我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。     

大跨径钢 -UHPC 组合梁桥设计与整体受力分析

嘉兴市市区快速路环线工程跨越京杭大运河地面老桥龙凤桥,采用跨径布置为65 m+95 m+65 m的大跨径钢-UHPC连续组合梁方案,该方案在设计、施工和经济性方面都具有较显著的优势。采用Midas Civil 2021软件建立桥梁空间有限元模型,在承载能力极限状态和正常使用极限状态下各项验算均满足规范要求,可以为类似桥梁设计提供参考。     

分段进水多级 AO 应用于高出水标准市政污水处理厂工程及运行分析

山东省某市政污水处理厂迁建项目迁建后污水厂总处理规模为25×104 m3/d,设计二级处理采用分段进水多级AO,深度处理采用“高效澄清池+V型滤池+臭氧催化氧化”的组合。设计出水标准为地表水准IV类,其中TN＜15 mg/L。2022年山东省发布《山东省城市排水“两个清零、一个提标”工作方案》,要求城市污水处理厂出水标准达到地表水准IV类,其中TN控制在10 mg/L。工程未实施工程性改造,即实现了新的排放标准。     

无锡市某污水处理厂五期工程设计方案

根据《无锡市排水（污水）专项规划（2010—2020）》《无锡市城镇污水处理提质增效行动实施方案（2019—2021）》文件要求,无锡某污水处理厂处理规模需于2025年达到25万m3/d,即扩建3万m3/d。由于五期工程项目边界条件复杂,用地极其紧张,需对厂内现有处理构筑物进行计算分析并加以充分利用,因地制宜,在受限条件下进行挖潜改造。本工程建成投运至今,出水水质稳定达标。通过介绍污水处理工艺AAO+MBR及主要构筑物的设计思路及参数,总结工程特点,为其他类似工程提供借鉴。     

湍流边界层脉动压力对声强测量的影响研究

实际声强测量时常常存在风流或水流,如在飞机或船舶上进行测量,声强探头将受到湍流边界层脉动压力的影响。如何评估该影响以及如何修正测量结果是人们十分关心的工程实用问题。该文首先简要介绍了建立的由湍流边界层脉动压力诱发声强的理论模型。接着利用现有的湍流边界层脉动压力频率-波数谱模型,对湍流边界层脉动压力及其诱发的声强进行了数值分析。为了验证理论模型及数值结果,设计制作了一套实验装置,对湍流边界层脉动压力及其产生的声强进行了具体测量分析。结果表明,湍流边界层脉动压力的测量结果与数值结果吻合良好,测量得到的边界层脉动压力诱发的声强特性与计算结果也十分一致,但必须注意对测量传感器的空间响应进行修正。     

调距桨调距过程中叶元体受力的CFD分析方法研究

对调距桨作定距桨工况和作调距桨工况时叶元体水动力进行了CFD计算与分析.叶元体采用NACA4412翼型.采用,k-ε和SST两种湍流模型求解叶元体攻角为6.4°时压力系数分布并与面元法计算结果和实验曲线进行比较,校验了CFD分析方法的可信性.在此基础上对叶元体攻角每改变2°进行一次稳态工况计算,分析调距桨在60°转角范围内叶元体水动力随攻角的变化关系.变化曲线与实验曲线吻合良好,且计算精度要高于面元法程序XFOIL.然后采用滑移网格技术对调距桨整个调距过程进行了动态模拟,并将计算结果与作定距桨使用时的稳态工况值时进行了对比.结果表明:在攻角-12°～18°范围内,叶元体所受水动力、力矩在稳态和动态时的值基本相等.动态时叶元体正负失速角均较稳态延迟2°～4°.在大攻角范围内,叶元体稳态时所受阻力明显较动态时大、升力和制动力矩均较动态时小.研究结果表明现行采用的利用稳态敞水实验值来确定调距机构强度的方法是存在风险的;建议取稳态值和动态值两者中大者为强度设计的基本依据.     

微细光缆静水高压环境下的传输衰减特性试验研究

最近我国也研制成功了微细光缆,该光缆直径小于1mm,极限拉伸强度约400N.如果它在高压环境下的传输衰减特性能满足要求,则它在很多水下工程结构如各类大潜深潜水器以及海底观测基站上会有很广泛的应用前景.文章的主要目的就是介绍该种国产微细光缆在静水高压环境下的传输损耗试验情况.文中对微细光缆的静水高压传输损耗试验进行了介绍和描述,并对试验结果进行了初步分析,获得了一些有用的结论.     

大攻角水下航行体自然空泡流的数值模拟研究

基于相分数输运方程型的均质平衡流空化模型,采用有限体积法研制了大型空泡流计算程序,对大攻角下运行的水下航行体三维空泡流进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比.首次将非线性涡粘湍流模式与基于Rayleigh-Pies-set方程的TEM型空化模型相结合,建立了自然空泡流的数学模型.采用基于SIMPLE的压力-速度-密度耦合修正算法、二阶精度三时间层格式以及基于延迟修正的高阶对流TVD格式.计算模拟了0.2～0.6空化数、4°～20°攻角的不同工况,得到的三维空泡形状及压力分布与实验结果相符.研究了大攻角下航行体周向上的空泡形态分布特征,给出了多种空泡尺度和升阻系数与空化数和攻角之间的关系.通过定量分析发现,空泡的不对称性导致航行体某些部位受力集中,表明高速带空泡运动的航行体在大攻角运动中其结构将受到巨大的水动力载荷.计算还发现,大攻角下的阻力系数与空化数之间的关系和零攻角条件下刚好相反,并根据空泡的不对称性从形状阻力与粘性阻力的关系上对这种现象作出了解释.     

强风下有帆商船航行性能的研究(英文)

Ships which have large structures above water surface, such as pure car carriers (PCCs) and container vessels, have large speed reduction by wind pressure. In the present study, the running speed of a large PCC with two or more sails for using wind power is simulated. The simulated results demonstrate that the ship can keep a constant service speed even in winds of 20m/s except head and bow winds. This sail system can shorten annual average navigation time by about 4 hours per voyage.     

溃坝模拟的光滑粒子流体动力学方法及其粘性特性(英文)

Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian meshless particle method. It is one of the best method for simulating violent free surface flows in fluids and solving large fluid deformations. Dam breaking is a typical example of these problems. The basis of SPH was reviewed, including some techniques for governing equation resolution, such as the stepping method and the boundary handling method. Then numerical results of a dam breaking simulation were discussed, and the benefits of concepts like artificial viscosity and position correction were analyzed in detail. When compared with dam breaking simulated by the volume of fluid (VOF) method, the wave profile generated by SPH had good agreement, but the pressure had only reasonable agreement. Improving pressure results is clearly an important next step for research.