基于流体力学相似理论的“互补式+排烟竖井”组合通风模型试验研究

为研究"互补式通风+排烟竖井"组合通风方式隧道内风速变化规律,采用物理试验研究手段,对初步拟定的隧道通风方案进行模拟研究。针对营尔岭隧道建立1∶10的通风物理模型,观察隧道模型各区段内气体的流动状态。研究结果表明:竖井采取排风状态,打开上行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道送风段及其短道段风速保持稳定,排风段风速减小;下行隧道送风段内竖井到隧道出口段风速减小,竖井到右线横通道段风速保持稳定,短道段和下行隧道排风段风速增大;打开下行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道内的风速均保持增大;下行隧道排风段风速有缓慢增加趋势,但总体上各个区段的风速基本保持稳定。     

双线隧道共用竖井排风时中隔板高度优化模型试验

在公路隧道竖井送排式纵向通风系统中,上下行隧道共用竖井排风的工况日趋广泛,为降低通风能耗,对竖井底部中隔板高度进行物理模型试验研究,测试不同风量和中隔板高度时能量损失的变化规律.结果表明在两隧道需风量比值为0.6～1时,中隔板高度宜取风道高度的0.55～0.65倍.     

隧道施工通风系统中竖井风量及影响因素分析

解决特长或单斜井多作业面隧道的施工通风问题常常需要增设通风竖井。为深入分析影响竖井通风的因素，以竖直圆管代替竖井，假设其内壁温度沿井壁线性变化，首先，推导出含内热源的竖井截面内稳态气流的平均风速表达式；然后，采用泰勒级数法得到竖井通风量的表达式。研究结果表明： 1）在隧道入口处大气压Pa5与进风竖井井口大气压Pa1的变化保持一致的情况下，两者差值不会对隧道施工通风产生影响。2）当Pa5与Pa1变化不同步时，两者差值（Pa5-Pa1）增大使得竖井进风量减小。3）位于进风竖井井底的风机所需风压随井口大气温度的升高而减小，随地层温度升高而增大。4）在环境参数与工作条件确定的情况下，可应用竖井风量表达式实现需风量定量分析。     

特长跨海公路隧道排烟道辅助通风下排风口设计参数的数值模拟研究——以青岛第二海底隧道为例

针对特长水下隧道不设竖井运营通风方案下的参数优化,依托青岛第二海底隧道在海中不设竖井的新型运营通风方案,利用CFD软件Fluent建立三维数值模型,分别研究2种不同形式排风口(整体式和分离式)、排风口面积、风阀及顶部烟道分岔口位置对风流局部阻力系数的影响,得到最优通风参数及相应的局部阻力系数。研究结果表明:1)在其他条件相同的情况下采用新型通风方案时,整体式排风口优于分离式排风口;2)随着排风口面积增大,排风口段局部阻力系数逐渐减小,减小速率逐渐降低,排风口面积宜取45m~2左右;3)随着风阀与排风口距离增大,局部阻力系数逐渐减小,但减小幅度不大,风阀与排风口距离宜取10m左右;4)随着顶部烟道分岔口与排风口距离增大,局部阻力系数呈现先减小后增大的变化趋势,顶部烟道分岔口与排风口距离宜取10～20m。     

下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载计算方法

为更加准确方便地计算飞机滑行过程中对下穿飞机跑道的地铁区间隧道最不利作用位置的附加荷载值，将飞机22个轮子的最不利滑动荷载峰值作为飞机静荷载作用集中力，运用布辛奈斯克理论公式求解22个轮载作用下的地层附加应力值，分析不同埋深条件下最大竖向附加应力的分布规律和量值变化规律。根据荷载-结构法与飞机附加应力的理论解，确定下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载的最不利分布模式，并通过回归分析得到飞机附加应力q1、q5的简化计算公式。最后通过数值模拟的方法验证了布辛奈斯克理论公式的适用性。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大，飞机最大竖向附加应力与隧道竖向围岩压力的比值先迅速下降，随后缓慢下降，当隧道埋深大于50 m时，飞机最大竖向附加应力与竖向围岩压力的比值较小； 2）不同隧道埋深下的飞机最大竖向附加应力值点位置基本一致，位于距离飞机最后一排轮子2.1~3.3 m的中轴线上； 3）飞机附加荷载最不利分布模式为近似对称梯形分布模式，此时飞机最大竖向附加应力值点位于隧道拱顶正上方； 4）简化后的附加应力q1与隧道埋深z呈负相关关系，q5与隧道埋深z、隧道洞径D呈负相关关系。     

大直径竖井井口段施工过程受力性状分析

大直径竖井施工过程受力复杂,论文以秦岭终南山公路隧道2号竖井为例,根据设计提供的支护参数,采用FEM程序模拟了隧道竖井井口段施工全过程。有限元分析表明:隧道施工各阶段围岩及支护结构应力符合安全施工要求,2号通风竖井采用混合作业法施工,一掘一喷循环方式切实可行;井筒周围围岩开挖卸载过程中应密切注意底板向上隆起而产生拉应力和井壁底部由于周围土体侧向压力作用导致张拉应力。     

基于纹理特征的钢桥面铺装层早期开裂机理研究

采用有限元计算分析方法研究基于纹理特征的钢桥面铺装层早期开裂机理。基于9种典型荷位建立有限元模型,对比计算了铺装层竖向位移、横向拉应力(变)峰值;同时,通过对轮胎施加不同胎压和载荷,分析两者对铺装层竖向位移和横向拉应力的影响规律,并与均布载荷下的计算结果进行对比。结果表明:最不利荷位为两横隔板跨中与U形肋边交叉处,与均布载荷作用下结论一致;胎压从0.4增大到1.05 MPa,铺装层横向拉应力峰值较均布载荷下计算结果增大-36%~110%;轴载从25增大到50.8kN,胎/桥接触模型计算得到的铺装层横向拉应力峰值比均布载荷下的计算结果增大7%~20%。     

基于桥梁不同走向及墩身截面形式的薄壁高墩日照温度效应分析

桥梁受到日照温度作用时,结构的内外表面形成较大温差,从而产生温度应力。为研究薄壁高墩的日照温度效应,对两座不同走向不同墩身截面形式的薄壁高墩桥梁进行了温度场测试,得出了不同薄壁截面形式的高墩温度场分布规律,拟合出温度场计算公式,揭示了桥梁走向对薄壁高墩日照温度效应的影响。结果表明:混凝土薄壁高墩的温度应力与桥梁的走向呈周期性变化,在0°~90°范围内,墩身纵桥向和竖向的温度应力随桥梁中轴线方位角的增大而增大;而横桥向的温度应力,在0°~45°范围内,随桥梁中轴线方位角的增大而增加,45°左右达到峰值,45°~90°后随之下降。     

关于发电机组机房通风降噪的优化设计

本文通过对机房通风降噪系统进行优化设计,改变进排风方式和结构,优化降噪单元结构,通过对比分析表明:新风进风处设置风机进行强制送风,保持微正压,比自然送风通风效率高;排风处利用发电机组的冷却风扇通过消声器通道排热风,比两级风机排风效果好;新设计的机翼型消声片,由于机翼型消声片的吸音面积增大,从而导致降噪性能提高,进风提高了15.9%,排风提高了9%。     

秦岭终南山特长隧道竖井衬砌的数值计算

选取建设规模居世界第一的秦岭终南山隧道1号通风竖井为研究对象,根据设计提供的支护参数,采用M IDA S/GTS真实模拟了竖井施工的全过程。通过对竖井初期支护、竖井二次衬砌的受力状态分析,评价了衬砌结构的安全性。结果表明:对于竖井二次衬砌,在距离送风道交接口边缘约5 m区域内,是高应力聚集区,是需要设计中重点加强的关键部位,普通素混凝土不能保证结构的安全,需要采取增配钢筋进行补强。竖井二次衬砌的其余地段和送风道排风道二次衬砌,设计时可以作为安全储备,仅需要按照构造要求进行设计。     

特长公路隧道通风竖井施工阶段稳定性分析

结合某隧道2#通风竖井施工项目,采用数值模拟的方法,分析了竖井及风道的施工对围岩衬砌稳定性的影响。研究结果表明：竖井开挖初期,衬砌压应力、壁座拉应力和位移量均随着竖井的开挖逐步增大,最大值分别为8.1 MPa、1.03 MPa和2.62 mm。开挖到第五步和第六步时对衬砌的应力和位移影响最为不利,应采取相应的保护措施。风道开挖后拱底上抬、拱顶下沉,拱底衬砌最大位移量为3.2 mm,临近竖井部位衬砌拉应力值达到3.76 MPa,可能对初期衬砌造成局部破坏。竖井和风道连接部位衬砌和围岩均出现拉应力集中,最大拉应力值分别达到3.8 MPa和1.6 MPa,围岩最大上抬位移为2.66 mm,竖井和风道连接部位出现局部破损,在实际工程的施工中需予以加固。     

砂土地层盾构隧道开挖面土体应力状态分析

结合南京某越江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了越江盾构隧道开挖面失稳过程中土体应力变化以及由土体应力重分布引发的土拱效应。研究表明： 沿埋深由下至上,土体竖向应力随开挖面位移的增大先减小后保持不变,水平应力先减小后略微增大; 土体侧压力系数沿埋深由下至上先增大后减小; 随开挖面位移增大,开挖面前方局部土体竖向应力和水平应力同时减小,形成失稳破坏区; 失稳破坏区上部土体竖向应力减小,水平应力增大,形成拱顶区; 失稳破坏区四周土体竖向应力增大,水平应力减小,形成拱脚区,土拱效应逐渐发挥。     

公路隧道送排式通风短道优化设计研究

在竖井送排式通风时,排风口和送风口之间可能产生短道流动,这种短道流动会阻碍隧道内的空气交换。将以某分段纵向通风特长公路隧道为例,主要运用CFDesign软件,对短道进行数值仿真模拟,通过模拟得出不同的短道长度,不同送排比对隧道回流状况的影响,通过对比,确定短道的最佳长度。     

地铁列车振动荷载引起的隧道动力响应分析

已开通运营地铁工程长期承受地铁列车振动荷载的影响,会造成地表不均匀沉降,管片结构附加应力增大,地表振动频率过大易出现城市环境振动污染,影响居民正常生活。以某运营城际铁路为工程依托,采用人工数定激振力函数模拟地铁列车振动荷载,建立了地铁列车振动荷载下隧道动力响应分析模型,对隧道管片结构弯矩及上部地层竖向位移进行监测分析,将地表竖向位移振动加速度换算为等效声级,结合城市环境振动标准,可知列车行驶过程中,地表振动环境污染符合城市环境振动标准规定的限值。     

多因素下大断面矩形顶管施工对地层竖向变形影响研究

为对大断面矩形顶管施工过程中引起的地表沉降进行准确预测和有效控制，依托苏州市城北路综合管廊矩形顶管项目，基于力学理论、实测数据与数值计算等分析方法对多因素下施工引起的地层竖向变形进行研究。基于弹性力学的 Mindlin解和随机介质理论，探究管周土体变形模式，推导顶管正面附加应力、侧面摩阻力、地层损失、注浆填充等引起的地层竖向变形计算公式，结合现场实测数据发现该计算方法基本符合地表变形规律；进一步利用Matlab数值分析各个因素对地层竖向变形的影响，探究大断面矩形顶管顶进时地层竖向变形的一般性规律。研究结果表明： 理论推导的地层竖向变形解析式基本符合现场实际规律，地层损失对地表土体沉降的影响程度最大，顶管机头与周围土体的摩阻力影响次之，注浆会对地表产生一定抬升效果。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明:盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

上排渣式全断面竖井掘进机凿井技术与应用

为验证全断面竖井掘进机凿井技术的可靠性，依托宁海抽水蓄能排风竖井工程，解析上排渣式全断面竖井掘进机上排渣系统、开挖系统、姿态调整系统及井下动态实时监控系统等关键系统的设计及应用。应用表明： 1）在井壁上布置环向导水槽和优化掘进排渣参数，保证了竖井掘进机在凝灰岩含水地层的顺利通过； 2）采用前装刀设计满足使用要求，通过刀盘支地系统和刀具更换工装，实现了竖井掘进机前装刀的安全更换； 3）采用竖井掘进机独特的姿态调整方法，满足了井筒掘进的精度要求； 4）基于渣土称重和热成像原理，解决了粉尘环境下吊桶装渣的可视化作业； 5）采用基于UWB技术的竖井掘进机分层平面定位系统，实现了竖井作业区域内人员的实时定位。     

平转桥梁转动体系受力分析

转动体系在转体施工过程中受力集中且往往存在偏心现象,其受力安全性直接攸关转体施工的成败,分析转动体系受力状态对确保桥梁转体施工具有重要意义。在明确桥梁转体工程转动体系常见受力状态的基础上,以实际工程为背景建立转动体系局部仿真模型,对上转盘、下转盘、球铰及球铰加劲肋进行详细的受力分析。结果表明:无偏心状态球铰接触应力由内向外先增大后减小,最大接触应力出现在球铰边缘附近;各部分Von Mises应力及下转盘竖向正应力随偏心程度的加剧呈一侧增大一侧减小;下转盘偏心方向两侧的混凝土竖向正应力差值随偏心程度的增大而增大,工程上可据此估计不平衡力矩。     

行车荷载作用下路基附加应力动态分析

该文在考虑材料动态参数基础上,借助ABAQUS通用有限元软件,建立三维有限元模型,采用动态分析的手段,计算了不同车速下路基竖向附加应力,并与静态分析结果进行了对比。结果表明,采用材料动态参数下,路基内部及顶面竖向应力动态分析值分别高出静载下计算值8%与10%;低车速下路基竖向附加应力偏高;动态分析时间点的选取对附加应力值影响显著。     

围岩应力梯度对应变型岩爆特征荷载影响模型试验研究

应变型岩爆是在深地下开挖引起围岩应力集中后受梯度应力作用下产生的。为探明围岩应力梯度对应变型岩爆围岩破坏及特征荷载的影响,采用自主研发的真三轴气液复合加卸载岩爆模拟试验装置,在相同模型材料、围压与单面卸载条件下,进行了4种竖向梯度应力加载的岩爆模型试验。试验采用类岩石材料的大尺寸(1 000 mm×600 mm×400 mm)试件实现竖向梯度应力加载,模型材料选取具有强岩爆倾向的水膏比为0.7的石膏材料。基于岩爆模型试验的宏观破坏现象观察及加卸载过程的声发射能量与累计能量曲线,分析了竖向加载应力梯度系数对试件岩爆破坏特征的影响规律。基于试验过程的加载应力及声发射振铃总计数曲线的阶段性变化分析,获得了4种不同竖向梯度应力加载条件下试件的峰值荷载、起裂荷载与损伤荷载。结果表明:随着竖向加载应力梯度系数的增大,岩爆碎屑由大块板状为主逐渐过渡到以小块片状、块状与粉末状为主,岩爆碎屑的弹射最大距离逐步增大,岩爆的动力破坏现象越来越来越明显;试件在破坏过程中释放的累计能量逐渐减小,能量释放越来越趋于临近岩爆前集中释放;试件的起裂荷载趋向于增大,损伤荷载则变化不大,峰值荷载减小。