基于API规范法的海上风电大直径钢管桩水平承载特性计算

海上大口径钢管桩试桩静载测试成本高、周期长、技术困难度大,且有关测试数据和研究成果也相对缺乏。为此,根据上海杭州湾海域风电项目大口径钢管桩的现场水平方向静载测试结果分析,利用国际API标准建议的p-y曲线方法,并结合有限差分方法,系统研究了钢管桩水平承载特性和桩周土参数的取值,提出针对API规范的桩基水平承载参数取值建议与钢管桩水平承载特性分析。结果表明,地基上部土壤的性质是影响基桩水平承载特点的最主要因素;在各级水平测试荷载作用下,桩体变形和弯矩的计算值,基本为水平试验值的外包络线;而基于API标准中建议的p-y荷载-位移曲线,可用来分析大口径钢管桩的水平承载力特性。     

一种新型复合式可爬梯轮椅结构设计与分析

为了解决老年人和残疾者上下楼梯困难,设计了一种新型的行星轮-履带复合式可爬梯轮椅结构。采用行星轮-履带复合机构实现爬梯越障的功能,轮椅驱动采用1个电机,星轮采用链传动实现爬梯、平地行驶。该结构结合履带装置,可有效减轻星轮式轮椅振动且提高了传统轮椅的越障能力。在对比现有爬梯轮椅机构特点的基础上,介绍一种星轮-履带结合的新型轮椅机器人的机构方案,并分析轮椅的工作原理,建立数学模型进行爬梯过程运动学与动力学分析。结果表明,轮椅可以安全爬越大部分楼梯。轮椅的结构设计合理,实现爬梯和平地移动功能的结合。     

砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验

大直径桩基在海洋工程中已越来越广泛应用。针对目前API规范p-y曲线对水平受荷大直径单桩的不适用性,通过离心模型试验研究了砂性土中大直径单桩分别在水平静力和循环荷载作用下的受力和变形特性。验证了通过实测桩身弯矩推算桩身变形和桩周土反力的有效性,分别获得了干砂和饱和砂的大直径单桩水平静力p-y曲线。在修正p-y曲线初始刚度的基础上,采用双曲线型p-y曲线分析了水平受荷大直径单桩的内力和变形。揭示了水平单向循环荷载下大直径单桩的桩身变形及内力变化特性,试验结果显示桩身变形和最大弯矩近似与循环次数的对数线性相关。最后,由各循环次数下的桩身弯矩获得了大直径单桩水平循环p-y曲线,提出了循环应力比相关的p-y曲线循环弱化因子,以及相应的桩基变形累积和内力变化分析方法。     

近海含气黏土力学特性试验研究——以嘉兴1号海上风电场为例

海洋细粒沉积物中含有相对较大的生物气气泡,初始水深影响气泡存在状态,进而影响含气土强度,导致土体的强度可能增大也可能减小。对嘉兴1号海上风电场现场取土进行重塑,开展一系列不排水三轴剪切试验,旨在比较具有相同固结压力但初始孔隙水压力（与水深有关）不同条件下的含气土的剪切特性。研究发现改变初始孔隙压力,含气土表现出不同的不排水抗剪强度,含气土试样中由剪切引起的超孔隙压力大小取决于初始水深,其可低于具有相同固结压力下的饱和试样（由于在低初始孔隙压力下部分孔隙水进入到相对较大的气泡）,或高于饱和试样（与高初始孔隙压力下相对较小的气泡破裂有关）。因此,在相对较低的初始孔隙压力条件下,气泡的存在有利于增加土体的不排水抗剪强度,反之则会降低土体的不排水抗剪强度。但重塑含气土的临界应力比不受初始孔隙水压力的影响。     

木薯淀粉磁性微球的结构表征及其对溶菌酶的吸附性能

磁性微球是高分子材料与磁性物质通过一定作用复合而成的一类具有特殊功能的磁性高分子微球。以木薯淀粉为原材料,复合共沉淀法制备的改性磁流体Fe₃O₄,采用两步法(化学交联法)制备木薯淀粉磁性微球。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、同步热分析仪、扫描电镜、激光粒度仪、磁天平等对其性能及结构进行表征并研究其对溶菌酶的吸附行为。通过单因素法考察磁性微球用量、溶液pH值、吸附温度、吸附时间对吸附率的影响,并采用准一级动力学模型和准二级动力学模型研究其吸附动力学。结果表明:制备的木薯淀粉磁性微球Fe₃O₄含量为19.71%,D₅₀(中位径)为15.40μm,磁化率为1.571×10^-3cm³/g,形貌规整;在微球用量为1.25g,溶液pH=10,吸附温度为25℃,吸附时间为80min时,微球对溶菌酶的吸附率最高,达到84.67%。以相关系数R²为参考,准二级动力学模型(R²=0.99993)较准一级动力学模型(R²=0.99174)、颗粒内扩散模型(R²=0.69996)能更好描述木薯淀粉磁性微球对溶菌酶的吸附行为。     

改性砂土的力学性质

针对河湖网地区天然沉积砂土因施工压实及稳定性难以达到设计要求等问题,结合实际工程,着重对掺入不同比例粘土后河砂的压实性以及抗剪强度进行分析研究。通过击实试验、固结试验以及直接剪切试验,得出相应的击实曲线、压缩模量以及最大摩擦角的变化曲线,并对结果进行比较分析,说明在天然河砂中掺入适当比例粘粒后,其相关力学性能有了很大程度的提高,并得出了粘土掺入量的合理比例,为改性后河砂用于工程建设提供了依据。     

波流荷载作用下风机混凝土高桩承台拉应力超限区分布研究

采用有限元软件建立实体模型、壳单元模型和管单元模型,对不同波流荷载工况下高桩混凝土承台进行有限元分析,得到承台混凝土拉应力分布。通过对不同拉应力区间混凝土体积统计分析,得到高桩承台拉应力超限区混凝土的分布规律。结果表明:波流荷载使高桩承台混凝土拉应力极值增加,但是拉应力超限区减小,且超限混凝土的拉应力分布区间主要为低拉应力区,极值拉应力区间的混凝土很少。根据拉应力超限区混凝土分布规律,给出了高桩混凝土承台拉应力控制值参考标准,为实际施工提出有益建议。     

平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位

平面自主移动焊接机器人用于在狭小的船舱格子间作业,其焊接初始定位主要依靠人力。但有时工人很难进入纵向空间狭小的格子间,且提起机器人需要克服机器人本身的重力和底座磁吸附力。利用超声波传感器的工作特性,将机器人旋转扫描壁面得到的位置信息,使用最小二乘法拟合出在整个扫描过程中垂直于壁面的时间点,建立机器人边距调整的数学模型,标定单目视觉传感器修正保护距离。结果表明,该系统解决了机器人检测定位初始焊接位置的问题,对于复杂的工作环境有较强的适应性。     

基于RecurDyn的履带式消防机器人设计与爬梯运动学仿真

设计一款用于复杂环境的履带式消防机器人,在不同环境下,其可靠性和稳定性显得更加重要。该机器人采用履带式底盘结构,采用阻尼弹簧减振器作为减振系统,克服了传统履带结构带来的振动问题。对机器人的爬梯过程进行运动学分析,得出运动方程。在RecurDyn/Track LM模块下,对设计的履带消防机器人进行爬梯过程的仿真分析,得到机器人爬梯所需的驱动转矩;针对仿真试验得出的重心变化曲线,进行了机器人爬梯的稳定性分析。