一种提高管片隧道衬砌结构抗内爆炸性能的工程措施研究

地铁等城市隧道是恐怖爆炸袭击的主要目标之一。盾构管片隧道由不同类型的预制混凝土管片通过接头处的紧固螺栓拼装而成的。由于接头的存在,与整体式衬砌结构相比,其整体刚度和承载水平比较弱,变形和破坏机理与整体式衬砌结构不同。考虑内爆炸的恐怖袭击条件,目前关于管片隧道衬砌结构抗内爆炸的研究成果很少。从分析全尺寸管片内爆炸试验结果入手,分析了内爆炸荷载作用下管片衬砌结构变形和破坏规律,梳理出控制衬砌结构破坏的关键因素和关键位置,提出一种在接头螺栓处添加柔性垫圈来降低与螺栓接触区域管片的破坏程度的方法,以期达到优化衬砌结构抗内爆炸性能的目的。最后采用数值模拟方法,对所提出了抗爆减爆工程措施进行了分析研究。结果表明,该方法可以有效减小管环在接头处的局部破坏,提高管片衬砌的抗内爆炸性能。     

叠合板式混凝土墙不同接头形式抗爆性能分析

叠合板式钢筋混凝土墙应用已经比较广泛,但其接头方式对结构抗爆性能的影响还未不清楚。运用数值模拟的方法对3种不同接头方式下桁架式叠合板式钢筋混凝土墙的抗爆性能进行研究,计算了3种荷载条件下结构的动力响应,分析了结构中钢筋应变时程变化特征以及整体挠度和裂纹扩展演化规律,结果表明装配整体式连接接头形式抗爆性能最好。在接头局部,试件侧墙与底板接头设置在距根部300 mm处的抗爆性能优于接头设在根部附近的。但就整体变形而言,接头设在根部附近的试件抗爆性能要优于接头设在距根部300 mm处的。数值模拟结果与试验结果对叠合板式混凝土墙接头形式优选具有一定的参考价值。     

管片衬砌结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤特性分析

根据相对于结构的装药起爆位置,可将爆炸分为空爆和接触爆炸,针对管片衬砌结构的抗内部接触爆炸能力进行研究。由于管片衬砌的拼装特点,分析认为接头区和单段完整管片接触爆炸的响应可能显著不同;对此,首先对埋置于土中的全比例钢筋混凝土管片衬砌进行了不同装药位置的接触爆炸试验。试验结果表明,装药在管片接头区时管片的破坏范围和程度明显大于装药在管片中心区域;为进一步分析试验结果,利用LS-DYNA软件进行了有限元模拟分析计算,数值模拟结果验证了试验现象,并通过参数分析研究了管片接头特征对衬砌结构破坏效应影响的规律性。     

基于质量屋的数字孪生系统用户界面优化和可用性评价

数字孪生系统用户界面决定着整个复杂系统的用户体验质量。为应对不同应用场景与用户认知对数字孪生系统用户界面设计的需求，基于质量屋将信息需求转化为设计要素需求，利用设计要素之间的相互影响关系对结果进行修正，得到不同数字孪生应用场景对应的设计要素需求权重，以指导优化设计并提高用户界面的可用性。实验表明，版式秩序性、颜色对比度和图形立体度3项是影响风电能源管理数字孪生系统用户界面体验最关键的设计要素。最后通过眼动追踪可用性实验对比数字孪生系统优化前后的设计界面实例，计算出3项设计要素与系统有效性、效率、满意度等的相关性，验证了基于质量屋优化界面设计方法的有效性与可行性。