隧道稳定性分析与设计方法讲座之三：隧道设计理念与方法

本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的3种隧道设计方法,提出了基于数值极限分析的地层－结构法,克服了地层－结构法缺点,可以求得设计所需的围岩稳定安全系数,解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线进行了探索,叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准,并对2种分解标准的优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的5个基本理念： 1）隧道设计必须满足运行和施工中安全要求,提出初期支护后围岩安全系数必须保证施工安全; 2）隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征,符合隧道实际受力情况; 3）必须符合现代围岩压力理论与现代支护原理,充分发挥围岩自承作用; 4）隧道结构计算模型也应符合结构实际受力状态,树立初期支护作为围岩加固材料,按塑性理论计算的新理念; 5）采用合理的计算方法与计算参数,确保隧道设计计算的科学性。最后以一个地铁车站为例,采用本讲座提出的方法介绍了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ级围岩中隧道的设计方法与成果。     

Research progress and application of computational method for hydrodynamic noise from air-water interface北大核心CSCD

含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重要的研究意义。分别从自由面噪声、空化噪声和水气泡混合流噪声3个方面进行介绍,并阐述相应噪声的计算方法以及在噪声计算时需要考虑的关键问题和目前所采用的解决方案。最后,展望未来的研究发展方向。     

舰载雷达稳定平台基座优化设计

本文对某舰载雷达稳定平台基座在船摇、风载和振动载荷作用下的受力情况进行分析和计算。运用有限元技术对原基座的载荷分布进行分析,同时对基座进行结构优化设计。通过对优化后基座的有限元分析计算表明其满足减重要求和船摇、风载和振动条件下的强度设计要求。     

提高外墙岩棉保温施工质量技术研究

建筑工程的外墙保温系统能够合理地调节室内温度,为人们提供节能、舒适的美好生活环境,因此外墙保温施工一直以来都是建筑项目的重要施工环节。如何提高外墙岩棉保温系统的施工质量,成为人们研究的重要课题。从墙体结构构造优化设计、岩棉保温系统增加角钢托架、岩棉保温系统外表面增加聚合物水泥砂浆以及增加一道耐碱玻纤网罩面抹灰层等方面进行详细阐述,有效提高了外墙保温系统的牢固性,为工程高质量安全生产保驾护航,可为后续类似工程施工提供借鉴。     

法标条件下水泥砂在堆场基层中的应用

在石料缺乏地区港口建设中,堆场基层采用常规稳定类粒料,对石料需求量比较大,导致建设成本很高。为充分利用当地资源、节约投资费用,进行水泥砂应用于堆场基层的研究。基于法国标准,采用符合要求的沉积砂或经冲击作用而分解的花岗岩质砂为原材料,以CBR值作为水泥砂主要设计控制指标和强度标准,采用路拌机现场拌和施工,并通过试验段完成各项指标的检测和验证。结果表明,在资源条件受限地区可以选择水泥砂作为港口堆场的基层材料,可有效解决工程所在地石料匮乏问题。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

面向“一带一路”的昆明东编组站作业措施优化

“一带一路”倡议的提出,给中国铁路提出了要求,铁路运输要求确保运输效率和服务质量。昆明东站作为中国铁路昆明局集团有限公司办理编组作业的主要车站,车站编组能力较为紧张,无法保证货物的运输效率。在智慧管控系统(SAM系统)的基础上,提出构建站间协同互保框架和车流预警机制的作业优化措施,可进一步提高运输效率,保证服务质量,提升昆明东站的编组生产效能。     

考虑矿物各向异性的地聚物/集料界面静动态交互特征模拟

地聚物作为一种低碳环保、应用潜力广阔的无机结合料，其与不同表面构造集料的界面交互作用直接影响地聚物混凝土的力学性能和耐久性。充分考虑集料矿物晶向的各向异性，采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics， MD)从原子分子层次的作用模式和强度分析，模拟了地聚物主要水化成分N-A-S-H、C-A-S-H和集料矿物化学成分SiO₂、CaCO₃不同晶面的静态界面相互作用，并采用单轴拉伸方法从纳米尺度下讨论了不同界面交互的动态力学行为。模拟结果表明：CaCO₃各晶面表现出比SiO₂更强的表面能和表面浸润性，并与C-A-S-H、N-A-S-H的界面相互作用势和拉伸应力更强，但CaCO₃晶面各向异性明显，性能稳定性不及SiO₂。地聚物与集料矿物的相互作用势主要由静电势提供，由于矿物界面静电作用及浸润特征，交互区水分子聚集，氢键作用明显，同时水分子与Ca²⁺、Na⁺进行配位形成水合离子，有助于离子在矿物表面迁移、沉淀与成核生长，增强界面空间位阻效应。在单轴拉伸模拟中，地聚物与集料矿物界面拉伸失效机制包括2个阶段：第1阶段(0 nm＜界面位移d＜0.15 nm)主要克服界面交互的静电作用，第2阶段(0.15 nm≤d≤0.3 nm)主要克服氢键作用。MD模拟有助于从分子尺度揭示地聚物与集料界面作用机制，为进一步研究地聚物混凝土材料优化、交互界面强化及损伤等提供了新方法和理论依据。     

香港典型山区道路汽车行驶工况污染物排放研究

通过安装车载测试系统收集香港港岛山区路段正常行驶工况下尾气中的CO、NOx、HC等污染物和油耗并辅助计算机软件进行分析。研究得出,山区道路设计、地形地貌和驾驶习惯对车辆油耗以及CO、NOx和HC排放有直接关系。可以通过坡道加宽、坡道延长、减少坡道红绿灯等措施减少车辆在山区道路行驶过程中速度变化频率,从而减少油耗以及CO、NOx和HC排放。     

滑差对贝氏体钢轨材料磨损行为的影响

通过对磨试验研究接触应力相同时贝氏体钢轨的磨损率、表面粗糙度、硬度,并结合扫描电镜观测到的磨损表面和剖面的形貌特征,分析不同滑差条件下贝氏体钢轨的磨损行为特征和变化规律.结果表明:接触应力为500 MPa条件下,贝氏体钢轨磨损率随滑差的增大而显著增大,滑差由2%增大到10%时磨损率增大了8倍;小滑差条件下的贝氏体钢轨表面较光滑,有少量疲劳裂纹,以滚动接触疲劳磨损为主;大滑差条件下表面粗糙,有疲劳裂纹、剥落坑和表面划擦痕迹,更接近滑动磨损;增大滑差可导致磨损表面加工硬化率偏大;增大滑差对贝氏体钢轨表面的滚动接触疲劳裂纹在深度方向的扩展几乎无影响,且对塑性变形层厚度影响不明显;大滑差可引发亚表面次表层裂纹.