层状板岩动静拉伸力学特性及破坏模式研究

为探究层状板岩动静拉伸力学特性和破坏模式,以SHPB系统和RMT-150C岩石压力机为研究手段,进行层状板岩拉伸强度和破坏模式随加载率和层理面与加载方向不同夹角变化的规律研究。研究结果表明:随着加载率的增加,不同层理角度下板岩动态拉伸强度均呈现非线性指数增长的趋势;当层理角度θ为0°时,动态拉伸强度处于低强度区间,破坏形式为沿层理面拉伸破坏;当层理角度θ为15°,30°和45°时,动态拉伸强度处于中等强度区间,破坏形式为沿层理面剪切破坏和沿非层理面拉伸破坏;当层理角度θ为60°,75°和90°时,动态拉伸强度处于高强度区间,破坏形式为沿非层理面拉伸破坏。随着加载率的提高,板岩强度各向异性系数N逐渐降低,并趋近于1;当加载率超过600 GPa/s时,拉伸强度主要受加载率的影响;加载率低于600 GPa/s时,层状板岩的拉伸强度受角度和加载率共同影响。

冲击荷载下层状板岩拉伸破坏及能耗规律研究

为探究层状板岩动态破坏机理及能耗规律,通过分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar)系统和高速摄像仪开展了巴西劈裂试验。研究了不同层理角度和加载率下板岩动态拉伸能量耗散规律以及岩体破坏模式、破坏过程与能量耗散之间的关系。通过研究得到如下主要结论:(1)随着加载率的提高,板岩动态拉伸强度和耗散能密度均呈现指数增长的趋势;(2)当层理角度θ为0°时,岩体主要是沿层理面拉伸破坏,破裂面形成破裂带,耗散能低;当层理角度θ为15°时,破裂面为剪切破裂带,而θ为30°和45°是拉剪复合破坏,两者耗散能较高;当层理角度θ为60°、75°、90°时,岩样主要是沿非层理面拉伸破坏,破裂面形成环状和中心起裂两种,耗散能最大;(3)随着加载率的提高,岩体耗散能密度越大,岩体吸收的能量越多,分形维数D值越大,岩体越破碎。

基于影响矩阵法的钢管混凝土拱桥索力优化模型

分析比较了几种计算索力方法的优劣,并且以东海特大桥系杆拱连续梁为例,通过引入影响矩阵法构建了吊杆张拉优化模型,以减少吊杆张拉次数为目标,同时运用有限元分析软件Midas Civil建立了桥梁模型,再对优化模型的可靠性进行了验证。研究结果表明:影响矩阵法的引入有效地减少了吊杆张拉次数,可将吊杆的张拉调整次数缩减为两次,且优化后的吊杆成桥索力与设计值的差值控制在±3%的范围内,满足施工控制要求。

东海特大系杆拱桥拱圈支架拆除结构力学性能研究

为研究拱圈支架拆除顺序对结构力学性能的影响,依托东海特大桥,运用数值模拟,从应力和变形2个方面分析了3种不同支架拆除方案的优劣。结果表明:从拱脚向拱圈中点拆除的方案各截面应力较小,受力较为均匀,但会导致拱圈中点突然产生较大的变形;一次性拆除全部支架会导致拱圈变形过大,截面受力转移比较突然;从拱圈中点向拱脚依次拆除的方案拱圈变形较小,有利于成桥后拱轴线满足设计要求,最终以此作为支架拆除方案。

冲击荷载下饱水板岩拉伸力学特性及能耗规律

为研究饱水状态下层状板岩的动态拉伸力学特性及能量耗散规律,通过压杆直径为50 mm的SHPB系统进行巴西圆盘劈裂试验,研究水、层理倾角及加载率对板岩的动态拉伸强度、破坏模式及能量耗散的影响。研究结果表明:(1)随着加载率的增加,板岩动态拉伸强度及耗散能密度均提高;(2)当加载率低于395 GPa·s-1时,饱水板岩的拉伸强度低于干燥板岩,岩体强度呈现饱水软化现象;当加载率高于395 GPa·s-1时,饱水板岩的拉伸强度高于干燥板岩,岩体强度呈现饱水强化现象;(3)当加载角度θ=0°~15°时,饱水板岩为拉伸破坏;θ=30°~90°时,饱水板岩为拉伸剪切组合破坏;θ=75°和90°时,随着加载率的增加,饱水板岩的动态拉伸强度增幅更快,耗散能及耗散率最高;(4)冲击荷载下饱水板岩的耗散能密度高于干燥板岩。