中国TBM施工技术进展、挑战及对策

总结我国近30年来TBM设计与施工技术的发展历程,可归纳为以下5个阶段:1)研发探索和试用阶段;2)以国外施工承包商为主体,采用国外设计制造TBM施工我国隧道工程阶段;3)独立进行TBM招标采购和选型设计,并建立起自主的TBM施工队伍阶段;4)与国外厂家联合设计制造TBM,工程应用和自主施工快速发展阶段;5)实现TBM国产化,面向国内外TBM工程市场自主施工阶段。通过我国不同时期TBM施工的典型工程,介绍我国在复杂地质、大坡度、高海拔、不同直径、不同机型、超长隧洞TBM施工方面取得的经验、技术积累和业绩,展示我国TBM在穿越断层破碎带、软弱变形、岩爆、涌水等不良地质洞段取得的一系列施工新技术,以及最高月进尺1 868 m、平均月进尺超过600 m和掘进作业利用率超过40%的掘进技术水平。分析TBM在极硬岩、大断层破碎带、软弱大变形围岩、强岩爆围岩、涌水突泥洞段、高地热隧洞和超长隧洞工程中施工面临的风险和挑战,并提出一些相应的技术措施和对策,期望这些措施和对策在未来大量实际工程中进一步得到实践验证、优化和改进,不断积累和创新TBM设计与施工新技术。     

高墩连续刚构左右幅相连横向抗风分析

高墩大跨径连续刚构桥梁主墩横向抗风设计问题突出,多以增大主墩底部尺寸来解决,但变截面高墩容易造成施工不便和影响美观。对分幅桥梁,笔者认为可将左右幅0#块用外伸横隔板相连,双幅桥梁的主墩共同承担横向风荷载。以龙门大桥为例,用Midas建立单幅桥梁和双幅相连桥梁的两个模型,比较各自的内力和稳定性,再应用ANSYS对受力复杂的0#块及其外伸隔板作三维实体仿真分析。结果表明,双幅桥梁相连后可有效减少墩底内力,提高整体稳定性。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

基于虚拟应力场法的船舶避让与控制

为了实现船舶在航道内的避障,应用虚拟力场法建立了避障模型,描述了目标点的虚拟引力和障碍物的虚拟斥力之间的关系及其功能设计,实现了从船舶运动坐标值到控制量的转变,结果证明．船舶能够在多变的周边环境中实现避障功能。     

船舶电力系统暂态稳定性的混合分析法

针对大型船舶电力系统的特点及其日益突出的暂态稳定性问题,开展了适用于船舶电力系统的方法研究。结合船舶电网拓扑结构自身特点,建立了适用于大扰动下暂态稳定分析的船舶柴油发电机组的动态等值模型、推进电机及其螺旋桨四象限工作特性等值模型。以船舶电网轴线为界,将系统等效成两机模型进行时域仿真分析,在此基础上建立系统能量函数,提出了一种适用于船舶电力系统的暂态稳定性混合分析法。该方法即可定量描述系统暂态稳定性及其稳定裕度,又可直观地在线监测系统各状态变量的动态过程。最后通过仿真算例验证了新方法的正确性和有效性。     

自升式钻井平台倒K型桩腿结构优化设计

综合考虑了风浪流等环境载荷及环境载荷作用角度的影响,运用有限元软件对自升式钻井平台倒K型桩腿结构尺寸进行了优化,并基于优化结果论述了倒K型桩腿结构尺寸及其力学性能随位移约束的变化规律。研究结果表明:不同位移约束下,倒K型桩腿弦杆、横撑杆、斜撑杆及内撑杆的体积比例分别保持在77%、9%、13%及1%左右;而在相同的位移约束下,最大应力会随着作用角度的变化围绕平均应力上下波动,且波动率约为±0.0775%。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

一种适用于虚拟惯量优化控制研究的风电场等值建模方法

大型风电场的建模分析是研究风电参与电力系统频率调控的前提。风电场内机组众多且运行方式各异,根据风电机组的整体结构及虚拟惯量控制策略的基本原理,在直驱式风电机组单机详细模型的基础上进行简化,然后按典型风速将风电场内全部机组分为三群,同群机组采用聚合方法得到等值机组,从而形成最终的风电场多机并网等值模型。考虑风速扰动和负荷扰动两种情况,通过Matlab/Simulink软件对比校验所建模型,仿真结果显示了该建模方法的有效性。     

小水线面双体船波浪载荷研究

摘要：针对某大型小水线面双体船,进行波浪载荷直接计算。根据规则波中波浪载荷RAO特性和其波浪载荷的长期预报结果,确定该船的设计载荷。并将该设计载荷与CCS《小水线面双体船指南》中设计载荷进行对比和分析,指出规范对于大尺度大排水量小水线面双体船波浪载荷计算的局限性。同时,由该船波浪载荷长期值沿船长和船宽的分布,分析其波浪载荷的分布规律,为工程中大排水量小水线面双体船的结构设计和加载提供参考。     

关于船舶UPS的容量估算

伴随着不间断电源(UPS)技术在船舶以及海洋工程项目中的使用日益广泛,人们对不间断电源技术的了解也日益增加。该文通过实船案例结合理论知识详细介绍UPS的工作方式以及UPS的容量确定、蓄电池容量确认等内容。