国家自然科学基金(50878150)
- 作品数：21 被引量：247H指数：11
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- 相关机构：同济大学绍兴文理学院中铁十五局集团有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金长江学者和创新团队发展计划交通部西部交通建设科技项目更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 寒区隧道轴向及径向温度分布理论解被引量：47
- 2010年
- 考虑与隧道纵向深度及时间相关的非齐次对流边界条件,建立寒区圆形隧道传热模型,利用叠加原理及贝塞尔特征函数的正交及展开定理,得到了寒区隧道围岩径向温度的理论解.利用能量守恒法及经验公式法求得寒区隧道洞内气体年平均气温及年温度振幅沿隧道轴向随时间变化的解析表达式,并得出年平均温度在隧道轴线方向呈指数增长,而年温度振幅呈负指数增长.将隧道围岩轴向和径向温度场理论计算结果与实测值进行比较,两者吻合得非常好.在确定洞口外气温分布规律、风速及围岩的热物性参数后,通过围岩轴向及径向温度场理论解便可计算隧道洞内及围岩温度分布规律,并确定寒区隧道防寒保暖段的设防长度.同时,该解析法可用于验证其他数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值.
- 张国柱夏才初殷卓
- 关键词：寒区隧道非齐次解析解
- 寒区隧道地源热泵型供热系统岩土热响应试验被引量：38
- 2012年
- 为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。通过开展寒区隧道地源热泵供热系统岩土热响应试验,研究热交换管管内循环介质的入口温度、流量和管间距对换热量的影响以及热交换对隧道围岩和衬砌温度场的影响。试验结果表明:管内循环介质的流量一定时,换热量随着入口温度的增加而呈线性增加;管内循环介质的入口温度一定时,换热量随着流量的增加而呈指数增加。增加流量可以提高热交换管内循环介质的换热能力,但却增加管内循环介质与管壁之间的阻力,建议热交换管管内循环介质流量不宜超过0.75 m3/h。热交换管间距为100和50 cm时,围岩温度场的影响深度分别约为75和100 cm。热交换管间距越小,围岩温度场的影响范围则越大,温度增量也越大。
- 张国柱夏才初马绪光李攀魏强
- 关键词：隧道工程寒区隧道地源热泵
- 能源地下连续墙温度应力的离心模型试验研究被引量：2
- 2020年
- 为研究能源地下连续墙在换热过程中温度应力的变化及其对结构物的影响,通过离心机模型模拟地下连续墙在砂土地基中的换热过程。在50g的离心加速场内模拟地下连续墙对砂土地基的传热升温,并对砂土地基中的温度场及地下连续墙体应变进行了监测,计算得到墙体所受温度应力。试验结果表明:能源地下连续墙的砂土地基温度场分布与空间有关,温度的差异是能源地下连续墙上温度应力产生的主要原因。随着埋深的增加,模型受到的约束作用越强,其温度应力也越大,即实际中埋深越深的地下连续墙受到的温度应力越大。在温差相近的条件下,地下连续墙开挖侧的温度应力沿埋深方向上的增幅明显大于未开挖侧。
- 李淑勇夏才初夏才初朱建龙
- 关键词：地源热泵离心机模型试验温度应力
- 隧道地源热泵供热系统加热段隔热层厚度及热负荷计算被引量：12
- 2012年
- 为解决寒区隧道冻害问题,首次将地源热泵供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成。加热段位于隧道洞口处,由位于二衬和保温隔热层之间的供热管对隧道进行加热。将复杂的隧道加热段热传导问题转化为便于求解的圆形复合介质热传导问题,利用有限积分变换法获得其温度场解析解。利用考虑隔热层材料造价和耗能的经济计算模型,计算分析隧道全寿命周期30 a的隔热层厚度和供热负荷。计算结果表明:随着隔热层厚度的增加,隔热层材料费呈线性增加,供热消耗的电费呈递减趋势,材料费与电费之和呈递减趋势。建议林场隧道保温隔热层厚度取8 cm,年供热负荷取580 MJ/m2。
- 张国柱夏才初孙猛邹一川刘婷
- 关键词：隧道工程供热负荷
- 能源地下工程在上海地区的适用性研究被引量：22
- 2009年
- 能源地下工程是一种将地源热泵的热交换管布设在地下工程的基坑围护结构中、基础底板下和桩基内的利用地球地温能的新型建筑节能技术。它既继承了地源热泵技术的优点,又弥补了其初期投资高、占用额外地下空间等不足。利用工程类比方法,可判定能源地下工程在我国具有一定适用性。通过进一步分析上海地区土层温度分布特点以及地下工程发展现状与发展前景,研究了能源地下工程在上海地区的适用性。通过研究发现,上海地区完全满足能源地下工程应用的气候条件与工程条件,可大力发展该项前景光明的新型节能技术。
- 陈小龙曹诗定
- 关键词：地源热泵建筑节能
- 隧道内地源热泵热交换管布置优化与施工技术被引量：6
- 2013年
- 寒区隧道地源热泵型防冻保暖系统由取热段、热泵和加热段三个部分组成。在Adam研究能源土工布热交换器中热交换管布置形式的基础上,考虑了寒区隧道热交换管的抗冻性,对热交换管布置形式进行了优化评估分析,得出串联横向布置形式是寒区隧道热交换管的最佳布置形式。对热交换管的布置位置进行了优化分析,包括轴向和环向两方面,得出热交换管的轴向最佳布置位置为每板二衬内,不宜跨板布置,环向最佳布置位置为高于环向预埋件。系统首次应用于内蒙古林场隧道,结合试验段开展进行了热交换管的施工关键技术、施工质量控制和施工后期保护的研究,为林场隧道顺利实施提供理论依据和技术支持,并为今后类似工程的施工提供宝贵的经验。
- 杨勇夏才初张国柱寿辰
- 关键词：寒区隧道地源热泵施工技术
- 考虑衬砌和隔热层的寒区隧道温度场解析解被引量：76
- 2010年
- 将隧道非齐次的瞬态传热分解为周期函数边界下的瞬态传热和恒温边界下的稳态传热,利用分离变量与Laplace变换相结合的方法,求解有保温隔热层的寒区隧道瞬态温度场的显式解析解。根据能量守恒,建立隧道洞内气体的气–固耦合传热模型,并获得洞内气体年平均温度和温度振幅的显式解析解。衬砌温度影响因素分析表明,随着隧道埋深和年平均气温的增加,二衬内、外两侧的温度呈线性增加,当年平均气温低于0℃,季冻区隧道埋深小于80m时,5cm厚隔热层很难单独满足防寒需求,应与主动供暖措施联合;随着隔热层厚度的增加,二衬的温度呈增长趋势,但增长速率却逐渐减小;当隔热层厚度超过5cm时,通过增加隔热层厚度来提高衬砌温度要考虑其经济性。依据隧址区的气候及地形条件,采用工程类比和解析解相结合的方法分段计算隔热层厚度。与实测值对比结果表明,理论解满足工程精度要求。
- 夏才初张国柱肖素光
- 关键词：隧道工程寒区隧道温度场解析解
- 地源热泵型地下连续墙内埋管换热器优化设计被引量：4
- 2013年
- 根据地下连续墙内埋管换热器传热模型及埋管内流体温度场提出了地下连续墙内埋管换热器换热能力和出水温度的计算方法,并基于正交分析给出了上部建筑负荷最大时地下换热器的换热量及出水温度最高值的回归公式.在此基础上,根据出水温度最高值、单组埋管长度以及地下连续墙单幅宽度等限制条件提出了地下连续墙内埋管换热器的优化设计方法,并以上海自然博物馆地下连续墙内埋管为例进行了计算.分析表明,该优化设计方法计算简便,容易为工程设计人员所接受.
- 孙猛夏才初张国柱
- 关键词：地源热泵优化设计
- 高寒地区隧道围岩及洞内气体温度分布规律研究被引量：6
- 2012年
- 文章依托内蒙古自治区绥满国道主干线博牙高速林场隧道工程,通过设置温度监测断面,对隧道洞内气温及不同部位、不同深度的围岩温度进行了监测分析。结果表明:(1)隧道洞内气温随时间呈三角函数变化;(2)离隧道洞口越远,洞内气温年平均值越高,年温度振幅越小;(3)隧道拱脚处的温度低于边墙、拱腰和拱顶的温度,在隧道未贯通时,拱脚与拱顶最大温差可达3℃。
- 邹一川夏才初张国柱
- 关键词：高寒地区隧道温度场
- 钢与混凝土组合梁板结构在沉井顶板中的应用被引量：2
- 2020年
- 在借鉴钢与混凝土组合梁原理的基础上,结合沉井施工工艺,研究了钢梁作为钢模板结构和作为组合梁顶板结构一部分的全过程受力机理,提出了钢与混凝土组合梁板结构在沉井顶板结构中应用的技术方案,并以内净空跨度6 m的顶板结构为例,开展了组合梁板结构的优化设计。结果表明,与现浇结构相比,组合梁板结构的施工工期短,但在设计时应考虑防水、结构耐久性等问题;组合梁中钢梁的横向布置间距可从l0/3处开始优化分析。
- 唐自强陈孝湘黄晓予林宇彬陈学东夏才初
- 关键词：顶板组合梁优化设计工程应用
