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关键词： adhesion   aluminum alloy   bonding   capacitance   degradation   surface treatment  

关键词： 锁扣钢管桩围堰   现场监测   数值模拟   水流荷载   偏压   稳定性  

摘要： 目前,越来越多的水上结构趋向于“深、大、长”发展,国家级的重大工程包含了各种桥梁、人工岛、钻井平台等建造于江河、海洋等深水之上,而围堰正是进行水利工程或桥梁工程建设的关键的一步,作为桩基和承台的围护结构,主要作用是防止水和沙涌入,阻隔其他杂物冲刷、防止滑坡等,在建设中有着举足轻重的作用。本文以江西某过江大桥围堰为研究对象,采用现场监测与数值模拟相结合,对锁扣钢管桩围堰水力特性及结构受力变形特性进行分析,并对其不同参数对围堰支护效果进行分析,同时探讨偏压组合作用下锁扣钢管桩围堰结构受力变形特性,以期为类似工程提供借鉴。具体工作内容如下: (1)以江西省某过江大桥围堰监测项目为依托,在工程现场安装固定式测斜管、全站仪测点、水位监测点对锁扣钢管桩围堰进行监测,数据结果表明,锁扣钢管桩水平位移整体表现为中间大、两头小“鼓肚子”型,在降水开挖达到一定深度后钢管桩以第一道钢支撑与钢管桩连接点为基准点发生旋转侧移,桩顶向堰外侧移最大值达到了9.65mm,为后续数值模拟提供现场监测结果以作比较,验证数值模拟的可靠性。 (2)研究水流荷载作用下围堰水力特性,基于工程实际监测到的水位高度、流速等数据,采用FLOW-3D软件结合RNGk-模型建立了围堰-水流冲刷的数值模型,分析水流冲刷作用下围堰的流场变化。研究表明,水的流速沿垂直方向呈抛物线形,流速较小时,最大流速出现在水面附近,随初始流速增加,最大流速逐渐趋于0.7H附近。同时研究获取围堰在不同流速作用下围堰迎水面水流荷载呈非线性分布。 (3)基于非线性水流荷载竖向受力分布,采用有限元软件PLAXIS 3D模拟工程工况,分析流固耦合作用下锁扣钢管桩围堰的受力变形规律,并与现场监测结果进行比较,验证了其可靠性。研究结果表明,钢管桩水平位移偏压侧与非偏压侧钢管桩受力变形受地形起伏影响,前者略大于后者;迎水侧钢管桩受力变形影响较背水侧更为明显。且随降水开挖深度增加,堰内外形成的较大水头差使得钢支撑轴力逐渐分布在第三道支撑上,同时堰内外孔压差逐渐增大,堰内渗流量增加。 (4)分别考虑水流速度、桩径、嵌固深度、支撑刚度等因素对围堰的稳定性影响,得到如下结论:随流速增大,围堰迎水面钢管桩受力变形逐渐增大且增长幅度随流速增加逐渐增大,而对背水面钢管桩变形几乎无影响;不同桩径钢管桩受力变形的整体变化趋势大致相同,最大值点均位于深度约8.0m处;在嵌固深度未插入中风化岩层时,其桩身受力模式发生改变;钢管桩整体位移随支撑刚度增加逐渐增强,当支撑刚度超出1倍基准值,继续增加支撑刚度倍数控制效果并不明显。 (5)研究偏压组合作用下锁扣钢管桩的受力变形规律,建立围堰降水开挖全过程三维数值分析模型,分别从钢管桩长度、堰外水位高度、地势起伏角度三方面进行研究,并与非偏压作用下锁扣钢管桩围堰受力变形特性对比分析,为偏压围堰的设计支护问题提供参考。

关键词： 混凝土防渗墙   深厚覆盖层   墙-土接触   力学特性   数值模拟  

摘要： 土石坝因其具有不同地质条件适用性强以及经济性好等优点被世界各地广泛使用,是目前建设最多,应用最广泛的坝型。当前土石坝建设常常会面临河谷深厚覆盖层地基地质条件复杂的问题,尤其是在我国西南地区主要江河流域之上,对水利工程大坝的建设带来了一定的挑战。防渗墙作为土石坝的关键部分,它的力学损伤控制是土石坝工程建设的一项重要考虑因素。河谷深厚覆盖层往往是渗透性较好、工程性质较差的岩土体,流经的地下水会导致工程出现一系列水文地质问题,因此防渗墙的建设及安全运行对于整体工程而言至关重要。防渗墙与覆盖层岩土体直接接触并且属于隐蔽工程,怎样正确合理的控制不同水文地质结构覆盖层中防渗墙的应力变形损伤显得十分必要。本文采用统计分析与数值模拟计算的方法,对土石坝不同结构深厚覆盖层地基渗流场及防渗墙力学特性展开系统研究。主要进行了以下工作: (1)根据现有文献资料讨了河谷深厚覆盖层的成因机理及层组构成,考虑各层组的含水性及渗透性,结合我国西南地区深厚覆盖层水利工程情况,选择四种水文地质结构建坝深厚覆盖层为代表,分别为均匀地质结构、夹层地质结构、互层地质结构和近均一地质结构,以此来宏观分析不同覆盖层结构中混凝土防渗墙的力学特性。 (2)从统计角度分析讨论了不同覆盖层结构混凝土防渗墙的应力变形损伤。基于现有的文献资料,收集了 31例混凝土防渗墙的变形特性和数据信息。对不同覆盖层地基结构中普通刚性混凝土防渗墙和塑性混凝土防渗墙在运行期的水平位移、顶部沉降和应力变形进行了规律统计分析,获得了混凝土防渗墙的力学特性。 (3)建立了同时考虑墙-土接触、渗流与应力耦合的混凝土防渗墙塑性损伤分析模型。基于数值计算得出不同结构类型覆盖层坝基渗流场,系统研究了混凝土防渗墙的墙体沉降、应力应变、位移变形以及接触面作用,揭示了不同覆盖层结构对混凝土防渗墙力学性能的影响和墙体力学损伤特性差异。

关键词： 隧道火灾   双竖井   坡度隧道   烟气热分层   顶棚纵向温度   排烟效果  

摘要： 中国地域辽阔且大多属于山地或丘陵地貌,受地形限制建设公路铁路隧道可为交通运输提供便利,满足居民日常出行需求,在当前社会主义快速发展背景下,隧道技术成为重要交通服务工程。与日常通车频率相比,隧道火灾发生概率相对较小,但事故后果往往极为惨重,如何深入了解隧道火灾发生形态及蔓延情势,及时控制烟气流动并维持烟气层稳定,根据实地情况合理布置排烟系统以防治隧道火灾意义重大。基于此,本文通过缩尺寸实体实验及全尺寸数值模拟,对双竖井隧道火灾烟气热分层及运动特性展开研究。 依据Froude相似性准则搭建1:20缩尺寸实验模型,研究不同竖井工况下水平隧道火灾温度分布及烟气热分层情况。隧道内整体烟气温度纵向分布受隧道结构影响较大,双竖井降低发生火灾事故后隧道内部温度程度高于单竖井。竖井尺寸为20×20 cm2时相较12.5×12.5 cm2时,排烟变化更为敏感,横截面积增大,竖井高度低时易出现边界层分离,在竖井侧壁形成尺度旋涡从而侵占排烟路径,高度高时则易发生烟气吸穿,两者均对竖井排烟效率产生负面作用。火源近场处层化曲线近乎重合,层化强度值介于2.70-2.82区间,烟气分层稳定。火源远端处受不同竖井参数影响变化程度较大,出现边界层分离或吸穿效应时层化曲线出现近似顺时针旋转,层化强度值显著降低,同时竖井尺寸为20×20 cm2时层化强度明显低于12.5×12.5 cm2,此时隧道内烟气热分层遭到破坏。竖井横截面积设置不宜过大,尺寸适中才能达到有利安全逃生条件。 通过FDS开展全尺寸数值模拟,研究坡度隧道火灾烟气流动特性及双竖井区域排烟效率情况。坡度隧道本身存在的高度差使得火羽流角度向上坡方向发生偏移,火源上方对应测点顶棚温度下降,同时抑制火源上游逆流现象。竖井横截面尺寸扩大后隧道顶棚纵向温度上升趋势微弱,相较坡度而言影响较小,隧道坡度增大及竖井横截面尺寸缩小均可抑制双竖井吸穿现象。值得注意的是,竖井横截面积增大后靠近火源侧壁可能出现边界层分离,随着主体隧道坡度增大,竖井侧壁产生的旋涡尺度越大,坡度为0-3%时只存在烟气吸穿,5-7%时吸穿与边界层分离共存,增大至10%后仅存在边界层分离且旋涡尺度增大至出现空气回流。相同竖井长宽比情况下,双竖井开口处CO质量通量2×2 m2为最低,3×3 m2为最高,竖井横截面积越大,吸穿效果越强。相同竖井横截面积情况下,宽竖井排烟效率逐渐高于长竖井,坡度越增加差距越明显。同时双竖井间总气体质量流量数值交混程度加深,左右竖井排烟效率逐渐接近,综合考虑坡度隧道中,双竖井横截面尺寸设置为2×2 m2,间距设置为48 m时排烟效果最好。

关键词： 竖井施工   稳定性分析   数值模拟   支护选取优化   沉降监测与预警  

摘要： 随着国家经济快速发展,国家对公路隧道等基础设施的投资逐年增加,隧道竖井工程作为隧道工程不可或缺的重要部分其施作数量与规模亦逐年增大,工程地段岩土体越发复杂,这也使得竖井结构的稳定性控制愈发困难。竖井的稳定性与施工密切相关,控制竖井的稳定性至关重要。深厚填土层、深厚岩层等这类工程的施工中,合理控制竖井周围填土体的变形对竖井支护结构稳定性具有重要意义。 本文依托重庆轨道交通15号线西南政法站附属2号风亭以及18号线小什字站13号出入口工程施工方案以及现场监测数据等资料,通过现场调查、理论分析及数值模拟等多个方法和技术手段相结合,开展深厚填土和深厚岩层竖井结构侧向压力分布规律、不同地段支护结构选取及优化和填土沉降控制等问题的研究,本文的主要工作如下: (1)对轨道交通15号线西南政法站附属2号风亭以及18号线小什字站13号出入口工程深厚填土层及深厚岩层竖井施工采用数值分析,发现计算结果明显小于实际监测数据,随后对深厚填土层的变形参数开展反演研究,发现深厚填土层弹性模量反演至1.24MPa、深厚岩层弹性模量反演至480MPa时通过数值模拟得到竖井支护结构位移与实际监测数据吻合度较高; (2)探讨了深埋竖井下库伦和朗肯公式的适用性;基于SMP强度准则推导了非极限条件下的深厚填土层支护结构土压力计算方法,发现基于SMP强度准则下的土压力计算方法能较好反映深厚填土层支护结构侧向压力分布规律,但仍有出入;讨论了土体位移比系数η对土压力分布规律的影响并确定其取值范围,发现土体位移比η为0.7<η<0.85时理论计算值与数值模拟值吻合度最高; (3)结合竖井施工过程的应力响应,对竖井施工过程中的临时内支撑进行支护优化分析(取消中间两道内支撑),发现优化可行,优化后可增大施工面积,方便了施工;针对提高深厚填土层稳定性的控制措施进行了分析比较研究,发现取消中间两道内支撑后竖井结构仍在安全范围内,增加注浆厚度对填土层控制最佳,增加锚杆长度次之,增大锁口断面尺寸最弱。

关键词： 高架桥   现浇悬臂盖梁   定型化模板   预应力混凝土   后张法  

摘要： 针对现浇悬臂盖梁施工技术施工周期长，施工难度大，精确性差等问题采用悬臂盖梁定型化模板施工技术，通过使用定型化模板，可有效保证精确的构件制造，确保了构件的尺寸和形状的一致性，同时定型化模板可以显著加速施工进度，减少人工错误。针对普通混凝土强度较低、变形和裂缝的问题，通过使用预应力混凝土，可以有效提高混凝土强度，控制结构的挠度，降低裂缝的风险。

摘要： 应用于航空航天领域。C919的多种飞行状态的模拟,就是由国家超级计算无锡中心携手中国航空航天的权威研究机构共同完成的。通过精细的数值模拟,减少了风洞试验次数,降低了设计成本,给C919大型客机的气动设计工作提供了重要指导。应用于生物医药领域。中科院上海药物研究所利用优化后的DOCK虚拟药物筛选软件,仅用4天便完成了寨卡病毒的虚拟药物筛选工作。

摘要： 路缘石作为标定路面界限的边界标石，在道路的分隔带与路面之间、人行道与路面之间不仅具有重要的隔离作用，还能诱导行车视线，提高行车安全性。路缘石安装完成后，需要进行靠背浇筑，用于加强路缘石的牢固程度，避免因碰撞造成路缘石的松动。目前，路缘石靠背浇筑的方法主要有以下两种：第一，在路缘石安装完毕后，先进行人行道内填土，碾压成活后在路缘靠背位置开挖一定尺寸的沟槽，将沟槽作为路缘石靠背的土模，浇筑靠背混凝土；第二，用弹性钢筋卡住路缘石与模板，模板与路缘石内部用木条在内侧顶住，然后浇筑混凝土。但这些施工方法路缘石靠背成型后外观质量差，无法保证路缘石靠背厚度，存在混凝土材料浪费、模板安装及加固效率低、模板加固难度大、爆模等问题。