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关键词： 管道支架   传热   隔热性能   数值模拟   改进研究  

摘要： 长输蒸汽管网散热主要包含管道表面散热和支架散热2方面,支架散热损失在管网散热中占比15%~30%,降低支架热损失可以有效提高能源利用率。建立了1个包括混凝土支墩在内的管道支架三维传热数值模型,通过实验验证了模型的准确性。模拟了不同蒸汽温度下非隔热支架和常规隔热支架的散热量变化,并从结构和材料2方面对常规隔热支架进行了改进。研究表明,常规隔热支架的散热量比非隔热支架少37.2%~55.3%。基于常规隔热支架结构,通过调整肋板高度、管夹厚度和硬质保温层,提高了支架的保温性能,散热量降低28.7%。通过对支架的保温材料研究显示,单独替换硬质保温材料散热量降低29.1%~30.9%,同时替换硬、软质保温材料,散热量降低34.9%。经过结构和材料改进的隔热支架,比常规隔热支架散热量降低49.4%,比非隔热支架散热量降低71.4%,节能效果显著。

关键词： 切顶沿空留巷   Y型通风   高位钻孔   瓦斯抽采   数值模拟  

摘要： 为确定吉宁煤矿2109工作面采空区高位钻孔的最佳布置参数,分析了切顶沿空留巷下2109工作面完整的覆岩运动过程,研究了采空区在切顶沿空留巷Y型通风下的瓦斯分布规律,并对高位钻孔高度、间距等参数进行了优化。研究结果表明:切顶沿空留巷条件下裂隙带具有非对称性发育特征,切顶侧垮落带和裂隙带最大高度为22 m和82 m,未切顶侧垮落带和裂隙带最大高度为20 m和86 m。瓦斯在Y型通风下主要分布于采空区深部,且富集区位于未切顶侧裂隙带内,最大瓦斯浓度为42%。进一步确定了高位钻孔的最佳高度、间距分别为70 m和20 m,在该参数下经过160 d抽采,回采工作面附近最大瓦斯浓度由1.94%降至0.497%。根据2109工作面现场情况,设计了8个高位钻孔对采空区瓦斯进行抽采,在抽采初期,1—8号钻孔单日抽采量均呈逐渐增大的趋势,符合未抽采前瓦斯分布情况,且抽采结束后位于未切顶侧的4—8号抽采量大于位于切顶侧1—3号的抽采量,印证了切顶留巷条件下的瓦斯富集规律。

关键词： 船舶操纵   数值模拟   船舶追越   船间效应   水流数学模型  

摘要： 为研究船舶追越引起船间效应的问题,以MMG模型为基础,采用Fortran语言,建立考虑船间效应的船舶追越操纵运动数学模型,并进行不同横向距、水深、船速及船长的船舶追越仿真,结果显示,一定条件下,两船初始横向距离越小、水深越浅、两船船速比越小及两船船长比越小,船间效应越明显。以典型河道为例,开展非均匀流影响下考虑和不考虑船间效应的仿真模拟。研究表明,不考虑船间效应时,两船追越时不存在碰撞风险;考虑船间效应时,两船横向偏移、横向流速、艏向角改变量影响较大,存在一定碰撞风险。因此,内河航道船舶追越模拟如不考虑船间效应影响,模拟结果或偏于危险。

关键词： 大体积混凝土   温控措施   温度监测   ABAQUS   数值模拟  

摘要： 为进一步研究大体积混凝土底板施工中的温控措施及温度应力对混凝土性能的影响,依托某商业住宅楼混凝土底板工程,采用现场监测并结合数值模拟技术对大体积混凝土底板温升及温度应力进行了系统研究。研究表明,施工现场混凝土底板浇筑后50h左右,温升达到峰值20.6℃,且整个监测过程中表里温差最大为8.9℃,均符合规范要求;数值模拟结果显示,工程最大温升为19.2℃,表里温差最大为18.7℃,温度应力在混凝土底板浇筑后115h左右达到峰值2.29MPa,符合防裂要求。

关键词： 湿陷性黄土   涵洞   数值模拟   应力变形   敏感性分析  

摘要： 湿陷性黄土广泛分布于我国北方地区,水体浸湿后其承载能力大幅减小,严重影响构筑物的正常使用。以河南省某水利枢纽工程为例,建立了地基与涵洞的三维有限元模型,将湿陷范围和湿陷等级作为变量划分了不同工况,研究了地下涵洞应力变形规律,对湿陷范围和湿陷等级进行了敏感性分析。结果表明,湿陷性黄土对地下涵洞应力及位移影响较大,最大拉应力超出混凝土极限抗拉强度,湿陷范围对涵洞最大拉应力的影响大于湿陷等级的影响。

关键词： 深大基坑   联拱公路桥   结构稳定性   数值模拟  

摘要： 临近既有桥梁的深大基坑项目逐渐增多,基坑施工对相邻桥梁的结构稳定性会产生影响。文中以某试验室项目的深大基坑为例,通过理论分析和数值模拟的方法探究基坑施工过程对相邻联拱公路桥的影响。结果表明基坑施工对桥梁结构产生的位移变形整体较小,桥梁结构最大水平位移为0.41 mm,向基坑一侧偏移;桥梁结构向上隆起,最大竖向位移为0.21 mm;而桥梁相邻承台沉降最大差异为0.24 mm,均低于桥梁变形控制要求。现有深大基坑的支护措施可以有效控制桥梁变形,对于类似基坑工程施工具有借鉴意义。

关键词： 土石坝   参数反演   可靠度分析  

摘要： 由于土石坝运行环境复杂多变,存在着大量的不确定性因素,土石材料本身也具有较显著的可变性和不确定性。因此,在考虑不确定性因素的基础上,进行土石坝安全评价分析理论和方法的研究具有十分重要的意义。本研究主要针对传统土石坝工程反演计算及可靠度分析中忽略土石材料不确定性的问题,将随机方法引入到反演计算及可靠度分析过程中。通过实际监测资料,基于MCMC法随机反演土石材料参数,得到参数随机分布,并将其应用于后续沉降可靠度分析,依据反演所得的样本,采用统计学中的区间估计为可靠度分析提供相应的区间参数,通过混合不确定性模型可靠度分析确定可靠指标区间。旨在为土石坝工程以及其他边坡工程可靠度评价提供参考。

关键词： 风积沙   静力触探试验   MPM数值模拟   状态相关莫尔-库仑准则  

摘要： 风积沙广泛存在于我国的西部地区,其土质松散、无黏性且含水少的特点十分突出,而静力触探试验(cone penetration test,CPT)作为一种使用范围广、数据质量高的原位测试技术,能够较为简便、准确地获取风积沙地区的土体特性信息。为高效、准确地模拟静力触探试验锥尖贯入过程中的大变形问题,采用一种具有基于网格和颗粒方法的优势的物质点法(material point method,MPM),建立了砂土中静力触探试验数值模型,并通过状态相关莫尔-库仑(state-dependent Mohr-Coulomb)准则,使用相对简单的一套土体参数,来捕捉砂土孔隙比与平均应力之间的状态相关特性。所建立的MPM数值模型首先与良好测试的模型槽试验进行对比,通过贯入过程中锥尖阻力及不同深度径向应力曲线验证了本文所建立模型的准确性。随后改变计算域初始孔隙比来模拟风积沙的松散状态,通过一系列风积沙中静力触探试验数值模拟,探究锥尖贯入阻力随风积沙初始孔隙比的规律。结果表明:锥尖贯入阻力随初始孔隙比的增大而非线性减小,但松沙锥尖贯入阻力稳定值基本不随初始孔隙比发生变化,因此可采用相对节省材料的方法来选取工程设计参数,提高风积沙地区工程建设经济效益。

关键词： 公路工程   棚洞结构   落石   冲击作用   数值模拟  

摘要： 针对山区工程项目中频繁发生的棚洞结构因落石冲击而受损的问题,本工作选取云南德钦至贡山公路提升完善养护工程中的1号钢波纹板棚洞作为研究对象,旨在深入探讨影响棚洞结构动力响应的关键因素及数学规律。采用数值模拟方法对落石的质量、高度、形状以及冲击角度进行了系统分析。研究结果显示:(1)落石冲击力与落石的质量、高度及接触面积正相关,与冲击角度负相关,并通过线性拟合得出了相应的数学模型;(2)棚洞结构的损伤程度及拱顶Mises应力与落石的质量、高度和接触面积正相关,当落石冲击角度超过30°时与之负相关;(3)建议对拱顶右下侧、拱圈和柱底进行局部加固,另可通过设置垫层起坡来减轻落石冲击对棚洞结构的破坏。

关键词： 深凹露天矿   汽车运输   粉尘   数值模拟  

摘要： 汽车运输是深凹露天矿主要尘源产生的环节之一,为深入了解汽车运输过程中的粉尘扩散规律从而实现有效抑尘,采用CFD数值模拟的方法对深凹露天矿汽车运输过程中的粉尘扩散规律进行深入研究,并对其影响因素进行对比优化研究。结果表明:靠近车身的尾部与轮胎两侧气流更紊乱,并形成旋涡,使得汽车运输作业时大面积卷吸地面的灰尘,从而造成扬尘范围增大;在4 m/s的风速下粉尘扩散至矿坑外部,在2 m/s和3 m/s的风速下粉尘较为集中;深凹露天矿坑口尘源位置对周边粉尘影响较大,车辆数的增加明显加大了粉尘的扩散轨迹。研究可为有效、合理抑制深凹露天矿汽车运输过程中的粉尘提供参考。