水下柔性臂动力学建模方法研究

将柔性臂应用到水下环境,探索一种新型的水下作业工具。在空间柔性臂动力学建模方法的基础上,考虑水动力做功以及水动力对柔性臂变形的影响,首先基于Hamilton原理建立中心刚体-水下柔性臂组成的刚柔耦合系统的动力学模型,然后采用假设模态法对动力学模型进行离散化,导出了考虑刚柔耦合作用的水下柔性臂有限维离散化动力学方程。最后给出仿真算例,验证了动力学模型对于研究水下柔性臂末端变形的有效性,能够准确反映水下柔性臂动力学特性,可用于水下柔性臂的主动控制研究。     

模块化水下电动机械手设计与运动学分析

为了满足水下作业的多样性需求并提高水下机械手的通用性,对水下电动机械手进行模块化设计,机械手模块分为具有俯仰和腕转两个自由度的基本运动驱动模块和手爪模块,手爪模块采用旋转驱动凸轮机构实现。机械手模块设计实现了控制器内置和内部走线,并且选择适用于深海作业的元器件,不同模块的快速组合可以满足不同的作业需求。利用三个基本运动驱动模块和一个手爪模块搭建了七功能电动机械手,对七功能机械手进行了运动空间分析及运动学仿真。     

水下航行器盖板启闭机构动力学分析与优化

为提高水下航行器快速性、减小开孔带来的噪声,盖板启闭机构被广泛应用。以空间连杆机构和凸轮机构为基础设计了盖板启闭机构方案,建立机构运动学模型,以盖板运动特性为设计目标,初步确定凸轮轮廓;建立机构的动力学模型,通过数值仿真分析盖板启闭机构的动力学特性,针对瞬时冲击载荷过大的问题开展方案优化设计。盖板启闭机构经过优化后,工作时对驱动力的要求明显降低,并且工作运行平稳,消除了冲击振动,能有效提高设备的可靠性和隐身性。     

基于应力平衡的上穿施工既有隧道微变形控制

新建工程上穿施工卸载导致下卧地层及既有地铁结构发生上浮变形。相比于下穿施工的超前预加固、千斤顶顶升、桩基托换等成熟且有效的变形控制技术,目前上穿施工引起既有结构的上浮变形尚未有较好的控制及恢复方法,是工程界亟需解决的问题。本文以北京某框架桥上穿既有地铁盾构区间工程为背景,基于案例搜集明确了当前上穿工程主要采用注浆加固和拉锚等辅助措施、既有结构实测上浮变形介于1.90~15.59 mm、新建工程开挖断面越大及既有结构纵向刚度越小则既有结构上浮变形越大的规律;采用理论分析提出了“应力平衡顶推法”,并制定了“力平衡,短进尺,勤量测”的施工控制措施;通过三维有限元计算,与压顶法和明挖法进行了对比,应力平衡顶推法引起既有隧道最大上浮变形最小(0.5 mm),是明挖法和压顶法的10%和12%。工程实际应用后,既有隧道实测累计最大上浮0.6 mm,为上穿工程提供了一种新的微变形控制方法。     

基于ANSYS的北京某明挖地铁车站抗震分析

利用ANSYS对北京某明挖地铁车站在水平地震波作用下的响应进行分析。建立土体与地下结构的相互作用模型,周边采用黏弹性人工边界模拟远地场,选用三种不同地震波对地铁车站进行了时程分析,同时分析埋深对车站地震响应的影响。计算结果表明,地震波的种类和埋深对地下结构地震响应影响较大。     

下穿施工影响下既有隧道和地层的位移解析解

在既有隧道下进行浅埋隧道开挖会引起地层产生位移,继而导致既有隧道变形。由于既有隧道与地层刚度差别巨大,常规的解析法无法计算存在不同刚度的地层位移场。基于镜像法,采用当层法对既有隧道刚度进行等效,建立综合考虑新建隧道-岩土体-既有隧道三者相互作用的计算模型。以北京地铁10号线国贸站-双井站区间下穿既有1号线区间工程为例,采用该计算方法,研究新建隧道下穿施工对地层及既有隧道的影响。研究表明,计算结果与实测变形吻合较好,解析解能很好的解释既有隧道对地层变形的阻隔和扩散作用。研究成果为下穿施工引起的既有隧道及地层沉降计算提供了一种新的解析方法。     

国贸中心二期工程深基坑支护技术

介绍了北京国贸中心二期工程基坑支护结构体系设计与计算，钢支撑体系的关键技术措施。     

用经纬仪观测护坡桩桩顶水平位移

<正> 为确保在重要建筑物、构筑物附近的深基坑开挖工程施工安全,及时地做好工程预报,需要在开挖土方过程中对护坡桩的受力性状和桩顶水平位移性状进行测定,使工程技术人员心中有数;同时,对这些测试数据进行科学的分析、计算,可进一步研讨护坡桩的受力特性,为今后的设计、施工服务。桩顶水平位移可用测斜仪测定,也可用桩身弯矩分布反算;但测斜仪费用昂贵,数据处理量大;而用弯矩反算则受到测试点数量和精度的限制,并且计算烦琐、精度低。因此,无法廉价、及时、准     

既有地下结构受下穿施工影响的力学响应与安全控制研究

北京地区下穿工程中,新建隧道断面及施工方法种类众多、地层条件复杂、既有结构形式多样,有极其复杂的组合关系,目前尚无对既有结构力学响应的系统分析。通过北京地区13个下穿工程案例,总结了新建隧道结构形式及施工措施,明确既有地下结构变形特点,采用两阶段法分析及预测了各因素影响下既有地下结构的力学响应。研究表明:(1)新建隧道包括市政管道、地铁区间及车站,常见的施工方法有多导洞法、台阶法,洞桩托换法和中洞法,新建隧道开挖面积与施工方法有较明确的对应关系。(2)既有地下结构实测最大沉降概率分布符合数学期望4.89,方差16.4的正态分布。其中,新建市政管道、地铁区间和地铁车站下穿施工引起的既有地下结构平均最大沉降分别为2.56,3.82,11.07 mm。(3)根据新旧隧道空间位置关系的不同,穿越工程可分为7种组合,其中,既有地下结构力学响应有V,U,W 3种模式。(4)严格控制新建隧道开挖面积,不留或少留间隔土,尽可能选择W型穿越模式,以此减小对既有地下结构的扰动。