁温度、含水量、杯体冻结管间距、杯底冻结管间距、冻结管直径对冻结温度场的影响。通过模拟研究得出冻结管外壁温度、含水量及冻结管直径对杯形冻结温度场整体发展影响较大,在冻结设计中根据冻结工期、现场施工环境以及盐水温度发展规律进行合理设计;杯体冻结管间距对杯体冻结壁影响相对较大,对杯体冻结壁的交圈时间影响程度较大;杯底冻结管间距对杯底温度场发展影响较大。     

多年冻土区公路隧道融化圈计算方法

为得到多年冻土区公路隧道围岩温度场和融化圈的发展规律,建立了围岩融化圈的计算方法,对融化圈深度和围岩温度的计算值与实测值进行了对比,采用有限元法分析了支护对融化圈的影响。分析结果表明:围岩温度平均误差不超过0.6℃,融化圈深度误差不超过10%,计算值与实测值吻合较好;每延迟1d施作喷射混凝土,融化圈深度增大10cm,喷射混凝土厚度每增加5cm,融化圈深度增加约10cm;一次模筑混凝土入模温度为15℃时的融化圈深度比入模温度为5℃时大了约10cm;当保温板厚度从5cm增加到20cm时,融化圈深度减小2/3,保温板及二次模筑混凝土水化热对融化圈深度有较大影响;洞内风速为3.0 m·s^-1时的融化圈深度比洞内风速为1.0m·s^-1时减小了10²0cm;施作喷射混凝土30、60、90、120d后,洞内气温为8℃时的融化圈深度为洞内气温为2℃时的1.25、1.31、1.35、1.40倍。可见,洞内气温宜控制在3℃⁵℃,围岩开挖后应尽早施作支护,宜选用低热或中热水泥以降低混凝土释放的水化热。     

舰船电场测量站测量阵列布设原则

为实现舰船电场隐身效果评估,为舰船电场测量站的设计、建造提供理论依据,分析了舰船电场测量站中测量传感器阵列宽度和间距对深度换算准确性的影响,提出了布设传感器阵列的合理原则.分析结果表明:当测量深度为水下10 m时,传感器阵列应至少达到4.87倍船宽,相邻传感器的间距至少应小于8 m;当标准测量深度为20 m时,测量阵列宽度应至少达到10.10倍船宽,相邻传感器的间距至少应小于16 m;随测量深度增大,传感器阵列总宽度和传感器之间的间距也越大.      

考虑温度影响的斜拉索参数振动模型及响应分析

研究超长斜拉索在非均匀温度场和桥面激励联合作用下的振动问题。考虑斜拉索几何非线性和大气梯度温度场的影响,将温度场力作为斜拉索振动的边界条件,提出了梯度温度场和桥面激励联合作用下的斜拉索参数振动模型。基于伽辽金模态截断理论,推导了斜拉索面内主参数振动方程,利用多尺度法获得了温度和桥面联合激励作用下的斜拉索幅频响应方程,并编制程序进行数值计算,分析了梯度温度场、调谐值、桥面激励幅值和阻尼对其参数振动的影响规律。结果表明:梯度温度场中的斜拉索振动亦具有明显的硬弹簧特性,随着调谐值的增大,幅频响应曲线逐渐弯曲成直角,引起多值响应。温度场中拉索振动有明显的"拍"特征,随着温度升高,斜拉索参数共振区域逐渐增大,温度和桥面联合激励下的拉索振幅比单一桥面激励振幅要小;随着桥面激励幅值的增大,拉索共振区和振动幅值均明显增大,但共振区和振幅随阻尼增大而减小。     

公路桥梁超薄导电磨耗层除冰系统试验研究

利用超薄导电磨耗层对路面进行融雪化冰是一种有效的道路抗冰技术。制作了600 mm×600 mm×380 mm的桥梁试件,通过低温人工环境室对超薄导电磨耗层除冰过程进行了模型试验。结果表明:采用超薄导电磨耗层除冰,电阻越小,磨耗层表面加热时温度分布越均匀,3Ω的磨耗层比5Ω的磨耗层除冰效果要好;当试件上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-4.1℃融冰时,磨耗层的融冰功率需要370 W/m~2。当磨耗层的发热功率为334W/m~2时,对上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-3.7℃的工况勉强能防结冰。     

地铁车站深基坑降水施工坑外地表沉降控制分析

以厦门市地铁莲花路口站深基坑施工为例,采用FLAC~(3D)数值模拟软件建立三维分析模型,对不同工况下基坑施工引起的坑外地表沉降影响及规律进行了分析。结果表明:降水井深度越深、间距越大,地表沉降值越小;随着止水帷幕深度的增加,抑制地表沉降的效果越明显,但当超过一定深度后,抑制效果减弱,止水帷幕渗透系数大小对地表远处沉降的影响不大;回灌施工对地表沉降控制的影响不大,回灌井数量和回灌比不宜过大。综合沉降控制效果和工程成本,认为当抽水井井深为24 m、间距为10 m,止水帷幕渗透系数为10~(-9) cm/s、深度为28 m时对地表沉降控制效果最好。     

温泉热能消除高海拔地区道路积雪暗冰试验研究

在雀儿山隧道出口端建立试验段,在混凝土路面的面层中铺设PVC管及钢管,布设间距分别为24cm和40cm,测定温泉热水通过两种管道后不同时刻路表面及不同埋深位置岩体的温度值,并观察记录路面冰雪层变化,研究了利用温泉水热能消除高海拔地区冬季隧道洞口路面积雪暗冰的可行性,对比分析了流体通过不同材质管道的温降效果。结果表明:钢管、PVC管试验段,分别在通温泉水20、24h后路面冰雪层出现融化现象,通温泉水48、96h后路面冰雪层完全融化;对于浅层路面,加热过程中钢管试验段比PVC管试验段升温速率快,40cm间距钢管系统比24cm间距PVC管系统更有效;提出了考虑管道材质因素的修正苏霍夫温降计算公式,利用PVC管、钢管管道温降试验数据得到了钢管、PVC管修正系数分别为1.8、0.9;研究可为合理确定高海拔地区路面融雪化冰设计参数提供参考。