中承连续飞燕式钢桁拱桥抗风性能研究

钢桁架拱桥具有构件轻、易于加工、承载力强和运输架设方便的优点,已在公路、铁路设计中得到广泛应用。为了研究大跨度连续中承式钢桁架拱桥抗风性能,指导该类桥梁建造,以长沙市暮坪湘江特大桥为背景,通过桥址风环境分析、结构动力特性仿真分析及风洞试验,获取桥梁结构的抗风性能并检验大桥的抗风稳定性。针对中跨拱肋、中跨主梁及边跨桁架,采用弹簧悬挂二元刚体节段模型,通过风洞试验研究,获取了-12°~+14°不同风攻角下静力风荷载三分力系数,为桥梁风荷载取值提供了依据。同时根据试验结果曲线,中跨主梁、边跨桁梁断面在成桥状态各种风攻角下升力系数斜率均为正,判定主梁及边跨桁架结构均不会发生驰振。结合节段模型弹性悬挂试验,获取主梁结构在成桥阶段及施工阶段最大双悬臂状态,风攻角-3°、0°、3°情况下的竖向位移及扭转角,并依据相似关系将试验风速及所得响应换算至实桥值,以检验主梁的颤振稳定性及涡激共振特性。结果表明,当换算实桥风速高达100 m/s,远高于其颤振检验风速时,主梁均未发生颤振现象,表明该桥在成桥状态下与施工过程中均具有足够的颤振稳定性。在成桥状态或者最大单/双悬臂状态下,桥面设计基准风速34.8 m/s的范围内,各种风攻角情况下均未观察到明显的涡激振动现象。

结合桥梁梁端转角响应的损伤识别研究

基于桥梁转角响应易于获取的特点及桥梁影响线的准静态优势,以桥梁实际影响线精准提取前期研究为基础,提出一种结合桥梁梁端转角响应的损伤识别方法。针对梁式桥,结合实际转角影响线构建损伤定位指标,通过定位指标曲线局部峰值确定损伤位置。依此建立包含损伤信息的基函数,对实际转角影响线进行最小二乘拟合识别曲线系数,实现损伤定量。开展车辆过桥数值仿真研究,在20 m长简支梁模型上设置不同损伤工况,模拟二轴车过桥所致转角响应,考虑行车速度、路面平整度和测试噪声等因素影响,以此进行转角影响线的提取及损伤识别。结果表明,同等情况下损伤程度越大,识别结果偏差越小;相较2处损伤,单处损伤的定位更加准确。开展损伤识别模型试验,在5 m长试验梁不同位置处设置2处损伤,进一步进行损伤定位及定量研究。识别试验梁的损伤位置分别为2.09 m和3.05 m,损伤程度分别为0.31和0.47,均与实际值较为接近。上述研究表明:所构建的未损基函数及损伤基函数包含梁结构完整及损伤特征,结合当前状态下梁端转角响应可实现桥梁的损伤识别;损伤识别结果具备较高精度,可为直接利用梁端转角数据进行桥梁的损伤定位定量提供参考。

水利工程土石方开挖施工技术应用分析

水利工程建设对我国工农业发展以及社会稳定有着深远影响,土石方开挖施工是水利工程的重要组成部分,施工技术的合理运用直接关系到水利工程的总进度。首先阐述了土石方开挖施工技术的概念、特点,随后概述了设备开挖技术、高边坡加固技术、填方技术、环境保护和废物管理技术的具体应用原理以及优势,认为施工单位要充分考虑地质条件、施工环境、设备等因素,选取合理的土石方开挖技术,确保水利工程施工安全、高效。

基于FLAC3D的地震作用下边坡动力稳定分析

为进一步研究在地震作用下的边坡动力稳定,以某边坡为例,基于FLAC3D对该边坡在地震作用下的动力稳定进行全面分析,分析了其在地震作用下的加速度响应、位移响应和结构面屈服响应,并分别采用平均时程安全系数法、拟静力法和动力强度折减法求解边坡潜在的3个块体在地震作用下的安全系数,结果表明:相对位置较高、结构面相交处、地形变化幅度较大的区块,在地震作用下的加速度响应更加明显;位移响应一部分随着地震加速度呈现周期性的变化,另一部分随着地震作用而逐渐累积增大,主要位移变化方向与加速度输入方向一致;潜在滑块的位置越高、结构面抗剪强度越低,在地震作用下的变形和位移越大,稳定性越差;潜在底滑面以剪切屈服破坏为主,其他结构面以张拉屈服破坏为主;对于具有明显潜在滑动面、可明确潜在滑块的岩质边坡,采用平均时程安全系数法、拟静力法和动力强度折减法计算地震作用下边坡的安全系数结果基本一致。为防治地震导致的滑坡等次生灾害提供了一定的理论依据和技术支撑。

抗滑桩设计参数对剪力和弯矩的影响

为优化抗滑桩的设计,文章以某边坡为例,基于FLAC3D对抗滑桩的桩长(锚固深度)、截面长度、截面宽度和桩间距做出改变,分析这些设计参数对剪力、弯矩的影响,结果表明:抗滑桩的桩长(锚固深度)、截面长度、截面宽度和桩间距的改变对最大剪力、最大弯矩发生的位置影响很小;对剪力、弯矩的大小和分布的影响呈现出一定规律性。该研究为抗滑桩的设计提供了一定的理论依据和技术支撑。

石灰改良砂土渗透特性研究

【目的】改善砂土结构松散、抗渗性差的特性。【方法】采用石灰作为改良剂,对不同掺灰量(0%、5%、8%、12%、15%)下的砂土进行室内渗透试验,研究改良砂土的渗透特性变化规律,并建立改良砂土的渗透模型。【结果】研究表明:石灰掺量与改良砂土最大干密度呈负相关,与最优含水率呈正相关;改良砂土饱和渗透系数随掺灰量增加先逐渐减小,再反向增大,12%石灰改良砂土渗透系数最小;改良砂土的石灰掺量与渗透系数呈二次函数关系。【结论】在渗透性满足要求的情况下,考虑经济成本,建议改良砂土最优掺量为8%。

岩体等效变形参数研究

岩体变形参数的确定对岩体稳定性模拟至关重要.提出了确定规则裂隙和不规则裂隙岩体等效变形参数的一种模型,探讨了岩体等效变形参数的规律.通过对不考虑渗流-应力耦合时岩体等效变形性能的研究,可以发现岩体的等效变形参数不仅与各组结构面的几何形态、结构面变形参数、岩块变形参数等有关,而且与不同组系结构面间的交切形态有关.岩体的REVs具备以下几点规律:首先REVs具有多尺度效应和不确定性.其次,REVs与结构面各几何形态要素之间有如下关系:平均迹长越大,平均间距越小,方向角的方差越大,结构面分布越凌乱,REVs的取值越小.REVs与岩块、结构面变形参数之间有如下关系:结构面变形参数与岩块变形参数的差异程度对REVs的取值没有明显影响,但是不同组系结构面或是同一组中的各条结构面,其变形参数差异越小,REVs的取值将越小.

干湿循环条件下岩石蠕变本构模型研究及应用

库水位周期性涨落使库区边坡岩石反复经历干湿循环过程,岩石蠕变特性发生显著变化,直接影响边坡稳定。针对干湿循环条件下岩石蠕变特性,将非线性阈值元件与西原模型串联,建立了考虑干湿循环作用的岩石蠕变本构模型。将该模型嵌入FLAC 3D分析程序中,并用于锦屏一级水电站左岸边坡蠕变分析。研究结果表明:提出的非线性蠕变本构模型可以准确描述岩石蠕变的全过程,通过二次开发分析程序能准确计算岩石蠕变位移,将其用于模拟分析不同干湿循环次数下边坡蠕变效果良好,能直观给出边坡蠕变位移显著增大区域的位置和范围,可为采取合理工程措施以保持边坡稳定及保障库坝运行安全提供参考。

混凝土桥梁荷载试验短期黏弹性力学行为研究

针对混凝土桥梁结构在短期荷载作用下的黏弹性力学行为,提出基于黏弹性本构的桥梁变形分步式数值计算方法。基于数值仿真计算研究本构模型以及黏性与弹性材料体积比等因素的影响,对比同等荷载静力试验与移动荷载试验的桥梁结构黏弹性荷载效应。结合实际桥梁开展试验,实测混凝土桥梁结构短期徐变规律及变形恢复特点。研究结果表明:混凝土桥梁短期徐变效应不明显,在现有静力试验规范规定时间内,徐变量仅占弹性变形的4%;加载、卸载完成初期有明显的徐变和恢复变形,随着时间推移,其变化趋于平缓;静力荷载效应与准静态移动荷载作用效应十分接近;在评价桥梁荷载效应时,静力加载与移动荷载加载方式具有等效性,两者引起的荷载响应相差0.53%~3.19%。

考虑水软化-化学风化作用的岩石单轴压缩试验离散元模拟

西南地区以岩石地形为主,较为潮湿。而岩石在工程长期运行中,会受到水和化学风化作用的影响,分别表现出软化、强度降低以及力学性能劣化的特性。因此研究岩石在水、化学风化作用影响下的力学性质极其重要。本文采用离散单元法(DEM)模拟水软化-化学风化因素作用下岩石的单轴压缩试验,得到应力应变曲线以及破坏后微观信息图,从宏微观角度分析岩石受水、化学风化作用下力学性质,破坏模式的变化。模拟结果表明:随着岩石饱和度的增加,岩石的峰值强度、弹性模量不断减小,破坏模式由压剪扭破坏为主逐渐转变为拉剪扭破坏为主;随着化学风化程度增大,岩石峰值强度也随之减小,脆性破坏特征越来越不明显,与室内试验结果相吻合。

基于当前多影响线信息的超静定梁损伤识别方法

针对超静定、变刚度梁损伤识别问题,提出基于当前状态多影响线信息的损伤识别方法,研究超静定梁式结构的影响线特征、局部损伤对梁应变影响线和挠度影响线的影响。基于实际应变影响线识别梁边界条件,以此构建损伤指标曲线,并根据其局部峰值点定位梁局部损伤。在此基础上建立包含损伤信息的基函数,对实际挠度影响线曲线进行最小二乘拟合计算,识别提取桥梁局部刚度折减信息即损伤定量化。开展移动车辆过梁数值仿真,结合数值计算响应进行损伤定位及定量研究。研究结果表明:所提出的损伤定位和定量方法不需要结构未损状态下的信息作为参考;当局部刚度折减量α介于0.1~0.5之间时,损伤检测结果均具有较高精度,从而验证了本文基于多影响线信息进行梁式结构损伤识别方法的正确性与可行性。

基于实际影响线的移动车辆过桥动力放大系数计算方法

通过分析现有桥梁动力放大系数(DAF)计算方法的特点和不足,提出一种基于实际影响线的DAF计算方法。首先,从移动车辆荷载作用所致的桥梁动力响应中提取桥梁测点实际影响线;然后,引入轮胎-路面接触力分布模型,结合车轴信息并采用影响线叠加重构桥梁准静态响应;最后,提取桥梁最大静力响应并以此计算DAF。开展移动车辆过桥数值仿真,对比研究波峰-波谷法、低通滤波法和本文基于实际影响线DAF提取方法对桥梁最大静力响应及DAF的计算差异。研究结果表明:基于实际影响线重构法提取的桥梁最大静力响应恒定,行车速度和路面状况的改变对车辆作用下桥梁最大静态响应值提取无影响,与实际情况相符;与现有桥梁动力放大系数计算方法相比,本文方法所得DAF更加精确、合理可靠。

基于GDS的非饱和土强度三轴试验研究

地球上大部分表层土都处于非饱和状态,岩土工程中经常会碰到非饱和土强度问题。由于吸力的影响,非饱和土的力学性状与饱和土有着很大的差异。应用GDS三轴仪来研究某高心墙堆石坝填料非饱和土的强度特征。结果表明:其强度在低吸力范围内,与吸力基本呈线性增长关系,验证了非饱和土的双变量强度理论的适用性;并得到了非饱和土抗剪强度参数φb约为10.1°。

基于空间滑动面理论的Lade-Duncan模型改进

应用空间滑动面原理改进了Lade-Duncan弹塑性模型的屈服准则及破坏准则，建立了基于非关联流动法则的改进Lade-Duncan弹塑性模型，模型参数可通过常规三轴试验获取。利用潍坊中南部平原地区某深基坑持力层的粉土UU三轴试验结果，验证了改进Lade-Duncan模型对粉土试样的适应性。改进模型较Lade-Duncan弹塑性模型能够更好地反映持力层粉土的（σ1-σ3）—ε1关系，以及应力路径的相关性与剪胀等特性。改进弹塑性模型可为该地区高层及超高层建筑粉土地基变形计算创造有利条件。

公路桥梁动力放大系数合理值及影响因素研究

移动车辆作用下桥梁荷载效应和动力放大系数同时取最大值的概率很低,重量较轻的单个车辆荷载行驶过桥时即使产生较大的动力放大系数也不具参考性。准确获取反映桥梁结构实际状态的动力特征参数,可指导优化桥梁设计阶段动荷载系数选取,同时还可为桥梁运维阶段策略实施提供数据支撑。提出桥梁动力放大系数合理值(Reasonable Dynamic Amplification Factor,RDAF)的概念并定义其计算方法。通过获取与设计荷载相当的多车辆荷载任意行车工况下桥梁动、静力响应,将一系列多车辆荷载作用下最大动力响应和静力响应之比定义为桥梁RDAF。以简支梁桥为例,从准静态响应趋势、动力响应项、不平顺附加项等角度推导移动车辆荷载作用下桥梁动力响应近似解析解。结合数值算例,计算分析既有桥梁的RDAF,并从荷载等级、行车速度和桥面平顺性等方面进行影响因素研究。研究结果表明:桥梁RDAF主要受桥面平顺性、桥梁限行速度等因素影响;平顺性较好情况下的桥梁RDAF与设计规范规定的动力放大系数值基本一致;平顺性变差时则需通过限速或限载至合理范围来保证动态荷载效应在允许范围内。研究表明桥梁RDAF是桥梁状态的固有特征参数,桥梁结构RDAF反映其实际运营状态,该指标参数可为桥梁限载、限速、路面铺设等管养措施的实施提供指导和参考。

考虑水软化作用的非贯通共面节理岩体直剪试验的离散元分析

水软化作用会使得岩体内的胶结物溶解、腐蚀,引起节理岩体宏观力学特性的劣化。为探究水软化作用对节理岩体力学特性的影响机理,本文将考虑水软化、化学风化因素的岩石微观胶结接触模型引入到离散元中并模拟了非贯通共面节理岩体的直剪试验,根据得到的剪应力-应变曲线、胶结破坏数-位移曲线以及破坏后的微观信息,从宏微观角度分析了不同饱和度下法向应力及节理连通率对节理岩体力学性质的影响。模拟结果表明:在同一饱和度时,节理岩体的峰值剪应力与法向应力的关系满足摩尔库伦定律,饱和度的增长对岩体剪切强度的影响主要是使节理面及岩桥的黏聚力降低。节理岩体的破坏以岩桥与节理面的贯通为标志,在岩桥区域产生张裂缝及贯通的剪切裂缝,且拉力链主要集中在岩桥区域。

地震作用下地下厂房混凝土衬砌结构稳定分析

针对混凝土循环荷载作用下的率相关性和疲劳损伤特性,提出考虑拉、剪损伤各向异性的混凝土动力本构模型,并推导出损伤变量动态演化方程;针对围岩与衬砌动力相互作用特点,提出考虑围岩与衬砌非连续变形的显式动力有限元积分方法;由此,构建地下厂房混凝土衬砌结构动力响应分析方法,并将该方法应用于映秀湾水电站地下厂房抗震稳定计算。衬砌结构各部位在地震下处于同步震动状态,其中衬砌顶拱应力和位移波动幅度较大;主厂房衬砌顶拱与边墙最大相对位移达到1.6 cm,说明主厂房发生了较为明显的结构变形;衬砌结构损伤区主要分布在顶拱处,其中拉裂损伤造成的损伤破坏较为严重;围岩对衬砌结构的约束作用有助于衬砌结构的抗震稳定性。应用上述方法所得的计算结果较为合理地反映了衬砌结构动力响应特征,可为地下厂房混凝土衬砌结构抗震设计提供参考。

岩石质量指标RQD的应用问题

该文针对目前存在的对RQD应用前提和条件的认识忽视及其岩体完整性评价中存在的局限性的分析 。

浅议青龙山小流域节水示范区建设与SIDD管理模式的引入

东海县丘陵山区青龙山小流域节水示范区的建设和实施SIDD管理模式,尤其是对节水技术和良种果树的推广,促进了高效农业的可持续发展,取得了经济、社会、生态、和节水效益四丰收。

考虑节理岩体强度各向异性的最危险滑动面搜索

针对实际岩体中节理裂隙的分布特征,为了找准岩体破坏性滑动面的位置,在考虑节理岩体强度各向异性的基础上,提出了重力坝坝基滑动面自动搜索算法,并基于ABAQUS和FORTRAN平台,开发了针对有限元分析结果的重力坝坝基滑动面自动搜索程序。该程序由有限元结果导入、滑动面搜索2个模块组成。采用该算法,对坝基基岩中含有不同节理裂隙分布特征的重力坝在地震动荷载作用下的深层滑动面进行了实例验证。结果显示,该搜索方法得到的滑动面同有限元法得到的屈服区相吻合,证实了该滑动面搜索程序的可行性和可用性。