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铁路后张法预应力混凝土梁管道摩阻系数算法优化与智能摩阻测试系统研究

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铁道标准设计 2023年

作者：高峰中国铁路设计集团有限公司

对于铁路后张法预应力混凝土梁，准确、高效地测试计算管道摩阻损失十分重要，直接影响梁体抗裂性能与徐变上拱的控制，而目前常用的管道摩阻系数拟合算法面临摩阻系数结果离散性较大的问题，且摩阻测试手段与方法的智能化、自动化与信... 详细信息

对于铁路后张法预应力混凝土梁，准确、高效地测试计算管道摩阻损失十分重要，直接影响梁体抗裂性能与徐变上拱的控制，而目前常用的管道摩阻系数拟合算法面临摩阻系数结果离散性较大的问题，且摩阻测试手段与方法的智能化、自动化与信息化不足。针对这一现状，以一座跨径32 m铁路预应力混凝土简支箱梁为研究对象，分析不同管道数据组合计算得到的摩阻系数结果的离散性，基于公式推导提出一种改进的管道摩阻系数拟合优化算法，并通过Python语言编写了相应的计算程序，开发了一套智能摩阻测试系统，并基于该算法与系统进行工程实际应用。结果表明：改进后的管道摩阻系数拟合优化算法与相应的计算程序能够有效提高管道摩阻系数的拟合准确性与计算效率；智能张拉与摩阻测试的一体化实施，实现了自动分级加载、多孔道摩阻参数的同步自动化测试与计算，有效提高了摩阻测试效率；该系统实现了现场管道摩阻测试数据的自动采集与记录、测试过程及结果的可视化展示、测试报告的自动生成以及试验数据的上传下载与信息交互，有效提高了摩阻测试的准确性、真实性、效率及智能化信息化水平。研究成果在广湛铁路、连乐铁路等项目中的实践应用有效促进了摩阻测试质量、效率和信息化水平的提升。

关键词：铁路桥预应力混凝土梁后张法摩阻系数离散性算法优化摩阻测试系统智能化

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球墨铸铁管摩阻系数取值敏感性研究

中国给水排水 2021年第10期37卷 147-153页

作者：朱智伟邵新正于军河南省水利勘测设计研究有限公司河南郑州450000

基于不确定度评价理论对大口径球墨铸铁管的水力摩阻系数进行了现场检测。对水力摩阻系数的影响因素,包括管径(D)、流速(v)、水温(T)、当量粗糙度(k),进行敏感性分析。检测及分析结果表明,管径的变化范围较大,由此引起的摩阻系数变化也... 详细信息

基于不确定度评价理论对大口径球墨铸铁管的水力摩阻系数进行了现场检测。对水力摩阻系数的影响因素,包括管径(D)、流速(v)、水温(T)、当量粗糙度(k),进行敏感性分析。检测及分析结果表明,管径的变化范围较大,由此引起的摩阻系数变化也最大,在DN80~DN2 600的管径范围内,曼宁糙率系数(n)从0.008 5增至0.010 8;海澄-威廉系数(Ch)从142增至150。工程设计若不考虑管径的影响,取固定的摩阻系数值,沿程水头损失计算误差最大可分别达到54%(谢才-曼宁公式)和10%(海澄-威廉公式)。建议工程设计优先采用达西公式和柯尔勃洛克–怀特公式进行水力计算,采用k=0.10 mm作为水泥砂浆内衬球墨铸铁管的设计值。

关键词：球墨铸铁管摩阻系数现场检测敏感性分析

基于分段摩阻系数的水平井延伸极限预测及应用

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基于分段摩阻系数的水平井延伸极限预测及应用

作者：覃岚东北石油大学

学位级别：硕士

在现今水平井钻进延伸长度逐渐增长的趋势下,对井眼延伸极限的准确预测就显得备受关注,急需开展完善该方面的研究。因此,本文针对水平井钻柱接触和受力特点,结合钻进延伸的制约因素,建立了基于分段摩阻系数的水平井延伸极限判断准则及... 详细信息

在现今水平井钻进延伸长度逐渐增长的趋势下,对井眼延伸极限的准确预测就显得备受关注,急需开展完善该方面的研究。因此,本文针对水平井钻柱接触和受力特点,结合钻进延伸的制约因素,建立了基于分段摩阻系数的水平井延伸极限判断准则及预测模型,并应用到长岭、德惠地区实钻水平井进行延伸极限的实例预测分析。具体研究成果如下:(1)根据水平井钻柱接触和受力特点,利用分段计算方法,建立了水平井的钻柱摩阻扭矩计算模型。采用软杆模型,求解井眼曲率变化小的直井段和稳斜段摩阻扭矩;采用刚杆模型,计算井眼曲率较大的造斜段,及刚度较大的加重钻杆至钻头井段摩阻扭矩;并考虑不同屈曲状态及不同井段下钻柱屈曲产生附加接触力的影响,对摩阻扭矩模型加以修正。(2)在传统摩阻系数反演法的基础上,引入系统聚类分析和模拟退火算法,改进了摩阻系数预测方法。利用系统聚类分析,将整个井眼划分为多个不同摩阻系数的井段,再结合实测数据,运用模拟退火算法对各井段依次进行反演计算。相较于传统反演方法,预测精度提高了48.9%,能够得到更为准确细分的摩阻系数。(3)基于水平井分段摩阻系数预测模型得出的摩阻系数反演最优值,再综合考虑延伸极限的制约因素:钻柱摩阻、岩石破碎、钻柱强度等条件的影响,建立了延伸极限的判断准则和预测模型,并给出了计算方法和步骤。在长岭德惠地区进行了实例分析,德深A井延伸极限可达5480m,在原基础上钻深还可提高16.27%;长深A井延伸极限可达7190m,在原基础上钻深还可提高18.37%。(4)分析明确了钻机承载能力、摩阻系数、井眼曲率等因素对延伸极限的影响。为提高极限延伸能力,应提升钻机性能,尽可能降低摩阻系数,优化井眼轨道设计,保持井眼的光滑,减小井眼曲率,选用润滑性能良好的钻井液体系。

关键词：水平井延伸极限摩阻扭矩摩阻系数

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矩形通道内脉动流摩阻系数的二阶傅里叶拟合

哈尔滨工程大学学报 2013年第9期34卷 1141-1146页

作者：周豹高璞珍谭思超田竞达张虹哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610041

矩形通道内脉动流,流量的正弦脉动会引起压力的脉动,在层流区压力与正弦规律吻合良好,而在紊流区、过渡区和跨区域的压力脉动与正弦规律偏差较大.为了能够较为精确地计算管内压降,对矩形通道内脉动流进行了试验研究.通过测量截面为40 mm... 详细信息

矩形通道内脉动流,流量的正弦脉动会引起压力的脉动,在层流区压力与正弦规律吻合良好,而在紊流区、过渡区和跨区域的压力脉动与正弦规律偏差较大.为了能够较为精确地计算管内压降,对矩形通道内脉动流进行了试验研究.通过测量截面为40 mm×3 mm的矩形通道内不同周期、振幅、平均值的正弦脉动流体的流量、压差,对压差数据分别采用一阶、二阶傅里叶级数进行拟合,发现用二阶傅里叶级数拟合压差数据,能够很好地反映压差的变化规律,并发现雷诺数-摩阻系数曲线呈‘8’字形.通过对二阶傅里叶级数的压差拟合公式进行分析、推导、拟合,得到了瞬时及平均摩阻系数的计算公式,其计算值与实验值的误差较小.

关键词：窄通道脉动流摩擦压降摩阻系数

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基于钻柱动力学的井筒摩阻系数预测与应用

西南石油大学学报（自然科学版） 2020年第1期42卷 84-90页

作者：宋巍胡中志周岩沈园园魏纳中国石油冀东油田钻采工艺研究院河北唐山063200 四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学四川成都610500

井筒摩阻系数是钻井设计和施工阶段准确预测和控制摩阻扭矩的关键因素,对比摩阻扭矩的实测值与预测值可预防钻井事故的发生。为此,基于钻柱动力学摩阻扭矩计算模型,结合近钻头多参数测量仪实测数据,开展了大斜度井实钻条件下套管段和裸... 详细信息

井筒摩阻系数是钻井设计和施工阶段准确预测和控制摩阻扭矩的关键因素,对比摩阻扭矩的实测值与预测值可预防钻井事故的发生。为此,基于钻柱动力学摩阻扭矩计算模型,结合近钻头多参数测量仪实测数据,开展了大斜度井实钻条件下套管段和裸眼段摩阻系数的预测方法研究,结果成功应用于同类型邻井的三开钻进阶段摩阻扭矩分析与控制。现场应用结果表明,实钻井筒套管内摩阻系数0.27~0.29,裸眼段摩阻系数0.39~0.41,均高于经验值;案例井钩载和扭矩预测值与实际值的误差满足施工精度要求,依托摩阻扭矩预测图版实时监测实钻摩阻扭矩的异常变化,保障了该井顺利施工。研究结果可为大斜度井钻机设备优选、井身剖面优化和现场钻井施工方案决策等提供科学依据。

关键词：钻柱动力学摩扭预测摩阻系数计算模型现场应用

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基于粒子群算法的油田注水管网摩阻系数反演

石油机械 2020年第8期48卷 97-103,122页

作者：任永良孙凯高胜 Sam Reifsnyder 姜民政张国鹏王妍东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江省大庆市163318 Department of Civil and Environmental Engineering of California Irvine University

注水管网运行多年后,管网内部摩阻系数与原始设计摩阻系数有较大差别,导致计算结果与实际结果不一致。由于在生产中不能对其直接测量,通过模糊聚类方法建立了部分压力未知情况下油田注水管网模型,针对油田注水管网节点压力部分未知情况... 详细信息

注水管网运行多年后,管网内部摩阻系数与原始设计摩阻系数有较大差别,导致计算结果与实际结果不一致。由于在生产中不能对其直接测量,通过模糊聚类方法建立了部分压力未知情况下油田注水管网模型,针对油田注水管网节点压力部分未知情况下管元摩阻系数的反演求解,分别建立了注水管网节点压力仿真数学模型和管元摩阻系数反演的最优化数学模型。通过拟牛顿法对节点压力仿真和粒子群算法对管元摩阻系数反演相结合,对节点压力部分未知的理想管网管元摩阻系数反演,实现了管元摩阻系数部分精确求解和部分预估求解。实例计算结果表明,管网水力计算结果与测试结果误差较小。研究结果可在生产实践中为管网的进一步分析提供指导。

关键词：粒子群算法注水管网摩阻系数拟牛顿法反演

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高速公路特长箱涵顶进摩阻系数试验分析

地下空间与工程学报 2015年第4期11卷 952-956,1032页

作者：洪刚冯忠居郭瑞何成刚西安理工大学陕西西安710038 空军工程大学陕西西安710038 长安大学公路学院西安710064 甘肃省地矿局水勘院甘肃张掖734000 中国航空港建设第七工程总队宝鸡721006

当前浅覆土特长箱涵在高速公路中应用越来越多,而有关其顶进就位施工技术鲜有报道。结合广东某高速公路特长箱涵顶进工程实例,基于室内模型试验,对采取不同减阻措施的箱涵侧壁与周围土体介质间的摩阻系数进行了分析,研究表明:随涵周土... 详细信息

当前浅覆土特长箱涵在高速公路中应用越来越多,而有关其顶进就位施工技术鲜有报道。结合广东某高速公路特长箱涵顶进工程实例,基于室内模型试验,对采取不同减阻措施的箱涵侧壁与周围土体介质间的摩阻系数进行了分析,研究表明:随涵周土体中含水量减小,箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数呈不断增大变化趋势;涵周土体最佳注浆量为1∶4,注浆量大于或小于1∶4均可引起箱涵侧壁与涵周土体间的摩阻系数增大;纳米聚合物、石蜡+机油混合物及油漆等减阻材料均能够有效减小箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数,在相同试验条件下,与纳米聚合物和油漆相比较,涂抹石蜡+机油混合物的减阻效果更为显著;浅覆土特长箱涵顶进施工建议采用石蜡+机油混合物减阻材料。

关键词：道路工程特长箱涵模型试验摩阻系数

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塔架扣索鞍摩阻系数试验研究

公路 2020年第5期65卷 116-120页

作者：罗小斌秦大燕杜海龙韩玉吴刚刚郑健隗磊军广西路桥工程集团有限公司南宁市530200

塔架作为拱桥缆索吊运斜拉扣挂施工常用的临时设施,针对传统塔架索鞍多采用弧形板索鞍支承扣索,导致扣索摩擦严重、各扣索之间相互缠绕等问题,提出并采用了轮式索鞍设备。为研究轮式索鞍的应用效果,以世界最大跨径拱桥--平南三桥为工程... 详细信息

塔架作为拱桥缆索吊运斜拉扣挂施工常用的临时设施,针对传统塔架索鞍多采用弧形板索鞍支承扣索,导致扣索摩擦严重、各扣索之间相互缠绕等问题,提出并采用了轮式索鞍设备。为研究轮式索鞍的应用效果,以世界最大跨径拱桥--平南三桥为工程依托,开展了塔架扣索平台荷载试验研究,采用智能振弦式压力传感器和绳索张力计等扣索力测量仪器对比分析了弧形板索鞍、钢轮和尼龙轮、七门轮式索鞍和八门轮式索鞍扣索摩阻系数情况,相关研究成果可为大跨径拱桥施工提供借鉴。

关键词：拱桥轮式索鞍传感器绳索张力计摩阻系数试验研究

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预应力孔道摩阻系数测试新技术

施工技术 2017年第9期46卷 39-42页

作者：冯天鹏王栋韩福洲高磊宁夏公路建设管理局宁夏银川750000 中交四公局第五工程有限公司陕西西安710065 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

预应力孔道摩阻系数测试是桥梁工程中关注的重要问题。本研究提出了基于拉脱法的测试技术开展摩阻系数的测试。阐述了拉脱法的测试原理,组装了拉脱法检测设备,介绍了摩阻系数的计算方法。对预应力钢绞线进行分级张拉,每次张拉后采用拉... 详细信息

预应力孔道摩阻系数测试是桥梁工程中关注的重要问题。本研究提出了基于拉脱法的测试技术开展摩阻系数的测试。阐述了拉脱法的测试原理,组装了拉脱法检测设备,介绍了摩阻系数的计算方法。对预应力钢绞线进行分级张拉,每次张拉后采用拉脱法测试张拉端和锚固端的锚下有效张拉力,基于最小二乘法求解预应力钢束与管道壁的摩擦系数和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数。本研究提出的方法规避了每种夹片锚具都需配置2个穿心式压力传感器的问题,在保证测试精度的前提下,有效降低了试验检测费用。测试结果表明:孔道偏差系数为0.001 48,孔道摩阻系数为0.128。

关键词：桥梁工程预应力摩阻系数拉脱法穿心式传感器测试