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• 2015年, 36卷, 第1期
  刊出日期：2015-01-10

    

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  掺烧布朗气对轻型车加速过程排放的影响

  王忠, 王飞, 姚康, 刘帅, 赵洋

  2015, 36(1): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.001

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  考虑到布朗气具有内爆及催化等特性,以柴油机轻型车为研究对象,将布朗气引入柴油机进气总管,参与缸内燃烧,以研究布朗气对轻型车加速过程中排放性能的影响．在转毂试验台上,测量了掺混布朗气前后的轻型车NOx,THC,CO排放随整车加速过程的变化情况．结果表明:车速从13 km·h-1加速到27 km·h-1的过程中,NOx体积分数下降4.8％,THC体积分数不变,CO体积分数升高5.6％;车速从23 km·h-1加速到40 km·h-1时,NOx体积分数下降4.1％左右, THC体积分数变化不明显,CO体积分数升高4.0％左右;由40 km·h-1加速到62 km·h-1的过程中,NOx体积分数下降8.1％,THC体积分数降低5.3 ％,CO体积分数降低3.0％．
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  轮毂电动机HEV动力系统设计与仿真

  陈龙, 任皓, 袁朝春, 汪少华, 孙晓强, 李道宇

  2015, 36(1): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.002

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  在传统前置前驱车辆的基础上,设计了一种前轮发动机驱动、后轮轮毂电动机驱动的新型混合动力系统,实现了HEV动力系统结构的简化．根据车辆各部件参数及整车动力性能要求,完成了轮毂电动机的选型并确定了轮毂电动机性能参数,运用ADVISOR2002软件构建了轮毂电动机HEV整车仿真模型,基于模糊逻辑制定了HEV能量管理策略,在NEDC工况下进行了HEV动力性能的仿真．仿真结果表明:在模糊控制策略作用下,所设计的轮毂电动机HEV提升了整车动力性能,改善了系统燃油经济性,提出的设计方案正确合理,可为基于轮毂电动机的HEV设计提供参考．
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  丁醇汽油发动机低温冷启动的排放特性

  姜莉, 储江伟

  2015, 36(1): 11-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.003

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  在点进气道电控喷射汽油机台架上,分别使用汽油、B10和B30这3种燃料在-7 ℃环境温度下,对冷启动过程中催化剂后的常规排放和非常规排放特性进行了研究,利用化学动力学方法,分析了非常规排放物的主要形成途径．结果表明:在冷启动的最初120 s内,随着燃料中丁醇比例的增大,3种燃油的HC排放量和CO排放量逐步减少;每种燃料的HC和CO排放量均是先增加再减少;对于非常规污染物,随着燃油中丁醇体积分数从10％增加到30％,乙烯排放体积分数提高37.0％,甲醛排放量增加67.6％,乙醛排放量增加69.9％,苯排放量减少40.5％,甲烷排放体积分数减少16.0％,乙炔排放体积分数变化不明显．
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  车辆钢板弹簧悬架的有限元模型

  柴山, 郭明, 徐上海, 张强, 刚宪约

  2015, 36(1): 16-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.004

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  基于钢板弹簧悬架的结构与工作特点,研究了钢板弹簧有限元模型应满足的4个基本条件,通过钢板弹簧的刚度试验测得钢板弹簧的刚度,依据此结果设置仿真试验中钢板弹簧的刚度参数．在上述基础上总结和提出了5种不同的钢板弹簧悬架简化模型,利用ANSYS中板壳单元建立了1个完整的载货车边梁式车架有限元模型,通过应用不同的钢板弹簧悬架模型进行只承受竖直载荷的弯曲工况和既承受竖直载荷又承受纵向载荷的制动工况的有限元分析,对比分析了5种模型的优缺点及对4个基本条件的满足情况．结果表明:方案3中等效弧形薄板模型可以有效模拟无副簧的钢板弹簧悬架,而有副簧的模型采用方案5比较适合,二者都能够满足各项基本要求．
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  螺旋桨流固耦合特性的数值模拟

  孙海涛, 熊鹰, 时立攀

  2015, 36(1): 23-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.005

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  基于ANSYS Workbench平台,利用其多场分析功能,采用求解RANS方程的方法,利用CFX求解器对螺旋桨3维流场进行数值模拟,利用有限元求解器计算螺旋桨结构响应,并将有限元求解器的设置输出为结构求解子程序,供CFX计算时调用以实现数据的实时双向传递,从而将流体计算与结构变形计算耦合起来,给出一种求解螺旋桨流固耦合问题的3维数值模拟方法,并通过与试验数据的比较验证了方法的可靠性.设定2种材料特性,对螺旋桨的水动力性能、桨叶变形及应力应变特性等进行了数值模拟.结果表明:材料特性对变形及应变较为显著,弹性桨的变形与应变较刚性桨约高1个量级;变形后的螺旋桨又对水动力性能及周围流场产生影响,弹性桨的推力和转矩均比刚性桨小.
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  黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

  李昌烽, 禹燕飞, 赵文斌, 李明义, 侯金亮

  2015, 36(1): 30-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.006

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  对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线．结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性．
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  荷电液滴吸附细颗粒物的数值模拟分析

  王军锋, 谢立宇, 霍元平, 左子文

  2015, 36(1): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.007

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  为了研究静电湿式除尘中荷电液滴对细颗粒物的吸附特性,考虑了黏性阻力、重力以及静电引力的作用,通过求解牛顿方程获得耦合场下荷电液滴周围细颗粒物的运动轨迹方程,建立了静电力和气动力共同作用下细颗粒物粒子运动的数值模型,模拟2维空间中荷电液滴周围细颗粒物的运动轨迹,给出了不同斯托克斯数以及库仑数下细颗粒物的沉积效率,获得影响荷电液滴吸附细颗粒物效率的主要参数及其作用机制,模拟结果与试验数据较为吻合．结果表明:单个大尺寸的液滴的吸附面积比略高于小尺寸的液滴,而相同气液比下小粒径液滴具有更高的吸附效率,静电湿式除尘对粒径在1到10 μm间的细颗粒物具有最佳的吸附效果．
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  基于空化的机械密封槽腔耦合方式研究

  陈汇龙, 刘志斌, 刘彤, 赵斌娟, 李述林

  2015, 36(1): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.008

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  为了研究机械密封端面槽腔耦合造型对性能的影响,以获得最佳槽腔耦合方式,建立了4个不同槽腔耦合方案和1个无开腔上游泵送密封方案的物理模型和计算模型,利用Fluent空化模型进行内流场计算和分析,并进行试验验证．研究表明:不是任意的槽腔耦合方式都能增强密封环的开启性和稳定性,对于所研究的密封结构和尺寸,相比于未加工微凹腔的上游泵送机械密封环,只有将微凹腔开设在动环坝区时才能够增强密封环的开启性和稳定性,且具有较低的摩擦力;转速越高,合理的槽腔耦合机械密封增强开启性和稳定性的优势越明显．
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  加工番茄籽碰撞接触恢复系数的试验

  王丽红, 冉兵, 坎杂, 李成松

  2015, 36(1): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.009

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  为建立加工番茄籽在加工番茄籽清选装置及排种器中的碰撞接触模型,结合恢复系数的基本定义,采用FASTCAM-10K系列Model 500高速摄像机、自制跌落仪及PC机构建了加工番茄籽恢复系数测试装置,对加工番茄籽的弹性特性进行了测定．试验选择目前新疆广泛种植的加工番茄品种“里格尔87-5”的种子进行研究,采用L12(31×24)混合正交试验研究各相关因素对加工番茄籽恢复系数的影响,结果表明:影响加工番茄籽法、切向恢复系数的显著影响因素为碰撞材料、下落高度和材料厚度．采用L4(23)回归正交组合试验建立了下落高度和材料厚度与法、切向恢复系数的二元线性回归模型．
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  采摘机器人扰动状态下柑橘动态识别

  宁志刚, 程辉, 杨恒, 程雄

  2015, 36(1): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.010

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  为了提高柑橘采摘速度和采摘效率,提出一种采摘机器人在柑橘扰动并伴有遮挡状态下的快速动态识别方法．首先对所采集的两帧图像进行分析,通过颜色空间的选取以及阈值分割,将水果与背景进行分离;其次通过帧间差分法、水平最小外接矩形法、正方形内切圆法将处于扰动状态下的水果标识出来,然后对振荡水果进行识别．试验结果表明:该算法能很好地适应采摘机器人实际工作中碰到的、各种原因引起的水果扰动及遮挡现象;单个扰动水果算法识别时间小于0.4 s．
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  纸钵苗栽植形态对甜菜产糖量的影响

  苏微, 赖庆辉

  2015, 36(1): 59-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.011

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  采用单因素随机区组的方法,研究了甜菜纸筒纸钵苗直立度、露苗高度和埋苗深度对缓苗率、产量、含糖率和产糖量的影响规律．试验结果表明:直立度对缓苗率、产量和产糖量有显著影响,对含糖率无显著影响;当直立度小于30°时,对缓苗率影响显著;当直立度小于60°时,产量和产糖量急剧下降;露苗高度和埋苗深度对产量和产糖量有显著影响,对缓苗率和含糖率无显著影响;当露苗高度和埋苗深度在1～3 cm时,产量和产糖量显著降低．
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  双目立体视觉技术在潜孔钻机钻孔定位中的应用

  吴万荣, 史建, 徐智

  2015, 36(1): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.012

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  为了提高潜孔钻机定位的精度,提出采用双目立体视觉技术获得潜孔钻机定位过程中孔位标识的三维位置信息,用于指导潜孔钻机进行自动钻孔定位．首先利用双目摄像机获取含有孔位标识的图像对,然后采用隶属度函数为梯形函数的模糊阈值分割方法对孔位标识进行识别分割,利用图像的不变矩原理求取孔位标识的质心,并通过三角测量原理求取孔位的空间位置信息．最后,在潜孔钻机试验台上进行了基于双目立体视觉系统的自动定位试验．结果表明,所采用以灰度直方图为基础的模糊阈值分割能够实现对孔位标识有效信息的提取,且定位误差小于25 mm．
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  基于字符串变量的模糊熵算法的改进

  张西良, 靳露露

  2015, 36(1): 70-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.013

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  为了解决样本熵算法缺乏连续性,而改进的样本熵算法即模糊熵算法运算复杂、速度慢的问题,结合模糊熵和样本熵算法各自特点,引入字符串变量代替相空间重构的思想,建立模糊熵新改进算法．选择35名大学生作为被试,分别以样本熵、模糊熵和新改进模糊熵算法计算复杂度参数,进行体现认知功能特征的事件相关电位复杂度分析,3种算法得出的复杂度对比分析表明:模糊熵新改进算法计算结果与样本熵算法和原模糊熵算法均具备一致性,适用于脑电信号特征提取．新改进算法与样本熵算法相比,计算事件相关电位得到的熵值变化幅度更大,更能有效识别被试的认知活动中脑活跃程度;计算长度为1 000的脑电序列一次,平均运算时间只需约2.1 s,较样本熵算法3.2 s,模糊熵算法10.4 s,大大提高了运算速度．
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  Duffing系统线谱值降低的参数选取

  兰朝凤, 陈欢, 张梦, 李凤臣

  2015, 36(1): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.014

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  为确定最优的参数组合以降低Duffing系统的线谱能量值,以单自由度Duffing系统为参考模型,利用4阶RungeKutta法数值分析线性系统与非线性系统的输出动力学特征,分析阻尼参数和非线性参数对系统性能的影响,确定系统处于混沌状态的系统参数．在Duffing系统参数确定的情况下,选周期外激励力对系统进行控制,辅以Lyapunov指数图确定系统处于混沌状态的参数取值范围;根据选取的参数取值范围做系统输出的Lyapunov指数,并根据指数大小选定系统混沌程度强弱的外激励幅值与角频率参数,进而确定线谱经系统后的能量降低值．结果表明,适当调整控制参数可降低单频线谱值．
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  基于预测电流控制的BLDCM转矩控制

  周林阳, 王生捷

  2015, 36(1): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.015

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  为降低无刷直流电动机控制系统的转矩脉动,提出两种基于预测电流控制的电机转矩控制方法．首先根据梯形反电动势特性,通过扩展的派克变换,得到电机转矩与其中一个坐标轴上的电流分量成正比,使得转矩控制等效于电流控制;然后通过对无刷直流电动机数学模型的分析,实时预测电机在不同电压矢量作用时的下一控制周期的电流,通过选择使下一时刻电流与目标电流之间差的绝对值最小的电压矢量施加于电机上,实现了基于120°导通模式的预测电流控制及混合导通模式的预测电流控制．经过实例仿真表明,两种控制方法均能有效地实现对电流、转速控制,并且具有快速的转矩响应和较小转矩脉动．
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  基于改进BCC算法的配电网综合运行优化

  陈继明, 王元元, 孙名妤, 康忠健

  2015, 36(1): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.016

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  研究了配电网综合运行优化问题．将配电网无功优化与配电网络重构联络开关两者相结合,建立了配电网多目标综合优化数学模型．提出了基于改进的细菌群体趋药性算法的配电网综合优化计算新方法,针对算法易于陷入局部最优解的缺点,新算法在基本的细菌群体趋药性算法的基础上引入了动态调整策略、自适应变异算子和混沌搜索机制,改善了细菌寻优速度和寻优效率．利用改进的细菌群体趋药性算法对IEEE33系统进行综合优化,结果表明改进算法可以有效地降低系统有功网损,提高各节点电压,同时也验证了改进算法的可行性和有效性．
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  分区异化织构缸孔表面形貌表征

  康正阳, 符永宏, 尹必峰, 纪敬虎

  2015, 36(1): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.017

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  摘要: 针对激光分区异化织构缸孔技术缺少行之有效的表面表征方法的问题,提出基于分区域表征思想的表面表征体系．该体系表征参数分为4部分:织构区域参数表征分区异化织构方案,珩磨表面参数表征平台珩磨工艺形成的随机表面,形貌参数表征凹腔形貌的几何形态,直径相对误差参数和底部微观不平整度参数表征工艺质量．对上述表征参数进行推导计算,得到推衍参数,包括表征织构表面摩擦学性能的面积占有率参数、深径比参数和表征织构表面储油性能的空体体积参数．采用单脉冲同点间隔多次工艺制备分区异化织构的缸套试样,表征结果表明:上述参数能够准确客观地反映分区异化方案、表面摩擦学性能和织构工艺质量．
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  表面活性剂对土壤中多溴联苯醚的溶出效应

  解清杰, 叶丹, 赵如金, 姚一凡, 白戈

  2015, 36(1): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.018

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  研究了2种非离子表面活性剂(Tween 80和Triton X-100)、2种阴离子表面活性剂(SDS和SDBS)及其组合对土壤中BDE-15的溶出效应,考察了不同质量浓度NaCl溶液对表面活性剂溶出BDE-15的促进作用．研究结果表明:对于单一表面活性剂,质量浓度大于临界胶束质量浓度时对BDE-15的溶出效果明显,非离子表面活性剂溶出效果优于阴离子表面活性剂;非离子／阴离子混合表面活性剂在单一表面活性剂基础上进一步提高了BDE-15的表观溶解度,且混合体系的溶出作用随非离子比例先增大后减小,在非离子与阴离子质量比为7∶3时具有最大溶出能力;添加一定质量浓度NaCl溶液可明显提高混合表面活性剂对BDE-15的溶出效应．
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  承压叠层圆柱的弹性分析

  赵倧, 周叮, 王俊, 刘伟庆

  2015, 36(1): 103-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.019

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  基于弹性理论,对轴向压力作用下的、由不同材料于径向方向上叠合而成的叠层圆柱的受力全过程进行力学分析,以研究轴向荷载作用下圆柱任意位置的应力值和应变值．考虑了三向应力的作用,分别求得每一叠层的弹性力学解,然后通过层间变形协调关系,建立了叠层圆柱从内叠层内边界到外叠层外边界间的递推关系,最后通过内外边界条件可对叠层圆柱内任意点的应力和应变进行求解．以3种不同形式的叠层承压圆柱为例,运用上述理论,对其弹性阶段的承载力进行了分析,该理论由于考虑了不同叠层泊松比所引起的叠层间挤压应力的影响,因而理论计算与有限元吻合很好．
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  考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力

  陈国舟, 周国庆

  2015, 36(1): 108-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.020

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  以围土为均质无黏性土的筒形挡土墙为研究对象,假定达到主动极限状态时筒形墙体周围土体形成直线型滑移面,取滑移面水平微分单元作为分析单元,考虑墙体与滑移面间形成竖向土拱和环向拱效应.根据水平微分单元的竖直向和径向的受力平衡条件,推导得到考虑墙-土摩擦角、环向应力系数和筒形墙体半径的筒形墙体主动土压力计算基本方程,并与现有理论结果及模型试验结果进行比较.结果表明:考虑空间拱效应的计算结果与模型试验结果吻合较好;土压力沿深度非线性分布,主要表现为沿深度先增大后减小的变化规律;土压力与墙-土摩擦角、墙体半径及环向应力系数有关,土压力随墙-土摩擦角及半径的增大而增大,随环向应力系数的增大而减小.
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  基于响应面法的沥青路面剪应力分析

  刘圣洁, 游庆龙, 丛卓红

  2015, 36(1): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.021

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  针对沥青路面内部剪应力过大及抗剪强度不足易导致推移、拥包、车辙等早期病害的问题,以路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比为影响因素,以路面最大剪应力为目标函数,采用星点设计方法建立了路面最大剪应力的二阶响应面模型,对模型进行了精度分析,并对影响路面最大剪应力的因素进行了显著性分析．研究结果表明:通过响应面法建立的二阶模型具有很高的有效性和拟合精度,可以用于路面最大剪应力的分析和预测,并可以提取影响路面最大剪应力的单因素和多因素交互作用;同时,通过响应面法分析能够同沥青路面结构的设计联系起来,更好控制沥青路面的剪切破坏．
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  基于能量法的注浆抬动变形

  陈娟, 徐力生， 徐蒙， 张帆

  2015, 36(1): 119-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.01.022

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  针对大坝注浆时由于压力控制不当导致的混凝土盖重抬动变形甚至破坏等问题，基于最小势能原理，分别建立单孔与多孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的理论计算模型.首先，通过对单孔注浆时的土体与混凝土盖重进行受力分析，建立了单孔注浆时混凝土盖重注浆抬动变形的势能方程，基于最小势能原理推求了单孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的解析解；然后，将模型推广到多孔注浆情形，建立多孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的解析模型，并分析了各注浆参数对抬动变形值的影响；最后，通过实际工程算例，基于ABAQUS有限元分析软件，建立混凝土盖重单孔和多孔注浆时抬动变形的三维有限元分析模型，分析结果与解析解及现场试验数据吻合较好，表明了解析解的有效性.