工业锅炉前拱区空气动力场的试验研究

近年来,我国的工业锅炉出力不足和热效率偏低的问题很突出,既造成大量能源的浪费,又影响生产.研究表明:解决的最可行方法是合理地设置炉拱.本文利用冷态模型试验台对影响前拱区的因素进行的试验研究证实,后拱气流犹如一射流进入前拱区并在那里作受限流动,此射流受前拱阻挡而前拱面形成滞止压力点,称之为前拱面撞击点,并发现过高、过低的气流撞击点位置都使前拱旋涡区的旋涡强度减少,使锅炉的引燃和混合性能大大下降、同时在过低的气流撞击点位置时,还易引起前拱区烟气闷塞.因而以前拱面气流撞击点位置作为判定炉拱性能的指标进行了较详细的分析,本文也对炉拱的设计参数作了推荐.     

高速弹体对混凝土拱形靶体的侵彻效应分析

混凝土拱结构由于其拱形受力特性,在高速弹体作用下其侵彻效应将与混凝土板梁结构存在一定的差异.为分析混凝土拱结构在高速侵彻荷载作用下的动力响应及侵彻效应特性,考虑弹体侵彻高加载率下混凝土的应变率效应,采用SPH-Lagrange耦合方法,建立了弹体高速冲击作用下的侵彻耦合模型,并且验证了该耦合模型对此类问题模拟的可靠性;同时采用该耦合模型研究了混凝土拱形靶体在高速弹体外拱及内拱冲击作用下的贯穿破坏发展过程,并分析了弹体侵入拱形靶体的非贯穿侵彻破坏效应.结果表明:拱效应对混凝土拱形靶体的侵彻破坏过程具有重要的影响;弹体从外拱侵彻引起拱形靶体的动力响应、破碎区深度以及弹体贯穿的残余速度均小于内拱侵彻.     

论软岩隧道初期支护换拱施工技术

根据货运铁路变更为客运专线,设计时速由原来的200km/h提高250km/h,并预留进一步提速条件,原曲线段进行加长变缓处理,对贵广铁路十标段禾眉顶一号隧道进口段变更设计前已经完成的曲线段换拱进行了研究,通过精确地计算原安装拱架和改线后拱架位置,保存原来部分工程,增加过渡段和改线后的钢架顺利连接,科学经济的处理了施工难点,确保了隧洞初期支护钢架换拱成功,保证了施工进度。     

浅埋大跨度连拱隧道地震反应分析

在动态有限元理论的基础上,对浅埋大跨度连拱隧道进行地震反应分析.通过工程分析,求解浅埋大跨度连拱隧道地震反应的结构内力,与单拱隧道内力进行对比分析.研究结果表明：连拱隧道中隔墙上部在地震力作用下最大位移、速度、加速度响应值分别为0.107 m,0.580 m/s和4.297 m/s^2,比同烈度下单拱隧道的地震反应值大得多;浅埋连拱隧道洞顶以及中隔墙上部是抗震的薄弱环节,也是拉应力集中区;隧道边墙是压应力集中区;与单拱隧道相比,连拱隧道的抗震能力较弱.     

拱效应下GFRP筋对混凝土板力学性能的影响

受到外围约束的混凝土板会在内部产生拱效应,为了研究其中玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的作用,对10块板带进行了破坏性试验,发现:板带开裂后拱效应逐渐明显,受拉区GFRP筋的作用相当于拱脚间的弹簧,筋材等效弹簧刚度增加,拱效应减弱;反之,拱效应增强.筋材配置过少或配置在板厚中间均不利于挠度和裂缝宽度控制,配筋适当时GFRP筋与拱效应共同作用,可以缩小适筋板带与超筋板带之间正常使用性能的差距,配筋情况决定裂缝分布及板带破坏模式,对极限承载力影响较小.此外,文中还对GFRP筋的作用进行了量化分析,考虑了拱效应的设计方法所预测的筋材应变比规范计算值更接近试验结果.     

工业锅炉前拱区空气动力场的综合正交试验结果及分析

工业锅炉是生产和生活不可缺少的、量大而面广的重要供能设备.近年来,我国的工业锅炉出力不足和热效率偏低的问题很突出,既造成大量能源的浪费,又影响生产.研究表明:解决的最可行方法是合理地设置炉拱.因而本文以前拱面气流撞击点位置作为判定炉拱性能的指标进行了较详细的分析,并获得了其计算公式,本文也对炉拱的设计参数作了推荐.     

软弱破碎围岩高铁隧道压力拱演化规律分析

选取双线高铁隧道为研究对象,对隧道开挖过程中压力拱的形成及发展规律进行研究,得到以下结论:1)压力拱的演化规律分为三个阶段,即外边界形成阶段,内边界连通阶段,内、外边界发展阶段.2)对于软弱破碎围岩而言,应在压力拱发展的第一阶段,采取适当的超前支护措施,防止隧道周围松动区的连通.3)为了保证隧道施工过程中的安全,建议超前预支护的长度应大于1倍隧道跨度,重点对隧道的拱部180°范围进行预支护.相关研究成果为确定超前预支护时机及范围提供参考,对支护设计和指导隧道施工有着重要的意义.     

砂性土中土拱形态演变试验研究

目前对于土体中的土拱形态假设众多,土拱形态的演变研究不足。本文利用室内模型装置对土拱的形态和演变规律进行了试验研究,试验模型可以形成宏观的土拱,能够直接观测土拱的形成和演变过程。对试验过程中记录的土拱照片进行处理后,通过拟合和统计分析,得出土拱的合理形态曲线方程。试验表明：砂性土中土拱不是恒定不变的,而是处于不断变化的状态;土体中会先形成一组类似的土拱后,再转变为另一组类似的土拱;土拱的形态也不是单一的形态,砂性土中的土拱形态由下而上从抛物线转变为椭圆曲线。     

倾斜空区顶板三铰拱轴曲线结构自稳分析

研究发现动采应力再分布使空区顶板在失稳前两拐角处形成塑性铰区,承载机构转为充分自稳的三铰拱形.针对这一特点,提出将空区顶板近似为半跨的三铰拱轴曲线结构,并建立以空区跨度L、拱失f、顶板岩层载荷q(x)为变量的力学模型,推导冒落线方程y(x)和拱轴压力N(x)方程,分析空区顶板的稳定性和冒落线形式,并计算空区的临界跨度和临界暴露面积.以排山楼金矿空区为例,利用模型得出活动延深方向临界跨度70 m,走向140 m,临界暴露面积7 693 m2.提出禁止间柱回采,及时充填空区的治理方法,保障井下安全.     

襄武段联拱隧道动态施工力学技术实现

联拱隧道施工工序繁复,少则十多步,多则二十多步,且联拱隧道不同的施工工序将对隧道围岩体应力场的时空产生不同程度的影响.如何优化施工工艺,减少施工工序,缩短工期,降低工程造价就显得尤为重要.提出根据联拱隧道不同部位重要性及破坏的容易程度赋予相应的权重,再结合不同施工工序形成的隧道围岩体塑性区大小作为收益函数进行"动态施工力学"的研究,具有较高的可靠性和借鉴意义.由此提出了双联拱隧道合理的优化施工工序,用以指导高速公路襄武段双联拱隧道的施工,取得了较好的社会经济效益.图4,表2,参8.     

斜拉索拱考虑拱受外激励作用下1:1内共振分析

研究在拱受外激励作用下斜拉索拱结构中索拱之间1∶1内共振问题.当拱的某阶频率接近索的某阶频率时,可导致索拱之间出现1∶1内共振,利用已建立的斜拉索拱非线性动力学耦合面内运动微分方程,采用Galerkin方法把斜拉索拱的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动得到拱主共振情况下的平均方程,研究在拱受到外激励作用下拱振动对索振动产生的影响,同时对斜拉索拱内共振时的稳定、分叉及混沌情况进行了分析.结果表明:拱受到外激励产生共振后,通过索拱之间的内共振容易激发对柔性索的振动,导致索出现较大的幅值.能量在索拱之间相互传递,原本静止的索也可能出现共振,共振频域区间内索拱振动将出现跳跃、分叉及混沌等复杂的非线性动力学行为.     

层状结构顶板锚杆组合拱梁支护机理

对层状结构顶板锚杆支护机理应用离散元模拟、物理模拟方法开展研究，表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合拱梁结构，锚杆支护机理相应称为组合拱梁作用。物理模拟表明组合拱梁纵向载荷、横向载荷与挠度关系曲线存在峰值前和峰值后两个变形阶段，横向载荷首先达到峰值，破坏进一。步发展后纵向载荷达到峰值。锚固作用表现为组合拱梁层问离层和错动量减小，提高了组合拱梁峰值后承载力，可变形性得到改善。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构，水平地应力是拱铰压碎的主要力源。     

不同拱轴线形下两铰拱结构的承载性能研究

不同荷载工况下拱轴线形对拱结构的内力分布及位移变形影响显著。为探究不同典型拱轴曲线的承载性能,通过对任意荷载作用下两铰拱的支反力及截面内力分析求解,推导建立了标准圆曲线拱、椭圆拱、抛物线拱及悬链线拱的拱轴方程,结合有限元分析探讨了不同拱轴线形的拱结构在全跨均布荷载与半跨均布偏载作用下拱结构的支座反力、拱轴内力和拱轴变形规律。研究结果表明：拱结构的支座反力与荷载布置方式关系密切;拱轴线形变化对拱轴轴力影响不大,但对拱轴弯矩分布影响突出;椭圆线拱轴相较抛物线拱轴的拱结构内力分布及位移变形对荷载变化的适应性低。     

深埋圆形毛洞隧道围岩压力拱范围研究

为揭示深埋圆形毛洞隧道围岩压力拱范围,基于复变理论及经典弹塑性理论,结合M-C屈服准则,提出了一种准确预测围岩压力拱内、外边界的方法,并通过数值计算验证了预测方法的正确性.在验证预测结果正确的基础上,研究了隧道埋深、侧压力系数和围岩条件3个主要因素对围岩压力拱范围的敏感性.研究结果表明:1)软弱松散岩体中深埋圆形毛洞隧道上半部分是施工的关键,施工时应考虑对隧道拱顶120°范围内采取适当的超前支护手段,以确保隧道施工安全;2)围岩条件较差时,隧道施工促使周边围岩松动区贯通,必要时建议采取全断面超前注浆加固措施,以防止围岩松动区进一步发展.研究理论为判定毛洞隧道周围松动区是否贯通和确定隧道超前支护的位置及范围提供参考.     

钢管拱肋安装及空间定位控制

随着近年来钢管拱桥在我国桥梁建设上的不断应用,钢管拱肋的安装技术以及空间定位控制技术也进一步得到完善.然而,在钢管拱肋的安装阶段时常会出现钢管拱在一定程度上没能按照加工预拼线形控制的现象,或者出现钢管拱的长度变短现象,最后导致钢拱肋在合拢阶段需要对接头进行特别的技术处理,也因此使得拱肋轴线也在一定程度上出现了较大的误差.所以说,钢管拱肋安装及空间定位技术是钢管拱桥建设的过程中需要解决的首要问题.因此,本文将进一步从理论上对钢管拱肋安装技术以及空间定位的控制问题进行必要阐述.     

大断面黄土隧道破坏模式离散元分析

以大断面黄土隧道为背景,采用颗粒流程序PFC2D对黄土围岩破坏模式进行研究,再现黄土围岩破坏全过程,综合分析塌落拱与压力拱的发展过程.结果表明:离散元分析与现场实际围岩破坏模式基本吻合;对于黄土围岩,随着荷载逐渐增大,拱部先出现破坏,同时破坏向拱脚蔓延,初始塌落拱出现,塌落拱进一步向围岩深部发展;埋深为影响塌落拱发展关键因素,当埋深较小时,形成蔓延至地表的贯通性裂缝甚至塌陷坑,当埋深足够大时形成稳态塌落拱,与普氏理论类似;压力拱发展与塌落拱相对应,隧道形成稳态塌落拱,同时围岩压力拱亦达到稳定,且拱部压力拱范围扩展较快,反之,即为破坏延伸至地表,无法形成压力拱.     

基础工程中的土拱问题

本文主要分析了岩土工程领域基础工程的土拱理论中几个值得探讨的问题,如拱脚的存在形式、如何考虑拱形、如何确定拱高和拱厚、各种土拱效应对工程的实际影响等、并提出了值得进一步讨论研究的相关问题,以期对土拱理论的发展和完善起到一定的积极作用。     

斜靠式拱肋系极限承载能力研究

以斜靠式拱桥拱肋系为研究对象,采用弧长法,对拱肋系的侧倾失稳全过程进行了跟踪分析,获得了失稳极值点,揭示了稳定拱肋刚度,主拱肋和稳定拱肋拱顶间横撑抗弯刚度,矢跨比,主拱边界条件对极限承载力的影响规律.研究表明:斜靠式拱肋系的极限承载能力随着横撑切向抗弯刚度的增大而增大,而稳定拱肋侧向抗弯刚度和抗扭刚度对极限承载能力的影响较小;主拱边界条件和矢跨比对斜靠式拱肋系的极限荷载有明显的影响.     

连续梁拱组合体系桥侧倾稳定实用计算

研究了单承载面连续梁抛物线拱组合体系桥在竖向均匀荷载作用下的侧倾屈曲问题,首次用能量法推导了连续梁拱组合体系桥侧倾稳定计算的实用公式,并提出了边跨效应影响系数.将公式计算结果与有限元结果进行对比,验证了实用计算公式的正确性.研究结果表明:提出的实用计算公式比较全面地考虑了影响连续梁拱组合体系桥侧倾稳定的因素,具有足够的精确性,使用简洁方便,对同类桥型的初步设计有很大的指导意义;同时表明边跨有利于桥梁结构的稳定,且在合理的边中跨比范围内增大边跨可进一步提高桥梁结构的侧倾稳定性.     

弹性拱静力屈曲的突变行为

应用突变理论研究弹性两铰拱的静力屈曲,分析中考虑了拱的挠度变化和轴向压缩变形的影响,得到了拱面内失稳的尖点突变模型和临界条件,给出了一些有意义的结论.