铁路新型污水处理技术集成体系研究

研究目的:铁路一些中小车站污水处理规模较小,又远离城市,污水需要单独处理,目前部分污水处理系统重点去除有机物和悬浮物,氮磷超标,自动化程度低,而城市污水处理厂的污水处理工艺规模大、管理要求严格、操作复杂,并不适合小水量。本文通过实验室小试、现场中试,研究影响处理效果的因素,确定最佳运行参数,开发研究适合小水量,能够脱氮除磷,集厌氧、缺氧、好氧功能为一体的新型污水处理技术集成反应器。研究结论:(1)新型污水处理技术集成反应器可以将微生物好氧、缺氧、厌氧全过程集成于一体,适应小水量的特点;(2)研究的处理工艺在保障脱磷的前提下,可以维持较高的硝化菌数量,保持较高的脱氮效率;(3)通过实验室小试,确定了工艺的最佳运行参数;(4)铁路污水集成化处理技术具有处理高效和管理简单两方面的优势,完全适应一些地区污水排放点分散、规模小、排放标准要求高的特点。     

铁路高浓度粪便污水处理的工艺设计

以某高铁动车段高浓度粪便污水为设计对象,处理规模为610 m~3/d,进水水质COD为3 300 mg/L,氨氮为1 500 mg/L。采用"厌氧氨氧化-MBR处理"的主体处理工艺,主要包括调节池、IC反应器、高负荷曝气池、一沉池、厌氧氨氧化反应器和MBR反应器等。详细介绍了工艺流程、各单元主要处理构筑物的设计参数及设备配置情况,并给出该工艺的处理效果。此外,对工艺的主要经济指标及技术特点进行了分析。所设计的工艺能较好地处理高COD、高氨氮、低碳氮比的粪便废水,确保出水水质达到《污水综合处理排放标准》(GB8978—1996)的二级标准,为后续铁路行业处理同类的污水处理提供参考。     

水解-SBR技术处理高浓度粪便污水的研究

采用水解SBR技术进行高浓度粪便污水处理的研究 ,分析不同水力停留时间 ( 2～ 4h)及进水浓度 (CODcr为60 4～ 15 81mg/L)下水解池的处理效果 ;分析不同曝气时间 ( 4～ 8h)及进水浓度 (CODcr为 3 65～ 663mg/L)时SBR工艺的处理效果。另外 ,试验研究也表明SBR工艺对粪便污水中的氮有较好的处理效果     

均匀送风构件流量特性的模拟研究

地铁公共区空调系统的送风均匀性直接影响其舒适性,而传统的风量调节分配设计难以满足要求。设计一种新型嵌入式均匀送风构件的设计思路,即通过改变支管与主管的截面积比以实现风量按需分配。提出七种不同设计形式的风管构件,利用CFD技术对其内部流场进行了模拟研究,对速度分布、压力分布,压力损失以及流量分配进行了深入分析,确定了最佳的结构形式,并以此为依据研究了不同风速不同导流板转角下构件的流量特点。     

冷却水管法控制承台大体积混凝土温度参数研究

混凝土施工规范中规定了大体积混凝土需要采用冷却水管作为温度控制措施,但没有明确冷却水管设置参数,不方便现场操作。本文以某斜拉桥承台混凝土浇筑为工程背景,采用MIDAS CIVIL建立实体模型,对冷却水管在不同间距、进水温度、水流速度及管径参数下的降温效果进行研究,并探讨模板对混凝土的温度影响。结果表明,冷却水管间距和长度对混凝土绝热温升影响很大,而进水温度、管径、水流速度影响相对较小,可以忽略不计;模板虽然不影响混凝土的绝热温升,但可以有效降低芯表温差和外部混凝土降温速率,从而降低混凝土开裂风险,施工时应该采用导热系数小的木模板或者外部采取保温措施的钢模板。     

一种新型斜拉桥索-塔锚固结构的设计研究

研究目的:某斜拉桥项目采用非对称独塔斜拉桥结构形式,索塔两侧拉索索力在施工阶段及成桥运营阶段差异较大,为有效解决这个问题,设计将交叉锚固形式与索鞍锚固形式相结合,在传统分丝技术索鞍基础上,索塔两侧单根钢绞线均穿过各自分丝管分别利用抗滑键锚固在索塔的相对一侧,每一根钢绞线均可作为一个单独的拉索系统,亦可以实现单根钢绞线换索。本文通过对该类型斜拉桥索-塔锚固结构进行研究,包括有限元计算分析及模型试验,为该类型索-塔锚固结构用于其他项目提供一些建议。研究结论:(1)与现有的索鞍锚固形式相比,该形式彻底解决了斜拉索在弧形索鞍处的滑移问题,可以满足桥梁索塔两侧拉索索力不同的使用需求;(2)可以根据索塔两侧不同的索力需求设置不同的拉索结构形式,达到降低拉索用量的目的;(3)与空心塔侧壁锚固形式相比,本索-塔锚固结构形式可以使混凝土索塔只受压不受拉,提高了结构的耐久性,而且可以简化索塔结构,达到为斜拉桥索塔"瘦身"的效果;(4)本索-塔锚固结构形式在中小跨径独塔斜拉桥中具有良好的应用前景。     

基于ANP-SD的地铁系统脆弱性仿真分析

为探究地铁系统脆弱性的影响因素及其相互作用关系,从人-机-环-管四要素角度分析影响地铁系统脆弱性的因素,构建地铁系统脆弱性影响因素体系;运用网络层次分析法(ANP)构建地铁系统脆弱性影响因素体系ANP结构模型;使用Vensim_PLE软件建立基于ANP-SD的地铁系统脆弱性仿真模型,模拟不同方案对地铁系统脆弱性的影响趋势。结果表明:(1)合理增加安全投入,有利于地铁系统脆弱性的减少;(2)运营环境、人的安全意识和设施设备状态是影响地铁脆弱性的最主要因素;(3)ANP-SD模型能较好反映地铁系统脆弱性各影响因素之间的非线性和反馈关系。     

铁路罐车液体运输动侧压力数值分析

铁路罐车装运的液体货物易于流动,在运行过程中会对罐壁产生不同于固体货物的动态力,此动态力将对行车安全产生影响.本文采用FLUENT软件对罐车内流体货物的动侧压力进行数值模拟计算,用VOF(volume of fluid)模型模拟罐车受到制动冲击时其内部气液两相流,得到以下结论:(1)罐车运输液体货物受到制动冲击时,在冲击端产生较大压力;(2)罐车内增加挡波板有利于抑制液体晃动;(3)罐车冲击端的受力大小与其制动初始速度有关.     

旋转列车气流的大涡模拟

利用大涡模拟(LES)方法研究高速列车的气流问题,采用标准的Smagorinsky模型模拟亚格子应力。列车模型是由4辆车组成的1/25比例的ICE 2型列车。该模型被放置于直径为3.61m的旋转试验台上。基于列车的高度和速度,分别对雷诺数77 000和94 000的大涡进行了模拟。模拟中运用了粗糙的、中等的和加密的3种计算网格。加密网格的计算结果与试验数据吻合较好。运用大涡模拟获得了不同的流动区域。研究表明,以柱面形式支撑的风挡和车下复杂结构对气流的速度有很大的影响。在合适的雷诺数范围内,气流流速与列车速度近似地呈线性关系。     

西十高铁秦岭马白山特长隧道分合修方案研究

随着高速铁路快速发展,速度350 km/h铁路日益增加,特长隧道分合修的问题直接影响到施工、运营等方面。通过对国内外特长隧道比较,结合西安至十堰高铁秦岭马白山隧道,从防灾救援、运营维修、空气动力学、施工组织及工程投资等方面对分合修方案进行比较,合修方案对于本隧道更有优势。研究结论:(1)分合修均需要设置不同形式洞内救援,人员疏散时间和通风排烟模式均满足要求(2)运营维护方面,由于在事故工况下分修两管隧道互不影响,具有一定优势;(3)空气动力学方面,由于合修断面大,相比分修对乘客及洞口建筑影响较小,略有优势;(4)施工方面,由于合修场地空间较大,效率较高;(5)分修隧道工程投资较合修方案增加约50%,合修方案优势明显;(6)本研究成果适用于高速铁路特长隧道分合修方案比选。     

水中悬浮隧道合理截面数值模拟分析

为研究悬浮隧道的合理截面形式,采用大涡模拟法,按日本喷火湾海况条件分析了圆形、椭圆形、耳形、六边形和矩形5种截面悬浮隧道周向稳态压强分布、所受到的流体升力和阻力;以圆形断面为例模拟分析不同来流速度时悬浮隧道周围的水动力特性,以耳形断面为例分析不同迎流面宽度时悬浮隧道周围的水动力特性.模拟结果表明:耳形截面形式悬浮隧道周围压力大,稳定性好,所受升力和阻力较小,是最合理的截面形式;随来流速度的增加,悬浮隧道周围压力显著增加,升力和阻力急剧增加;迎流面宽度对悬浮隧道周围压力场分布影响很小,对结构升力和阻力影响明显.     

市域快速轨道交通系统制式及技术标准研究

研究目的:鉴于既有城市轨道交通系统及国铁制式和技术标准不能满足市域快速轨道交通发展需要,以及城市轨道交通技术标准拓展的局限性,本文对浙江省市域快速轨道交通系统制式及技术标准进行研究,并从运输服务的基本特性、运能要求、站间距、速度等级、运营组织等方面对市域交流制式主要技术标准进行归纳总结,为今后设计建设市域快速轨道交通项目提供借鉴和参考。研究结论:(1)浙江省市域快速轨道交通系统制式及技术标准体系可归纳为直流120km/h制式和市域交流制式两类;(2)直流120km/h制式可由城市轨道交通系统拓展而来,拓展的内容主要包括开行大站快车的运输组织模式、提高列车最高运行速度并加大地下线路限界、提高舒适度标准以及优化配线设置;(3)市域交流制式的速度目标值在确定时间目标值和深入分析客流特征的基础上,通过分析不同速度目标值的工程投资、与时间目标值的适应性、与车站分布的适应性等综合确定,该制式可适应更高的速度目标值和更长的线路长度;(4)本研究成果可应用于市域快速轨道交通项目前期研究。     

线路加固体系基于车线耦合与有限元的分析

研究目的:为提高铁路顶桥施工列车慢行限速标准,优化纵横梁线路加固体系的设计过程,解决施工现场的疑难问题,对线路加固体系进行了基于有限元原理的静力模拟和基于车线耦合理论的动力计算,以分析车辆通过时线路加固体系的相关指标数值;参照相关规范及规定,设立针对纵横梁线路加固体系静力和动力计算的结果评价标准,并采用该标准对计算结果进行评价。研究结论:(1)本文使用的静力计算模型能较精确地模拟现场工况;(2)动力计算能够得出加固体系在车辆经过时的加速度和减载力,能够反映加固体系的振动和共振现象;(3)线路加固体系的计算与评估,应结合静力与动力计算共同进行;(4)利用文中建议的线路加固体系评价标准对静力计算和动力计算结果进行评价,得到的结果将更加偏于安全;(5)本研究成果可应用于线路加固体系的设计与评估。     

隧道围岩注浆加固效应模拟方法研究

研究目的:为了提高隧道围岩注浆加固效应的数值模拟方法的准确度和计算精度,研究了模拟注浆加固的常规有限元方法的误差,并通过有限元理论分析了该误差产生的原因,进而提出了模拟加固效应的改进方法。研究结论:(1)模拟注浆加固的常规有限元方法在多荷载步计算中,上一荷载步结点位移(应变)的存在会导致改变围岩加固区单元的材料参数的过程中产生结点力(即异常荷载),导致体系出现由于模拟方法不当引起不容忽视的计算误差;(2)提出了两种模拟加固效应的改进方法(旨在消除加固区单元初始应变):一种是在围岩加固区的单元上附加新单元的方法,另一种是消除上一计算步应变场,仅保留应力场后,直接改变加固区围岩参数的方法;(3)注浆加固模型试验结果验证了改进的数值模拟方法的合理性;(4)本研究成果可应用于隧道及其他岩土工程加固效应的数值模拟计算,提高计算精度。     

列车防撞压溃管吸能研究

随着铁路行车速度的提高,高速列车的舒适性和安全性、减少事故损失成为铁路运输领域的新课题。应用有限元分析软件LS-DYNA,对比2种不同形式的压溃管在同一工况下碰撞过程,分析折叠式压溃管不同压溃引导方式,得到不同情况下的碰撞参数,为压溃管在列车上的合理应用提供依据。     

中法有砟道床断面设计技术标准分析

为在国际铁路竞争市场中提高中国标准的国际认可程度,中国宜充分借鉴吸收国外标准。通过对比分析中法两国有砟道床断面设计差异,结论如下:(1)中国规定道床厚度主要根据列车轴重和速度取值,法国标准除此之外还考虑轨枕类型;(2)两国标准中新建线路砟肩宽度范围相近,中国标准进一步明确道床顶面宽度;(3)中国标准中无缝线路除在速度等级250≤v<300 km/h时正线堆高为10 cm外,其余均为15 cm;法国标准中,针对断面不同加固程度,堆高为0～15 cm;(4)中国标准正线边坡坡度采用1∶1.75,法国标准采用(1∶1.5)～(1∶3.0)。法国标准灵活性较强,适用工程范围更广,我国标准可借鉴其设计取值方法以提高对于不同国家工程的经济适用性。     

吴江单轨桥梁选型研究

研究目的:结合吴江单轨交通的工程实际情况,从桥梁的角度出发,研究跨座式单轨和悬挂式单轨的技术特点及适用范围,分析单轨交通的结构体系,根据不同的材料确定合适的截面形式,剖析下部结构的结构形式、构造措施以及单轨交通的施工方法,旨在找出适合吴江单轨交通的桥梁结构形式和施工工法。研究结论:通过比较分析得出:(1)跨座式单轨交通比悬挂式单轨交通更适合吴江单轨工程;(2)从经济、施工等方面来看,简支梁结构体系优于连续梁结构体系;(3)结合景观及环保要求,桥墩和梁部推荐采用钢结构,基础采用钢筋混凝土结构,支座采用铸钢拉力支座;(4)本工程梁重约15 t,墩高约8 m,推荐采用汽车吊装架设的施工方法;(5)本文研究成果适用于单线跨座式单轨交通。     

聚氨酯减振垫与橡胶减振垫浮置板轨道振动控制效果分析

为了研究两种不同材料减振垫浮置板轨道的减振效果,以深圳某新建地铁线路隧道段为研究对象,测试了60 km/h的速度下聚氨酯减振垫轨道、橡胶减振垫轨道和普通道床轨道的振动响应,通过引入铅锤Z振级进行综合评价,分别在时域和频域内对两种减振垫轨道、普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明:(1)两种减振垫浮置板轨道结构均在10 Hz左右发生共振;(2)两种材料减振垫轨道在40 Hz范围内都没有减振效果;(3)聚氨酯减振垫相比橡胶减振垫减振效果更好,且减振频域更宽。     

基于波面分解的跨海桥梁下部结构波浪荷载计算方法

为建立波面与结构波浪荷载之间的直接联系,提出一种基于波面分解的桥梁下部结构波浪荷载计算方法。通过傅里叶变换将波面时程分解为有限个线性规则波的叠加,根据线性波浪理论,将每个规则波的水质点速度、加速度组合叠加,得到波面对应的水质点速度和加速度分布,最后利用Morison方程计算波浪荷载。通过与既有波浪理论、水槽试验和数值模拟结果进行对比,验证了方法的有效性和准确性。研究结果表明:(1)当波高不大时,本文方法得到的水平速度和加速度与波浪理论值吻合良好;(2)基于水槽试验的波面分解,本文方法结果与流速仪实测结果在时域与频域均吻合良好;(3)以一个圆柱桥墩为例,本文方法比数值模拟计算效率高,墩底剪力、弯矩的误差分别为3%、8%左右。     

隧道穿越红黏土接触带初期支护优化研究

研究目的:不同岩性接触带地质条件复杂,围岩软硬不均,隧道变形与常规地层隧道有所不同。本文以贾塬隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带地段为依托,建立相应数值模拟分析模型,对初支厚度、拱架间距、锚杆长度和间距在控制围岩变形和初支应力方面的效果进行分析。研究结论:(1)隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带时,开挖扰动引起的洞周变形占总变形量较大;(2)初期支护厚度和钢拱架间距两个参数对隧道变形和初支应力控制效果明显;(3)边墙锚杆的长度和间距对隧道变形影响不明显;(4)该成果可为隧道穿越不同岩性接触带时的支护参数优化提供参考。