土-岩组合地基变截面锚杆承载性能与机制研究

以山区输电线路工程为背景,针对实践中广泛遇到的上土下岩二元层状地基,提出了一种变截面锚杆技术,其原理为通过增大上覆土层中锚杆的截面积,达到充分利用上覆土层和下部岩层承载力的目的。为检验变截面锚杆的性能,采用现场真型试验和数值模拟相结合的手段,探讨了其承载力提升机制,分析了不同因素对承载特性的影响规律。研究表明,较等截面锚杆,变截面锚杆的上拔、下压以及水平承载力均有所提升。其中,水平承载性能提升效果最显著。场地覆土层厚度对锚杆上拔承载力影响较大,对下压和水平承载性能影响较小。场地地形坡度对锚杆水平承载性能有较大影响,二者呈负相关。此外,“上拔荷载+水平荷载”模式下,变截面群锚基础的承载性能优于等截面群锚基础和传统复合基础,且具有土方开挖量小以及更适用于斜坡地形的优点。研究成果可为该新型基础的推广应用提供技术支撑。

新型装配式可调电缆支架的承载力特性试验研究

为解决圆形隧道内电缆支架安装困难的问题,提出一种新型的装配式可调电缆支架形式,并对该新型支架的承载力特性展开试验。研究不同角度工况下(0°、-45°和45°)支架的承载力特性分析,考虑支架长度、横担高度和宽度、斜撑直径和水平螺栓规格等对支架承载力特性的影响,研究其变形特征、荷载位移曲线特征和典型部位应变发展规律,同时开展新型支架承载力特性的非线性数值模拟分析,在此基础上提出该新型支架的承载力计算理论及设计方法。结果表明:支架的典型失效模式为斜撑整体失稳破坏,并伴随横担受压侧弯扭变形;支架的竖向刚度和极限承载力随调节角度的增加而下降,在45°工况下达到最小,而支架横向承载力特性受调节角度的影响较小,因此45°工况被视为最不利工况;新型电缆支架体系受力合理,具有足够的强度、刚度和稳定承载力,可应用于工程实践。

悬空海缆抛石试验方法研究

受海洋冲刷以及海底地质活动等因素影响,海底海缆的部分位置会发生悬空现象,抛石填埋法是常用的治理方法之一。然而,在抛石过程中海缆易受到冲击从而导致出现不同程度的损伤甚至破坏。为了评估海缆的受力和表面损伤情况,该文开展了悬空海缆抛石试验方法研究。首先,搭建原型抛石试验平台,利用应变片与力传感器等多种测量方法测量悬空段海缆的受力状况,通过搭建不同的试验工况分析不同石块尺寸、抛石高度等参数对海缆响应的影响。结果表明,海缆所受的最大张力与石块粒径大小以及抛石高度均呈线性关系,而海缆表面损伤状况几乎不受二者影响。该文可为海缆抛石填埋方法的实际使用提供理论支持。

基于神经网络算法的经济型导管架结构冰振响应预测研究

在寒区海域,海冰可能引起经济型导管架结构的剧烈冰激振动,准确、快速的冰振预报对海上结构物的安全运维至关重要。搭建了经济型导管架结构冰振风险预警模式,通过建立冰况与环境信息之间的非线性关系,提出了一种结合气象预报、现场监测技术和反馈型神经网络的经济型导管架结构冰振风险短期预测方法。基于渤海某海域2013—2014年、2017—2018年和2018—2019年冬季实测冰振数据,实现了海上柔性平台的短期极值冰振预测。结果表明,相比统计模型,建立的冰振预测模型考虑了来冰方向差异对经济型导管架结构振动响应造成的影响,避免了数值分析中海冰荷载与结构模型简化的不确定性。应用Elman神经网络构建的冰情环境-平台极值冰振响应预测模型平均预测误差小于20%,满足工程应用需求。

基于欧拉旋转变换的输电线路斜柱基础作用力系转换研究

斜柱基础与直柱基础相比,具有下压力或上拔力增幅不明显、水平力大幅下降的特点,因此在输电线路上得到了广泛的应用,故斜柱基础作用力的正确转换是斜柱基础设计的关键。本文首先结合空间力系法和立体解析几何,推导正侧面坡度相等时的斜柱基础作用力转换方法;其次,根据正侧面坡度不同时,结合欧拉旋转变换原理和计算机图形学,建立一种斜柱式立柱基础作用力的转换精确方法,能准确得出斜柱基础的受力特性;最后,选取110 kV~1000 kV典型铁塔基础作用力进行对比分析,得出重要结论。本文提出的斜柱基础作用力的转换方法,可作为斜柱基础计算和设计的一种参考。

输电线路基础作用力取值探讨

通过搜集历年来相关规程规范、文献的规定,梳理了基础作用力的历史沿革,结合风洞试验结果,针对输电线路基础作用力取值开展了研究。结果表明,行业中设计人员习惯描述的“杆塔作用力”与“基础作用力”两者并没有区别。因此建议不再提“基础作用力”的概念,统一为“杆塔作用力”,并对基础安全系数进行调整,调整前后维持基础的安全度水平基本不变。

输电塔原状土基础抗拔承载力理论计算

基于极限平衡法和Mohr-Column屈服理论,采用规范推荐的破裂面方程,通过公式推导,提出了一种计算输电线路原状土扩底基础抗拔承载力的理论分析方法。通过室内试验和现场测试结果进行验证分析,并与目前规范计算法和相关文献理论计算值进行了比较,证实所提计算方法与试验和其他算法具有较好的吻合性,并且能相对准确地计算输电线路原状土基础抗拔承载力大小。

基于FLAC/Slope模拟分析输电线路塔位边坡的开挖稳定性

塔位边坡的稳定性是输电线路基础设计考虑的一项重要内容。基于强度折减理论采用FLAC/Slope软件建立了输电线路典型塔位边坡的有限元分析模型,数值模拟了塔位边坡分步开挖施工过程,对各施工阶段的稳定性进行了评价分析,特别考虑了边坡稳定系数随边坡开挖步的变化规律。结果表明塔位边坡的坡脚或坡体分层处存在较大应力集中,且施工开挖步是影响边坡稳定系数变化的重要因素。

山区输电线路塔位边坡治理方法及技术经济分析

针对目前山区输电线路铁塔塔位边坡的特点,总结输电线路工程中常见的塔位边坡主要处理措施,包括工程治理、生物治理,对相应方法的适用范围和优缺点进行了比较分析,提出了合理的环保设计建议。

输电塔原状土基础剪切法抗拔计算中系数A_1和A_2的取值

为解决目前输电塔原状土基础采用剪切法抗拔计算中系数A1和A2的取值问题,依据土力学理论建立抗拔土体极限平衡方程,基于Mohr-Coulomb屈服准则,推导剪切法抗拔计算中系数A1和A2的理论计算公式。重点探讨系数A1和A2的取值特征及其随内摩擦角准和基础深宽比H/D的变化规律,通过与规范(DL/T5219-2005)和技术导则(Q/DG2-T03-2007)送审专题报告进行对比分析,讨论了抗拔承载力计算可能存在的问题,得到一些关于系数A1和A2的取值结论,可为工程设计提供参考。

山区输电线路的环保设计和措施研究

环境保护在输电线路工程中的重要性日益突出,本文研究并总结了山区输电线路环保设计的若干理念,主要结论如下:优化铁塔长短腿的极差设计,为基础配置和选用提供更大的空间;因地制宜选择性地设计特殊的塔型(如小根开铁塔、跳线上绕塔、Z型边坡塔、三角形断面塔等),可满足山区工程实际需要;优先选用原状土基础和新型环保基础型式;长短腿与不等高基础配合塔脚架使用可最大限度减少开方,建设性提出了几种适宜的塔脚架方案;山区塔基边坡推荐优先采用生态或综合护坡方案。

输电铁塔岩石锚杆基础锚固深度的理论计算及探讨

锚固深度的合理选取是输电铁塔岩石锚杆基础设计的一项关键内容。基于荷载传递机理建立锚杆受力平衡微分方程,推导出输电铁塔锚杆基础充分考虑岩体特性时锚固深度的理论计算公式。基于此,通过引入岩体软弱性系数η,考虑不同岩体特征情况下的锚杆基础进行数值计算分析,给出了相应的锚固理论深度建议取值。

杆塔基础抗拔设计埋深的简易计算方法

提出一种输电杆塔基础抗拔设计埋深的简易计算方法,并借助Matlab软件中的fzero函数进行了验证,结果表明该方法正确可行,且较为简单,能方便工程使用。

锚杆基础在特高压线路工程中应用的几点建议

锚杆基础具有"资源节约、环境友好"的特点,在特高压直流线路工程中已逐渐从试用迈入推广应用的阶段。对±800kV向上线、锦苏线、糯扎渡送电广东等特高压直流工程中应用锚杆基础的技术和经济效益展开较详尽的数据分析,结合已有成果关于锚杆基础的应用实践提几点建议(包括锚固长度、粘结强度参数、水平承载力等),可供后续同类工程参考和借鉴。

特高压交流单回路小根开直线塔的设计研究

对特高压交流小根开铁塔ZBC2910Z进行建模计算及优化设计,寻找其合理的塔身坡度,分析了其优化布置后的受力及变形特征。采用ANSYS软件建立了酒杯型小根开铁塔ZBC2910Z的三维数值模型,研究了其典型呼高的动力响应特征。通过技术和经济分析论述了小根开铁塔具有良好的地形适应性和特高压工程中应用可行性。

输电铁塔基础基柱考虑土抗力时内力的计算分析

基柱内力的计算分析是输电铁塔下部基础设计一个重要的环节。基于刚性桩和弹性桩不同的受力和变形特征,本文简要阐述了水平受荷桩的计算理论,分别探讨了上述两类桩内力的计算分析方法,并重点对刚性基柱考虑土抗力时内力的计算公式进行了重新推导,发现规范中给出的相应计算表达式存在一定的不合理,从而得到更正的计算公式,这一公式目前已应用于架空输电线路基础设计技术导则中。

列车交通荷载作用下软土路基的长期沉降

通过2.5维有限元结合薄层单元方法,建立了列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的3维分析模型,求解不同运行速度列车荷载作用下路堤下卧层地基中动偏应力的分布,结合软黏土在循环荷载作用下的累积塑性应变理论,建立了路堤下卧层地基在列车运行荷载作用下长期动力附加沉降的计算方法。在此基础上采用瑞典X2000高速列车的实际轨道和地基情况进行了计算,分析了长期沉降随时间的发展过程及其在地基中的分布规律,特别是考虑了列车运行速度对路基沉降的影响。

大跨越输电塔-线体系的风控效果研究

本文研究了大跨越输电塔-线体系风控效果的敏感性和橡胶铅芯阻尼器的实用性,从橡胶铅芯阻尼器的变形、刚度和阻尼各自的减振效果等方面验证了阻尼器的风控效果。研究表明:阻尼器控制后大跨越输电塔-线体系的位移响应均大幅降低;各风向角动风作用下均会引起大跨越输电塔-线体系的横线向和顺线向振动;同时,位移响应的最不利风向角与内力响应的最不利风向角不一定相同。塔高和输电线张力均会影响大跨越输电塔-线体系的横线向与顺线向的位移和加速度响应和风控效果。在设计风速下,安装于优化位置的橡胶铅芯阻尼器均能正常工作,其刚度和阻尼对大跨越输电塔-线体系的风控效果均有贡献,阻尼发挥了主导作用。

海底电缆抛石堤坝洋流稳定性的试验研究

依托琼州海峡海底电缆抛石工程,以重力相似准则进行抛石极限稳定性的水工物理模型试验,获取块体稳定重量、抛石坝形状、抛石级配等极限设计参数。结合试验结果,对抛石块体重量、抛石坝形状等参数进行分析,提出了海底电缆抛石保护的若干设计建议并用于工程实践。

基于剪切法分析输电塔原状土基础的抗拔极限承载力

根据土力学理论建立抗拔土体极限平衡方程,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用规范推荐的破裂面方程,推导了输电塔原状土基础抗拔极限承载力的理论计算公式。重点探讨剪切法中计算系数A1和A2的取值特征,及其随内摩擦角Φ和基础深宽比H/D的变化规律,通过与规范(DL/T5219-2005)和技术导则(Q/DG2-T03-2007)送审专题报告进行对比分析,讨论了抗拔承载力计算可能存在的问题,得到关于系数A1和A2的结论可为工程设计提供参考。