海流作用下海底管道膨胀弯测量误差分析

使用法兰测量仪测量海底管道膨胀弯尺寸时,测距钢丝受到重力、海流以及轴向拉力作用导致测量结果与实际尺寸存在一定的误差。使用有限元软件ABAQUS对不同长度的测距钢丝在特定海流流速、轴向拉力作用下产生的测量误差进行数值模拟,计算测距钢丝的竖向位移、水平位移、支座反力以及误差值,通过分析得出测量误差与测距钢丝长度、海流流速以及轴向拉力有关,根据测距钢丝的长度和海流流速合理调整轴向拉力可以减小测量误差,为海底管道膨胀弯测量提供借鉴。     

管道内检测缺陷的开挖验证技术

文中概括了管道内检测开挖验证工作流程,提出目标环焊缝的确定原则和定位技巧,通过测量环焊缝与螺旋焊缝在12点钟方向上的轴向距离快速确定其编号,有效提高定位精度和效率,降低开挖工作量。并给出了在现场勘测中实用性较强的两个数值,即螺旋焊缝时钟位置变化1 h的轴向距离和环焊缝时钟位置变化1 h的环向长度,利用这两个值可精确测量环焊缝与螺旋焊缝钟点。     

卸载工况下盾构隧道结构承载性能数值模拟分析

周边卸载导致的隧道横向大变形对地铁的正常运营与安全使用产生严重影响,对于隧道结构从周边卸载开始直至破坏的全过程,需要发展一种高效并能保证精度的数值模拟方法。文章首先进行不同接头刚度下衬砌环的内力及变形数值分析,表明管片接头刚度值对衬砌环轴力分布及大小影响很小,可以先使用相对简单的等刚度圆环法计算得到管片接缝处的轴力值,再将此预分析轴力值作为确定接头抗弯弹簧弯曲刚度曲线的轴力值,用三维直梁实体单元进行精细分析得到不同轴力下的管片接头抗弯刚度模型。最后将接头抗弯刚度模型参数赋给二维梁-弹簧模型中的弹簧参数,运用二维梁-弹簧法计算得到衬砌结构各级荷载下的内力和变形。该方法得到的数值模拟结果与试验结果一致,全过程数值分析表明:在侧向压力卸载过程中,接头截面处弯矩不断增大、轴力不断减小,各接头处抗弯刚度快速下降,最终结构达到破坏状态。     

油气管道多轮内检测数据对齐算法研究及应用

由于多轮内检测外部不确定因素和误差的共同作用,多轮间里程数据存在一定差异,难以实现管道缺陷的对齐,人工开展内检测数据对齐的工作量巨大。文中针对管道多轮内检测数据对齐算法展开研究,建立相关模型以提高数据对齐工作效率,分析了解管道动态,保障管道安全运行。将算法应用于在役天然气管道的三轮内检测数据,实现了球阀、管件、弯头、环焊缝、缺陷等特征向基线的对齐,对齐结果与基线偏差精确至0.01 m。     

基于FPGA的里程轮信号优选算法设计

文中通过对里程信号产生机理进行分析,提出了一种基于FPGA架构的里程优选算法,给出了实现算法的硬件架构图,并设计相应硬件电路和模拟实验。结果表明:该算法可以对3个里程轮脉冲信号进行优选采集,当里程轮处于超速或者停转状态时也能输出正确的脉冲信号。     

探地雷达在隧道检测中里程偏差修正方法探讨

文章针对探地雷达在隧道质量检测中由于天线行走速度不一或检测人员打标记不及时产生的里程偏差,建立了检测里程与实际里程之间关系的数学模型,利用该模型对检测里程进行修正,可使检测结果回归到真实的里程.     

抗水压多层衬砌分析模型及其应用研究

隧道穿越岩溶多发地段时易承受较大水压荷载作用,相对传统的复合衬砌,抗水压多层衬砌可设置二道防水板,保证了衬砌的施工质量。基于此,文章提出了抗水压多层衬砌的分析模型,通过实例分析得出,内、外层衬砌间仅压弹簧的弹簧刚度系数增加时,内、外层衬砌弯矩基本不变,外层衬砌轴力减小,偏心距增大;内层衬砌轴力增加,偏心距减小。当水压荷载增加时,衬砌拱顶由大偏心受压状态变成小偏心受压,再逐渐逼至抗压极限承载状态,安全系数先增后减;拱腰、边墙处逐渐逼至抗压极限承载状态,安全系数逐渐减小;拱脚、仰拱处由小偏心受压状态变成大偏心受压状态,安全系数逐渐减小。     

管道内检测器里程轮信号优选算法的设计与实现

阐述了管道内检测器里程计量模块的工作原理,提出了一种新的里程轮信号优选算法,设计了单片机控制系统,编制该算法程序,并用实验验证了该里程脉冲优选算法,给出实验数据。结果表明,该系统可以高效、准确地选择最佳里程轮脉冲信号。     

定标点失效对中心线坐标及应变数据的影响分析

为了研究定标点失效对管道中心线坐标及应变数据的影响，文中以管道环焊缝作为特征点对比2次中心线检测的环焊缝球面距离和管道应变数据，研究定标点失效情况下数据偏差情况。结果表明：对于1 km/点设置定标点时，环焊缝位置的偏差能保持在2 m范围内，对于1～2个定标点失效时环焊缝偏差会扩大到5 m,对于连续5点定标点失效时，环焊缝位置的偏差会超过14 m,该坐标数据已失效；对于极限情况连续5个定标点失效的情况下，通过环焊缝仍然可以将2次检测应变数据进行对齐，且检测数据能够良好复核，对于连续5个定标点失效情况下应变数据仍准确有效。     

软土层特性对斜坡路基沉降及变形影响研究

为研究软土层特性对斜坡软土路基沉降及变形影响的规律,文章基于有限元方法建立斜坡软土路基数值模型,分别针对不同软土层厚度、坡度、粘聚力及内摩擦角对路堤水平位移和沉降值的影响进行模拟分析。研究结果表明:软土层厚度的增加会导致路堤水平位移和沉降值增大;软土层坡度的增大会增大路堤的水平位移和沉降值,坡度超过6°后增长幅度更为明显;软土层粘聚力和内摩擦角的增大可以有效减小路堤侧向变形和防止路堤发生过大沉降,但粘聚力超过15 kPa和内摩擦角超过20°后该提升效果会有所下降。研究结果可为斜坡软土路基设计工程提供理论借鉴。     

基于无损检测的输油管道环焊缝缺陷安全评估

输油管道环焊缝开裂可能造成严重的威胁,但漏磁内检测技术难以精确识别及量化环焊缝缺陷。因此,基于漏磁内检测数据结果的适用性评价结果可能存在较大的偏差。为此,对比环焊缝缺陷无损检测结果,分析漏磁内检测环焊缝缺陷的尺寸量化精度,并基于无损检测的缺陷尺寸进行失效评估,结合管道实际运行压力,进行疲劳强度校核。评估结果显示无损检测识别的环焊缝缺陷均满足安全评定要求,不需要修复。     

考虑渗流、非轴对称荷载作用的隧道围岩塑性区分析

文章考虑了渗流体积力,推导了渗流场作用下隧道围岩的应力分布规律和塑性区表达式,并分析了隧道塑性区范围与孔隙水压力、侧压系数,以及岩体强度和初始地应力比值k之间的关系。研究表明:渗流场仅对塑性区范围有影响,对塑性区形状没有影响;随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的不同,渗流对隧道围岩塑性区范围的影响沿不同方向表现出各向异性,且随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的增大各向异性程度逐渐弱化;侧压系数、岩体抗压强度与初始地应力比值k不仅影响塑性区的范围,同时影响着塑性区的形状,当k1时,侧压系数对隧道塑性区的范围和形状起主要作用;当k1时,岩体强度对隧道围岩塑性区的范围和形状起主要作用,且随着岩体抗压强度的增大,塑性区范围逐渐减小,在隧道两帮处随侧压系数的减小易出现塑性区。     

轮碾法对沥青混合料性能指标的影响研究

为了更好地研究压实条件对沥青混合料性能的影响,采用轮碾压实法成型沥青混合料试件,研究油石比和轮碾压实次数对沥青混合料体积指标和力学指标的影响。试验结果表明,油石比越大、轮碾次数越多,沥青混合料的空隙率和矿料间隙率越小,而沥青饱和度越大;当轮碾次数为12次和18次时,随着油石比的增大,沥青混合料的动稳定度逐渐降低,但降低趋势不明显,而当轮碾次数为24次时,动稳定度随着油石比的增大表现出先增大后减小的变化趋势,当油石比为5.0%时,动稳定度最大;轮碾次数越多,动稳定度越大,车辙深度越小。     

向多核演变期带形城市的交通特征

带形城市发展期带状特征凸显,通过大量的参数类比得出,由单核向多核发展这一特殊发展期的交通特征:老核心区原有用地模式调整难,高峰时易发生交通拥堵;城市带向发展拉大了出行距离,居民的出行次数、出行距离和平均出行时间均会显著增加;新核心区发展初期,交通需求仍主要集中在老核心发展成熟区内;伴随新核心区发展,核心区之间的出行需求量快速增大,新老核心间轴向干道会集中大量交通,高峰时交通压力过大;新区发展逐步成熟后,新老核心区间联系会更密切,新核心内部出行增大。     

天然气管网的初始流量分配

在对天然气管网进行离线数值模拟计算时,需要给各管段分配初始流量,作为迭代计算的初始值。根据管道的流动状态多在阻力平方区的特点,建立初始流量分配的数学模型,用C 语言编制出计算程序。对实例进行计算和分析,表明用最小平方和法求解各管段初始流量时,不需手工预分初始流量,也不需预先确定各管段流体流动方向,求解所得初始值接近真实值,使数值计算的收敛速度大大提高。     

向多核演变期带形城市的交通特征

带形城市发展期带状特征凸显,通过大量的参数类比得出,由单核向多核发展这一特殊发展期的交通特征:老核心区原有用地模式调整难,高峰时易发生交通拥堵;城市带向发展拉大了出行距离,居民的出行次数、出行距离和平均出行时间均会显著增加;新核心区发展初期,交通需求仍主要集中在老核心发展成熟区内;伴随新核心区发展,核心区之间的出行需求量快速增大,新老核心间轴向干道会集中大量交通,高峰时交通压力过大;新区发展逐步成熟后,新老核心区间联系会更密切,新核心内部出行增大。     

地层特性对盾构法隧道施工地表沉降的影响研究

在软土地区进行地铁隧道盾构法施工时,地表沉降很难得到有效的控制。文章通过三维有限元法模拟地铁隧道盾构法施工过程,分析了软弱土层分布对地表沉降的影响,并通过实测结果分析研究了盾构法施工中土层物理力学特性对地表沉降的影响。研究表明,软弱土层分布在地表至隧道底部以下0.23D范围内时(D为隧道外径),可对地表沉降产生不同程度的影响;其中,软弱土层分布在隧道埋深范围及拱顶0.23D范围内时,对地表沉降的影响最为严重,影响率超过9.910 3%;相同情况下,隧道轴线上方的软弱土层比下方软弱土层对地表沉降的影响更加明显,隧道轴线上方软弱土层对地表沉降的影响是隧道轴线下方软弱土层的1.5～6.35倍;地表沉降最大值分别随盾构断面土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值增大而减小,地表沉降最大值与土层内摩擦角加权平均值无明显关系;沉降槽宽度系数i随土层内摩擦角加权平均值增大而减小,与土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值无明显关系。     

地铁施工对邻近桥梁桩基础内力影响分析

文章采用数值方法研究了城市盾构隧道施工对邻近桥梁单桩、两桩、四桩基础的应力与位移的影响,研究结果表明:(1)隧道施工使单桩近隧道侧轴向应力减小,远隧道侧轴向应力增大,其影响程度随桩与隧道水平距离的增大而减小;(2)隧道施工下穿两桩或四桩群桩基础后,桩身近隧道侧轴向应力增大而远隧道侧轴向应力减小;(3)隧道施工对群桩的影响远大于单桩,其中距隧道较远桩顶两侧应力差在隧道施工后显著增大,承台距隧道较近时远隧道桩上部混凝土可能承受拉应力作用;(4)桩竖向位移随桩与隧道距离增大而减小,若桩底位于隧道底面以下,则隧道施工后桩产生较小沉降值;(5)桩受隧道施工影响一般在桩顶水平位移最大处,桩与隧道较远时位移值随桩深线性减小,较近时呈非线性减小趋势,其中桩上部位移沿桩深减小较快,桩下部位移收敛到定值,桩顶位移在桩与隧道一定距离时最大。     

基坑开挖对相邻盾构隧道变形的影响研究

文章就基坑开挖对盾构隧道结构的破坏进行研究,建立了基于基坑与隧道不同距离、不同隧道管片厚度的有限元模型,分析了不同厚度盾构隧道管片的位移场及纵向变形。得出以下结论：(1)相邻基坑开挖会引起位移过大、沉降、盾构隧道结构变形,造成断裂增多、漏水、渗漏等结构破坏;(2)随着隧道与基坑距离的减小,隧道变形不断增大,当距离<30 m时,管片厚度的增加大大改善了结构变形;(3)管片厚度的增加对纵向变形阻力没有明显影响。此外,当隧道与基坑距离<50 m时,应采取附加防护措施,以减少隧道纵向变形。     

管棚预支护下隧道掌子面稳定性理论分析

为了探究管棚预支护下隧道掌子面稳定情况,文章结合管棚受力特点,首先建立管棚Winkler地基模型,然后将地基反力作用于模型掌子面上部;并基于刚体极限平衡理论,推导了掌子面稳定安全系数计算公式,最后以巴东隧道三号横洞某里程段为工程背景,分析有无管棚下掌子面的稳定性,并讨论各参数对管棚挠度以及掌子面稳定性的作用规律。结果表明:随着管棚直径增大、管棚支座位移减小、开挖进尺与开挖台阶高度降低、围岩内摩擦角与粘聚力增大,管棚最大挠度减小,掌子面稳定安全系数提高;较好围岩条件、较小开挖高度和较小管棚支座位移下,短进尺开挖对提高掌子面稳定的作用更明显;随着隧道埋深增大,掌子面稳定安全系数先减小,后增大,然后保持不变。这与选用的规范中围岩压力计算公式有关,隧道在浅埋条件下,围岩压力随着埋深的增大而增大;隧道在深埋与浅埋之间时,由于存在两侧岩体的夹制作用,围岩压力随着埋深增大而减小;而隧道在深埋条件下,存在塌落拱效应,围岩压力趋于稳定。