TBM机载锚杆钻机摆动结构拓扑优化研究

为解决TBM机载锚杆钻机推进梁的摆动结构作业时因受力复杂而导致的安全性问题，提升其力学性能和稳定性，首先，通过对摆动结构进行静力学分析，确定其作业时应力集中和应力分布极度不均的薄弱部位； 然后，基于子模型法将摆动结构的薄弱部位切割出来，扩大其设计空间，再运用拓扑优化方法进行优化设计，得到该部位全新的拓扑结构形式; 最后，对比分析优化前后摆动结构的受力、变形情况及振动频率。结果显示： 优化后危险工况下摆动结构的应力集中现象明显改善，一定程度上提高了该结构的刚度和强度，同时有效改善了结构的振动特性，提高了结构的稳定性。     

引水隧洞突涌段变形特征及控制关键技术研究

深埋引水隧洞突泥突水洞段注浆固结圈与初期支护结构作为协同承载结构,其荷载分担与变形控制对结构和施工安全有重要作用。为研究深埋引水隧洞突涌洞段围岩与支护体系稳定性,以滇中引水狮子山隧洞为工程依托,通过现场对围岩-支护监控量测与第二层型钢拱架受力监测,结合施工工况动态分析围岩-支护体系受力与变形,研究总结突涌段施工变形控制关键技术。研究结论:(1)深埋隧洞突涌洞段拱顶累计沉降17.4 mm,达预留值的17%左右;拱肩、拱腰累计收敛106.6 mm、98.1 mm,达预留值100%左右。(2)突涌洞段理论预测极限位移150 mm;现场监测评价设定阈值uo=100 mm,当达到2/3时,应采取加强措施。(3)最佳开挖方法为微台阶法。各级台阶长度控制在3 m左右,按“快挖、快支、快封闭”原则组织施工。(4)超前预支护管棚结构起到提高固结体刚度作用,较固结体提高约13倍。(5)双层支护结构强度、刚度增加,承载能力明显提高,施工安全性也得以提高。     

考虑围岩蠕变特性的TBM隧道管片衬砌受力特性研究

为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受力表现出明显的时间效应。随着围岩蠕变时间的延长,管片衬砌的形变、内力和接缝张开量均呈现两阶段增长,具体表现为前期呈线性增长,后期增加趋缓。洞周围岩应力经历三阶段变化,即先减小后增大直至稳定。围岩蠕变时间为100年时,管片衬砌的内力和形变量均接近极限值。研究结果可为深部高地应力且考虑围岩蠕变效应下的TBM隧道衬砌结构设计提供参考。     

基于分段单孔反演的隧址区多断层地应力分布特征

目前，针对具有多个原位地应力测试钻孔的隧址区初始地应力场反演，往往一次性将全部实测值用以计算值的回归反分析，没有考虑到隧道纵向长度远超其他方向且钻孔分布较远的特点，单个钻孔表征的临近区域地应力分布特征或反演精度被其余钻孔实测值“拉低”，导致整体反演结果容易陷入局部优解。依托拉林铁路桑珠岭隧道、叙毕铁路斑竹林隧道、沿江高速火山隧道、木寨岭公路隧道等工程，采用多元线性回归法结合最小二乘法寻优准则，分析了隧址区仅有单个钻孔反演精度较高的原因，提出了对具有多个钻孔的隧址区分段并分别进行单钻孔回归反演的新方法。在此基础上，重点讨论了木寨岭公路隧道断层破碎带区域地应力分布特征。结果表明：分段单孔反演较多孔反演进一步提高了反演精度；地应力的分布在断层前后呈现出先急剧增大后急剧减小的特征；除自重应力与埋深存在一定关联外，两项水平主应力随断层间距或厚度的增大突变性加剧；断层之间间距、断层倾角、断层厚度均是影响地应力方向偏转大小的重要因素，断层之间间距或断层倾角越小、断层越厚，地应力方向偏转越显著。     

大型综合体深基坑分期开挖关键技术

我国正处于城市建设的大力发展时期,在城市建设进程中,通过推进城市地下空间的综合开发利用,将为城市带来巨大的经济效益。光谷广场地下综合体在建设过程中,针对大型综合深基坑支护稳定、地表建筑物结构安全、既有枢纽交通不中断、复杂地下管线迁改、市区施工环保达标等问题,提出并应用了基坑开挖可视化交底、围护桩干法灌注、多层深基坑不平衡支护、围护结构爆破拆除等多项关键技术,显著减少了大型基坑工程开挖对周边建筑物的影响及对周边交通的影响(不中断交通),实现了各类管线的顺利迁改,为以后城市地下交通枢纽综合体设计及施工积累了丰富经验,为今后城市地下立体多元化交通建设发展奠定了基础,为城市地下空间开发提供了实践依据。     

超深锚碇基础SMC工法槽壁力学性能研究北大核心

为研究采用双轮铣深搅水泥土地下连续墙(SMC)工法进行槽壁加固时,超深锚碇基础槽壁力学性能,以南京仙新路过江通道南锚碇直径63.5 m、深63 m的圆形地下连续墙(其中软土层厚达59 m,采用SMC工法进行槽壁加固)为背景,采用ANSYS软件建立槽壁及其周围土体三维有限元模型,分析地表空载、铣槽机施工荷载及起重机钢筋笼下放时施工荷载下槽壁水平正应力、水平剪应力、侧向位移及周围地表沉降。结果表明:不同工况下槽壁水平正应力沿深度分布整体上趋于一致,均随深度的增加而增大,维持槽壁稳定的泥浆合理比重为11.5 kN/m~3;槽壁在平面上存在较为明显的土拱效应,有利于槽段稳定;深度0~35 m范围槽壁侧向位移随深度的增加而增加,深度>35 m时槽壁侧向位移随深度的增加而减小,槽壁加固时两侧需各预留5 cm的变形量,以保证地下连续墙的成墙厚度;地表沉降最大值(6.38 mm)位于槽壁的角隅处,其余位置地表沉降值均较小(平均沉降值小于3.22 mm),地下连续墙槽壁加固效果显著。     

受载时船舶屈曲临界载荷数值的数学模型设计

船舶航行中船体会受到来自于水体的巨大冲击力,一旦超过屈曲载荷临界值就会增加船体断裂的风险。针对传统载荷控制模型对于环境参数变化不敏感、反应时滞过长的弊端,设计一种用户船舶屈曲临界值计算分析的数学模型。分析船舶行进中轴向速度和径向速度,并从速度与应力的比例关系中识别出船体受力综合载荷值,以此建立屈曲临界载荷数学模型。基于临界载荷数学模型分析不同载荷值条件下径向、轴向力的变化与临界误差之间的关系,进而准确地识别出屈曲临界载荷数据的变化规律。仿真结果表明,提出数学模型具有更高的载荷值传递效率,能够及时做出主动调整,并有效降低各种作用力对于船体的冲击。     

悬索无应力索长精确解

以不等高支点悬索为计算模型，推导了抛物线和悬链线悬索无应力索长精确解，通过分析说明目前主要采用一阶近似来计算无应力索长。算例表明这些计算公式正确无误，可以用于工程计算。     

土钉支护技术在路基边坡工程中的应用

介绍了某路基边坡工程采用土钉技术支护的实例。通过选用合理的破裂面形式,用极限平衡理论进行设计和分析,并通过施工过程中的动态监测的反馈数据,及时调整支护参数、开挖深度和支护时间,控制了施工过程中边坡的变形,保证了软岩高边坡的整体稳定。     

船舶结构分析中的全刚度空间平面应力薄膜单元

本文在改进四节点等参元和四节点Ｗｉｌｓｏｎ不协调元的基础上，发展了适用于船舶结构直接计算的全刚度空间平面应力薄膜单元，它能解决以前应用平面应力薄膜单元在空间结构计算中出现的非正定问题，更适合于船舶结构分析使用。本单元已作为１３类单元放入直接计算法的有限元数值分析模块中。