曲线公路隧道沿程阻力损失数值模拟

基于不可压缩粘性流体的N—S方程和k—ε两方程湍流模型,采用CFD方法对曲线隧道通风沿程阻力损失进行模拟计算。结果表明:曲线隧道中即增加了摩擦阻力损失也增大局部阻力损失;曲线隧道断面形式和通风速度对沿程阻力系数的影响较小,在距入口600m后沿程阻力系数基本达到稳定,入口段沿程阻力系数偏大;沿程阻力系数随半径的减小逐渐增大,半径较小时,增大尤为明显,并提出了小半径隧道沿程阻力系数的计算方法。     

超长GIL管廊排热通风研究

武汉谭鑫培路地下综合管廊GIL舱属于超长封闭的构筑物,排热通风问题成为该工程设计的控制性问题,特别是舱体与周围土体的传热问题。基于IDA隧道模拟软件建立GIL舱一维分析模型,对当前通风系统在夏季、冬季与过渡季节典型气候下的短期排热,以及1年、10年和30年考虑季节变化下的长期排热进行分析。短期分析结果表明,管廊坡度和温度梯度会降低某些区域的目标通风率,在设计中应引起重视。长期分析结果表明,舱内空气和壁面温度升高在运行的前5、6年最为显著,并在30年的剩余时间内保持稳定,舱壁与周围土体释放10%～40%的热量。基于计算流体力学软件OpenFOAM建立GIL舱三维节段模型,分析电缆和支架对舱内温度场与速度场的影响,揭示GIL舱内速度分布的不均匀性与烟囱效应对温度分布的影响。     

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。     

内支架对波纹钢管廊力学性能影响实验与数值分析

柔性是波纹钢管廊异于混凝土管廊的根本原因。为研究波纹钢管廊的力学性能,依托实际工程,采用现场实验与数值分析的方法对波纹钢管廊在安装支架和未安装支架的不同情况下进行测试与受力分析。结果表明：管廊支架的支撑作用减小了管廊所受的拉力,使全截面受压,对管廊有利;未安装支架且填土未过管顶时,管廊顶部随着覆土高度的增加逐渐由向上变形变为向下变形,管体两侧逐渐由内收向外张变化;安装支架时,随着覆土高度的增加管廊两侧逐渐由土体挤压管体向管体挤压土体变化,逐渐由内收向外张变化,但由于安装了内部支架,这种变化不是特别明显。     

管线敷设与风机室布置对综合管廊通风阻力影响研究

为准确估算管线敷设与风机室内气流相互作用对压降损失的影响,基于武汉市江夏区谭鑫培路地下综合管廊项目建立典型数值分析模型与分析流程。通过建立典型管线布置的GIL舱、高压舱与综合舱的计算流体动力学三维模型,分别对入口段与稳定段进行分析,并使用循环边界条件来考虑稳定段流体的充分发展,得到阻力系数随流量的变化规律;通过建立GIL舱典型排风口三维模型,分析风机室中不同风机的压降损失,并与规范估算值进行比较。研究结果表明： 管线敷设对压降损失的影响不可忽视;风机室风机相互作用显著,规范不能准确估算该相互作用导致的压降损失。     

基于物联网和GIS的综合管廊通风除湿智能控制研究

为探究综合管廊通风除湿智能控制的实现路径，通过传感器获取廊内温度、湿度数据，利用地理信息系统（GIS）和物联网技术搭建温、湿度数据与空间位置信息一体化模型，以有效时长预测模型、进风状态参数控制器为理论基础，建立综合舱通风除湿智能控制网络。该控制网络主要由4部分构成： 1)感知平台负责感知空气状态参数、地理空间信息等数据信息； 2)传输平台用以实现数据的接入与传输； 3)支撑平台对运营中的综合舱通风除湿工况进行分析、预判和决策； 4)服务平台负责执行支撑平台决策后发出的控制指令，同步记录过程信息并进行反馈修正。     

隧道通风阻力格栅局部阻力试验

由于试验场地和试验条件的限制，通常难以建立1：1比例模型或同比例尺缩小模型，因此在保证原形与模型阻力相似的前提下，根据等效设计理论，在隧道通风模型中安装阻力格栅可以有效缩短隧道模型的长度。为了解决阻力格栅在通风模型中的选取和设置问题，建立物理模型进行试验测试，并将试验结果进行了分析对比，研究了不同的阻力格栅串联间距、串联数量以及格栅类型的变化对通风试验局部阻力的影响。模型试验结果表明：加入阻力格栅后通风模型仍存在自模区，且阻力格栅的串联间距、组数、规格对模型进入自模区的临界风速几乎没有影响；当格栅间距大于3倍断面当量直径时，格栅之间的相互影响可以忽略不计，故阻力格栅串联间距应不小于3倍模型当量直径；每组格栅局部阻力损失系数随格栅组数的增多而降低，降低的速率随着格栅组数的增多而减小；在选择阻力格栅时，格栅局部阻力系数要求较大时，可选择多孔板作为阻力格栅，并优先考虑方孔多孔板；当格栅局部阻力系数要求较小时，可选择铁丝网作为阻力格栅。研究成果可以为模型试验阻力格栅的选取和设置提供指导建议，同时介绍了阻力格栅在隧道通风模型试验中的具体应用。     

浅埋暗挖管廊无支架施工技术研究

为指导浅埋暗挖地下综合管廊施工,对比传统支架施工方法,提出无支架施工技术。基于廊舱布置,以管廊隔墙配置的钢筋(型钢)形成竖向临时施工支架,开挖完成后浇筑混凝土形成竖向钢筋混凝土隔墙,构成管廊结构承受使用荷载,并成功应用于四平市地下综合管廊工程。研究表明:与传统频繁拼装、拆除临时支架施工方法相比,浅埋暗挖管廊无支架施工技术绿色环保、经济高效。     

波纹钢板综合管廊施工期力学性能研究

波纹钢板综合管廊设置有内支架,其受力模式异于波纹钢桥涵,为研究内支架对波纹钢板综合管廊力学性能的影响,结合依托工程的现场试验,测试安装内支架和未安装内支架的管廊关键截面应变,利用等效梁理论计算截面内力。结果表明:波纹钢板综合管廊未安装内支架时,截面承受压力和拉力,截面轴力和弯矩随着填土高度增加基本趋于稳定;安装内支架时,截面几乎全部承受压力,压力随填土高度增加较快,弯矩增加较慢;安装内支架与未安装内支架时相比,截面最大压力增加,最大正弯矩和最大负弯矩减小,说明内支架对管廊受力是有利的;管底楔形部分的填土压实不足导致管底斜向45°截面内力增长较快。     

现浇混凝土综合管廊变形缝设置间距优化研究

为科学合理地确定综合管廊变形缝的间距,以合肥市高新区明珠大道段现浇混凝土综合管廊为工程背景,分标准段管廊和双标准段管廊2 种情况,变形缝设置间距分别为20、30、40 m,管廊上部覆土厚度分别为2. 5、3. 5、5 m,运用有限元软件Midas GTS NX 建立三维数值模型,计算得到现浇混凝土综合管廊正常使用阶段的应力和变形,分析综合管廊变形缝间距变化对结构受力变形的影响。通过理论分析和数值计算结果得出以下结论: 1)交通荷载对管廊结构受力和变形有显著影响; 2)综合管廊变形缝间距小于30 m 时,管廊结构变形变化不大,变形缝间距大于30 m 后,随着标准段长度的增加,管廊的变形有较明显的增大; 3)合肥典型地质条件下现浇混凝土综合管廊变形缝间距设置为30 m 时,管廊的应力和变形均远小于规范允许值,因此可以经过科学计算将变形缝间距设置为40 m。     

地铁盾构区间隧道近接下穿综合管廊影响研究

地铁盾构区间隧道施工下穿既有综合管廊时,周围土体产生扰动,引起周围土体的变形,会使既有综合管廊产生附加应力和变形,威胁结构安全。为了研究盾构隧道下穿过程中对既有综合管廊的影响,探索不同穿越交角下既有管廊的变形规律,采用三维有限差分法进行模拟,分析盾构隧道施工过程中既有综合管廊的沉降变形规律、地基加固对管廊沉降的控制效果及不同下穿交角对既有综合管廊沉降的影响。计算结果表明：既有综合管廊在盾构机附近主要产生纵向上的不均匀沉降,随着盾构掘进,沉降逐渐增大,进行地基加固后能够有效减小既有管廊的沉降变形。当下穿交角较小时,既有综合管廊沉降变形增大。通过本文的研究,可以为类似工程提供指导。     

矩形波纹钢地下综合管廊结构抗震性能分析

本文以矩形断面波纹钢综合管廊结构为主要研究对象，结合有限元软件建立土层-结构数值模型，系统地探究了地震加速度峰值、波纹钢结构刚度、土体刚度等因素对矩形断面波纹钢综合管廊结构抗震性能的影响规律，明确了矩形断面波纹钢综合管廊结构在地震荷载作用下不同工况的最不利受力和变形位置。研究结果表明管廊结构内力与变形随地震加速度峰值增大而增大；管廊结构刚度增大，结构内力随之增大，相反地结构变形随之减小；管廊结构内力、变形和层间位移角均随土体刚度的增大而减小，且土层刚度越小，对结构变形影响更为明显。     

浅谈综合管廊的内部环境特点及安全隐患

概述了综合管廊相对于传统管线地下直埋的敷设方式的特点。分析了综合管廊主体的布置、结构特点、分舱原则、通风形式。分析讨论了综合管廊内各入廊专业管线的运行特点、安全隐患及相互影响。从兼顾保护巡检人员安全及管线运行安全需求出发,在综合管廊附属设施监控设计及安全运营管理方面给出了建议。     

环境温度对整车起动阻力矩的影响研究

发动机内部阻力和变速器输入轴的阻力是汽车在起动过程中需要克服的主要阻力,尤其在寒冷的冬季,需要给发动机提供更多的燃料,才能克服相关阻力使车辆顺利起动。为提高整车起动性能并降低排放和油耗,基于转毂和环境舱在整车上开展发动机和变速器输入轴阻力矩研究,通过测试在不同环境温度、不同发动机转速或车速下对应的发动机和变速器输入轴阻力,研究发动机和变速器输入轴阻力矩随温度的变化情况。通过测试研究发现,发动机和变速器输入轴阻力矩会随着环境温度的降低而增大,但并非逐渐递增关系。     

综合管廊地基加固与远期盾构隧道修建的相互影响分析

随着地铁盾构隧道、城市隧道、城市地下综合管廊等的大量修建,新建隧道下穿/上跨既有隧道及其相互影响已成为隧道工程重点研究的内容之一。对于既有隧道,以往的研究主要集中在城市隧道或盾构隧道。城市地下综合管廊具有埋深浅、宽度小、壁厚薄的特点。因此,当其被双线盾构隧道下穿时,既有隧道结构的内力、地表沉降等也必然不同。基于汾湖站（苏州南站）综合管廊工程,采用MIDAS GTS NX软件建立了三维有限元模型,分析了管廊地基加固对远期地铁盾构隧道修建的影响及其相互作用,以地基加固长度和上下隧道净距作为变量,考虑了盾构机的掘进压、千斤顶推力和管片间的界面。研究结果表明：对于该工程项目,若远期盾构隧道下穿综合管廊,管廊地基加固对管片的内力无明显影响;当双线盾构隧道下穿后,较短长度的地基加固会增大既有管廊的轴力（拉力）;对于初始阶段地表沉降,地基加固均增大了X向（垂直管廊方向）、Y向（平行管廊方向）的沉降值,但显著减小了盾构隧道下穿后地表的隆起值。     

侧风下钢桁梁对移动高速列车气动特性影响的风洞试验

为探究侧风下钢桁梁结构内部移动高速列车的气动特性,采用研制的桥上移动列车风洞试验测试系统,对侧风下移动列车的气动力进行测试。以沪通长江大桥为工程背景,设计缩尺比为1∶30的钢桁梁和CRH3列车模型,试验系统采用伺服电机驱动,可以实现列车模型的双向加减速,试验模型最大运行速度为15m·s-1,有效采集时间为0.7s;列车模型气动力采用Mini40无线测力天平进行实时采集。采用该试验系统分别对静止列车模型和移动列车模型进行各级风速和车速下的气动力测试。结果表明:采用静止列车模型和移动列车模型模拟得到的列车模型气动力系数有所不同,其中侧向阻力系数和升力系数的差异较为明显;钢桁梁结构对移动列车具有明显的遮蔽效应,列车模型由无桥区进入有桥区时,列车各项气动力系数会发生明显减小,且变化值随着偏航角的增大而增大;对处于钢桁梁结构内部行驶的高速移动列车而言,列车行驶方向的不同会引起列车模型气动力系数的差异,这种差异会随着偏航角的增大而变得逐渐明显,当偏航角大于40°时,移动列车模型在前行方向的侧向阻力系数要小于其回行方向的侧向阻力系数;前行方向升力系数要明显大于回行方向升力系数;相比之下,力矩系数在不同行驶方向下的差异并不明显。     

波纹钢结构综合管廊受力特征研究

依托试验工程,对波纹钢结构综合管廊施工过程中受力特征进行了研究,得出了管内应变及管外土压力变化规律。结果表明:波纹钢结构综合管廊内壁波峰、波谷、波侧在填土初期各测点应变值有重新分布的过程,后期随着填土高度的增加逐渐增大;管内壁轴向应变值要小于切向应变值,轴向波纹的存在可以更大程度上分散荷载的应力集中;管周外侧土压力随着填土高度增加而增大。研究成果对全国波纹钢结构综合管廊设计与施工有一定的指导作用。     

连续配筋混凝土路面地基摩阻力分布模型研究

概述了国内外关于地基摩阻力及地基摩阻系数的研究现状,对地基摩阻力系数进行了试验研究,提出了观测地基摩阻力系数的一种较为可行的试验方法。通过试验给出了板底摩阻系数的影响范围以及摩阻力系数变化对连续配筋混凝土路面的性能影响,根据试验数据进行线性回归,得到地基摩阻力弹性阶段和塑性阶段的本构关系,即得到地基摩阻力双线性模型。     

综合管廊污水入廊分析及工程探究

现阶段我国管廊建设已成规模,并以给水管、中水管、电力和通信排管入廊的单舱支线管廊为主,少数建设有污水舱、雨水舱和燃气舱。由于重力雨水、污水管对高程、支管衔接和运维的要求较高,建设工程中雨污水入廊并线案例较少。以成都市玉虹路综合管廊为例,从工程总体和污水入廊方案分析,介绍综合管廊横断面、入廊管线、管廊平纵、典型节点设计,根据污水入廊方案介绍污水管材、接驳井、自动冲洗系统等针对性措施,总结污水入廊的基本条件,以期为类似管廊项目提供借鉴。     

大跨度拱桥矩形拱肋静风阻力研究

针对拱桥矩形拱肋静风阻力传统计算方法的不足,给出更合理的拱肋阻力计算方法。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法及流场显示技术,计算分析二维拱肋截面阻力系数与三维曲拱肋阻力系数,并对某实际大跨度拱桥的缩尺模型进行风洞试验,分节段测试其静风阻力。结果表明:高宽比对阻力系数影响不明显;阻力系数随拱肋间距比的增大存在跳跃现象,对二维拱肋截面该跳跃区间为3S/H4,对三维曲拱肋为1.5S/H2;按三维拱肋阻力系数计算的静风阻力最接近该桥试验结果,若按二维拱肋截面阻力系数计算将明显偏小,而按规范方法又过于保守。建议在工程设计中采用三维曲拱肋阻力系数进行静风计算。