接头形式与位置对装配式箱涵动力性能影响研究

装配式箱涵相较于现浇箱涵具有施工快速方便、质量高、环保节能等优点,在现代工程建设中广泛应用。基于ABAQUS软件建立5种装配式箱涵有限元模型,通过对比模型损伤云图、滞回曲线、骨架曲线等重要指标,研究了不同接头形式与位置对装配式箱涵动力性能的影响。研究结果表明:各装配式箱涵最大承载力相较于现浇箱涵有不同程度的降低;当接头位置相同时,装配榫接式箱涵较装配圆铰式箱涵的耗能曲线峰值提高约57%,承载力峰值提高约30%;当接头位于底部时,装配榫接式箱涵和装配圆铰式箱涵承载力均大于接头位于中部时,滞回环相对饱满,具有更强的滞回耗能能力。研究成果可为类似装配式箱涵动力性能研究提供借鉴。

中空夹层预制装配式圆形桥墩抗震性能参数分析

为了降低预制装配式桥墩的吊装质量,实现预制装配式桥墩轻量化,提出了基于灌浆套筒连接的中空夹层预制装配式圆形桥墩,设计并制作了缩尺模型,通过拟静力试验对其抗震性能进行了分析。采用ABAQUS有限元分析软件建立了中空夹层预制装配式桥墩的精细化有限元模型,将拟静力试验结果与有限元计算结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性。通过改变中空夹层预制装配式圆形桥墩试件轴压比和墩身中空率,研究不同轴压比和中空率对其抗震性能的影响。基于实际工程中的圆形桥墩,设计了中空夹层预制装配式圆形实桥桥墩,并进行抗震性能分析。结果表明:在往复荷载作用下,随着轴压比的增大,中空夹层预制装配式圆形桥墩抗侧极限承载力有所提高,水平承载力显著增长,位移延性系数下降较为明显,初始切线刚度增幅较大,提高了加载初期墩身抵抗变形能力;通过改变中空钢管的高度可以增大中空夹层预制装配式圆形桥墩墩身中空率,随着墩身中空率的增大,中空夹层预制装配式圆形桥墩更好地发挥了中空钢管变形能力强、刚度大等优势,墩身抗弯承载力显著提高,墩身初始切线刚度明显增大,加载初期桥墩抵抗变形能力有所增强,墩身延性有所降低;中空夹层预制装配式圆形实桥桥墩滞回环较为饱满,具有较高的抗弯承载能力,抗震性能优良;墩身内预埋中空钢管对预制装配式桥墩抗震性能产生积极影响,轴压比和中空率的增大均可显著提高中空夹层预制装配式圆形桥墩的水平抗弯承载力,提高桥墩墩身加载初期抵抗变形能力。

新型阻力环钢筋灌浆套筒连接力学性能研究

装配式桥梁施工技术具有保护环境、降低噪声、提高施工质量和提高施工效率等优点,装配式构件中主要受力钢筋能否可靠连接是保证该预制结构具有良好性能的关键。灌浆套筒连接是装配式结构中钢筋连接的重要方式之一,该文提出新型阻力环灌浆套筒的构造,通过有限元数值模拟分析该钢筋灌浆套筒连接在单向拉伸和往复拉压工况下的工作性能。结果表明:新型阻力环灌浆套筒在单向拉伸工况下各个部件的力学性能符合规范要求;在高应力往复拉压20个循环后总残余变形为0.24 mm,属于Ⅰ级接头,随着循环加载的继续进行,在第10次循环后灌浆料的耗能与刚度降低,灌浆料形成相对稳定可靠的传递荷载的路径,此时灌浆料在拉伸与压缩状态下的第三主应力最大值趋于稳定,灌浆料与钢筋、套筒形成良好的传力组合,钢筋套筒构件整体性能良好。

基于非线性方法的煤矸石路基适用性评价

大量废弃煤矸石作为路基填筑材料,具有降低建设成本、节约土地资源和保护生态环境等多重效益,性质不良的煤矸石填筑路基会造成严重的质量问题。为探讨不同性质煤矸石作为路基填筑材料的适用性,构建了以自由膨胀率、烧失量、CBR值、压碎值、崩解性为指标的评价体系,运用层次分析法确定各指标权重系数,结合可拓评价模型、正态云模型两种非线性方法对比分析了性质不同的煤矸石作为路基填料的适用性。结果表明:可拓评价模型和正态云模型计算的煤矸石路基适用性等级一致,表明两种评价模型的关联性良好,其计算结果合理,后续可结合路基沉降监测数据验证计算结果的可靠性。

地下工程临界支护强度探讨

在地下工程隧道、地铁、矿山巷道支护中因支护强度低而引发人身事故、造成财产损失,或支护强度过剩造成支护成本过高等现象均有存在,在巷道支护设计和施工中,寻求"临界支护强度",实现安全经济是十分重要的研究课题。对支护原理、临界支护强度的概念、方法进行了探讨,并对影响巷道稳定的方法提出了对策。

配置HTRB600E高强钢筋装配式圆形桥墩的抗震性能

为提高预制装配式桥墩水平抗弯承载力,提出墩身内配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩,设计制作基于灌浆套筒连接的配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩试件。对试件进行拟静力试验,分析配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩的破坏形态、承载能力、耗能能力、刚度退化和位移延性等抗震性能指标,并与配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩试件相对比,研究HTRB600E高强钢筋对预制装配式圆形桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:相较于配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩,配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩水平抗弯承载力明显提高,墩身初始切线刚度有所增大,加载初期墩身抵抗变形能力有所增强,耗能能力提高明显,刚度退化速率有所减小。配置HTRB600E高强钢筋对预制装配式桥墩抗震性能产生积极影响,减少墩身塑性损伤,优化桥墩整体抗震性能。

深井巷道锚注补强力学效应及支护参数研究

针对赵楼煤矿5302工作面轨道巷在回采期间围岩控制难题,提出锚注补强措施,并对主要支护参数进行研究。考虑锚固体界面剪胀效应,建立简化的锚固体-围岩界面力学分析模型,推导注浆前后锚固体界面剪应力计算公式,分析注浆后岩体弹性模量、黏聚力、内摩擦角和剪胀角对锚固体界面抗剪能力的影响规律。定义有效加固范围,开展不同长度注浆锚杆浆液扩散性能拉拔试验。研究表明:与注浆锚杆相同距离条件下,普通锚杆锚固性能提高程度整体呈现"下方>左侧>上方"的趋势,距离注浆锚杆1.6 m处;拉拔力提高程度最大为85%,距离注浆锚杆0.8 m处拉拔力提高程度最大为170%;2.5 m注浆锚杆浆液扩散性能优于2 m注浆锚杆,接近3 m注浆锚杆。比选出较为合适的注浆锚杆长度为2.5 m、间排距为1200 mm×1600 mm。在此基础上,开展现场应用对比试验,结果显示试验段围岩平均收敛量比原支护方案下降低54.9%,锚注补强控制效果显著。

软岩巷道掘进期间微震活动特征及稳定性分析

为明确软岩巷道掘进期间围岩变形破坏机制,在梁家煤矿4106材料巷构建微震监测系统,监测围岩破坏情况,分析软岩巷道掘进期间微震活动特征,研究微震活动与巷道收敛变形、支护构件受力的相互关系。结果表明:1)巷道掘进过程中,微震事件矩震级主要集中在-2.770~0.589,微震事件矩震级平均值为-1.5;微震事件分为3个区域,即高密度区域(0~2 m)、中密度区域(2~6 m)和低密度区域(6 m以外)。2)微震事件主要聚集在巷道顶板、肩部和底板,为巷道围岩破裂严重区域。3)微震事件聚集规律与巷道收敛变形、支护构件受力规律具有一致性。研究结果表明利用微震监测系统定量监测围岩破坏情况,结合传统监测技术是可行的,弥补了传统定性分析围岩破坏的局限性。

破碎围岩锚注扩散加固机制研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,高地应力、复杂地质构造和巷道围岩松散破碎现象逐渐增加,锚注作为该类巷道治理中常采用的支护手段,在该类巷道治理中取得良好的控制效果,而锚注浆液的扩散及加固规律作为锚注研究的重要依据,相关研究目前还比较缺乏。本文以巨野矿区千米深井赵楼煤矿为工程背景,通过现场注浆前后普通锚杆拉拔力试验,定义锚注有效加固区,得到锚注有效加固区的陀螺形分布规律。在此基础上,开展不同注浆锚杆布设条件下的数值模拟试验,分析注浆锚杆长度和间排距对锚注加固效果的影响规律,提出基于现场锚注扩散试验和数值模拟研究的锚注支护设计方法,并在赵楼煤矿5302轨道巷破碎围岩锚注支护设计中进行应用,有效控制了围岩变形。

深部高应力穿层巷道变形机制及支护技术研究

针对深部高应力穿层巷道围岩变形控制难题,采用理论分析和数值计算等方法,研究穿层巷道围岩变形破坏机制及支护技术。研究结果表明:1)穿层巷道变形破坏具有不均匀性、非对称性和支护体与围岩的不耦合性,巷道以剪切变形破坏为主,拉伸破坏较少,且拉伸破坏主要集中在巷道浅部围岩。2)穿层巷道处于单一软岩时,巷道变形破坏严重,稳定性差,穿层巷道塑性破坏区主要分布在软岩中,塑性破坏区域沿着交界面增加。3)建立穿层巷道稳定性分析模型,确定不同工况下穿层巷道稳定性等级,提出穿层巷道分区联合支护方案,有效控制巷道变形破坏,提高了穿层巷道的整体稳定性。