摘要：基于寒区高速铁路隧道温度场研究现状及存在问题,以俄罗斯400 km/h的莫喀高铁隧道防寒保温设计为研究对象,研制不同洞外气温、围岩地温、列车运行速度和运行间隔等条件下寒区高速铁路隧道的温度场模型试验系统。该系统由高速列车模型驱动装置、隧道模型、温度控制装置、测试系统以及列车模型五部分组成:高速列车模型驱动装置采用伺服电机,通过PLC梯形图语言编程技术实现列车模型加速、匀速和减速过程的精确控制;隧道模型主体材料采用有机玻璃,通过法兰、螺栓和密封条连接而成,整个试验过程可视化并兼具美观性,还可根据试验需求通过预留多组螺栓孔实现纵向尺寸的拓展,从而模拟不同长度的隧道;温度控制装置由洞外温度控制装置和围岩地温控制装置构成;测试系统由高灵敏度的温度测试元件、风速测试元件以及数据采集仪构成;列车模型以CHR 380A高速列车为模型蓝本,主体材料采用有机玻璃,原型与模型几何相似比为50∶1。试验结果表明:采用控制变量法,洞外气温每降低5℃,洞内气温负温长度平均增加104 m;围岩地温每升高5℃,洞内气温负温长度平均减少145 m;列车运行间隔短于15 min的寒区隧道,在防冻保温设计时应考虑列车运行间隔对保温设防长度的影响。

摘要：低渗透性多孔介质渗透注浆过程中存在渗滤效应,造成浆液颗粒浓度和黏度空间分布不均,严重影响注浆效果。通过一维可视化注浆试验,研究渗滤效应的发生条件及影响因素,得到考虑水灰比影响的黏度衰减率空间分布表达式,并推导出考虑黏度空间衰减的宾汉姆流体柱形渗透注浆理论公式,基于计算机编程技术,依托Comsol Multiphysics平台,二次开发得到该理论公式的二维数值模拟程序,在此基础上开展不同注浆压力和水灰比条件下的仿真分析和模型试验,对比验证该理论机制的正确性。研究结果表明,渗滤效应发生时,浆液颗粒浓度和黏度沿渗流路径明显下降,采用考虑黏度空间衰减效应的宾汉姆流体柱形渗透注浆扩散公式得到的扩散半径、渗透压力等更接近实测值。因而更好地说明渗滤效应导致的黏度空间衰减不可忽略,采用新的理论公式更能反映宾汉姆流体在低渗透性地层中发生渗滤效应时的扩散规律。该研究成果可为低渗透性地层注浆设计及施工提供一定的理论及技术支持。

摘要：为分析膨胀岩对隧道工程造成的影响程度,综合分析膨胀岩的细观膨胀机理和宏观膨胀特性,确定膨胀发生的主客观因素,通过对膨胀岩试验结果的归纳,提出一种膨胀岩综合分级标准。针对膨胀岩的胀缩性质,推导湿度应力场和温度应力场的理论关系,以玉蒙铁路秀山隧道为工程背景,利用ANSYS软件分析不同膨胀级别、膨胀范围下膨胀力对支护结构的影响程度。结果表明,在弱膨胀工况下最大注浆加固范围为2m,中等膨胀工况下最大加固范围为6m,强膨胀工况下原断面不再适用。膨胀级别越高,支护结构变形越大,隧道拱顶位移随着膨胀力的释放由下沉逐步变为上升,仰拱产生底鼓,边墙收敛表现为在一定的加固范围下随膨胀系数增加而增加,在中、强膨胀级别下随着加固范围的增加表现为前期变形很快,而后期变小的现象,支护结构有被压扁的趋势。

摘要：为了研究寒区隧道的防寒保温设计问题,采用数值分析方法探讨不同外界气温、围岩地温以及有无保温层等条件下寒区隧道温度场的分布规律和保温层适应性研究,并采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场的计算模型,分析有无列车运行条件下寒区隧道温度场的变化规律。研究结果表明:由于二衬后出现负温分布对隧道衬砌结构安全性影响较大,因此建议将二衬后不出现负温分布作为寒区隧道保温措施的控制指标;在不考虑列车风影响条件下,保温层法最佳适用于最冷月平均气温为-2^-15℃的地区,当最冷月平均气温低于-15℃、围岩地温低于5℃时,保温层法应与主动保温措施相结合;当列车运行速度为300km/h、运行间隔为30 min时,通车与不通车相比隧道洞内中间位置平均气温下降约1.22℃,二衬后沿隧道进深方向出现负温的距离约增加36.8%。

摘要：针对膨胀岩吸水膨胀的特殊工程性质,以运营期间隧道工程为背景,利用ANSYS有限元软件对未膨胀、弱、中、强膨胀工况下隧道二次衬砌的受力进行分析。结果表明:原设计断面不同膨胀力工况作用下,膨胀范围1m时,不同级别的膨胀力均导致二次衬砌安全系数降低,同时使二次衬砌典型截面出现不同程度开裂,必须通过加大注浆范围,且同时提高二衬的配筋率才能保证二次衬砌的安全;对原设计断面进行优化后,在相同膨胀级别及相同注浆加固条件下,支护结构可承受更大的膨胀范围,同时二次衬砌的裂缝宽度变小,二次衬砌在膨胀作用下的安全性大大提高,配筋率也得到有效控制。

摘要：通过对国内外学者研究成果的归纳总结,结合隧道工程特点,提出一种膨胀岩综合分级标准。以玉(溪)蒙(自)铁路秀山隧道为工程背景,采用ANSYS软件分析中、强膨胀级别下膨胀力对初期支护的影响规律。结果表明:原设计中等膨胀工况膨胀范围为4 m时最小加固范围为6 m,强膨胀工况加固范围太大,常规注浆工艺较难实现;隧道断面优化后中等膨胀工况膨胀范围为4 m时最小加固范围为2 m,强膨胀工况膨胀范围为3 m时最小加固范围为4 m;随膨胀级别升高,初期支护仰拱底鼓和边墙收敛量增加;优化后由于加固范围减小,初期支护变形量增大。

摘要：为获得连续刚构桥在升降温作用下的性能,温度变化会使得连续刚构桥产生温度应力和温度变形。文中以某连续刚构桥为例,进行了该连续刚构桥整体升温模式和整体降温模式的二维温度效应仿真分析,求得该桥整体升温和整体降温模式下的温度变形,结果表明在整体升温降温作用下,中跨跨径为90m的预应力混凝土连续刚构桥中跨最大温度变形可以达到23.69mm,所以在桥梁设计时,可以用二维仿真分析求得桥梁温度效应,为完善连续刚构桥设计提供参考。

摘要：以ANSYS Workbench有限元软件为平台,建立某型车差速器壳体的参数化模型,结合车辆的实际使用情况,对容易出现失效的工况进行有限元分析。在输出扭矩最大处进行静态分析、模态分析,确定差速器壳体的设计变量、约束变量以及目标函数。为了尽量达到目标的最优化,采用多目标优化的方法,对差速器壳体的重量和动静态特性进行优化,最后用层次分析法确定优化的最优解,对结果圆整,并重新进行分析,使产品的多项性能都得到了不同程度的优化,从而结构更加合理,也为类似产品的设计改进提供一定的参考。

摘要：为了设计新型土压平衡盾构机刀具磨损检测系统,研究了盾构刀具工作原理及磨耗机理,受电子秤工作原理的启发,提出一种新型刀具磨损检测系统,将电阻应变与刀具的极限受力变形相结合应用到刀具检测当中.同时设计了该检测系统的硬件部分,并进行了理论分析.该检测系统是根据刀具受力时的变形程度进行磨损检测,检测数据会出现波动变化,需经过多次实验观察验证其实用性.

摘要：在“新工科”背景下,为培养综合性、创新型人才,针对食品科学与工程专业“食品化学实验”课程教学中存在的问题,从教学内容、教学方法和考核方式3个方面进行教学改革探索,增加自主设计实验环节,变被动学习为主动实践,细化课程考核评分标准,以期提升教学效果,培养学生的研究与创新能力,促进“新工科”教学的发展。