Stress Analysis of New Type Pre-Stressed Anchor Bearing Plate Combining Stamping with Welding Forming and Its Anchorage Zone

An anchor bearing plate transfers the anchoring force from anchor plate to the concrete and the pre-stress is formed in the concrete structure. Currently, the main type of anchor bearing plate is cast iron. It is brittle during transportation and tension process. This paper presents a new type of anchor bearing plate combined stamping with welding forming. The structure of the new type anchor bearing plate is introduced. The stress states of the anchor bearing plate and anchorage zone under work are studied. Various specifications of anchor bearing plate are studied by ANSYS finite element analysis software following the AASHTO specification. The analysis results are compared with the results of the same type of OVM round-shaped anchor plate. The study results show that the new pre-stressed anchor plates combined stamping with welding forming are feasible and more sturdy which can meet the engineering demand.

预应力锚固体系锚垫板上灌浆孔的研究

在预应力锚固区及其锚垫板的结构设计研究中,为了提高模型分析运算速度,通常简化模型结构而忽略灌浆孔,进而忽略了灌浆孔对预应力锚固区应力分布的影响。本文以设置灌浆孔的锚垫板旋转角度为变量,对铸造型锚垫板上的灌浆孔展开研究,建立2 200 MPa级预应力锚固区模型进行有限元分析,确定锚垫板的最佳放置位置,然后进行锚固区传力试验。结果表明:锚垫板放置在45°位置,锚固区承载力相对较高,锚固区安全可靠。由于灌浆孔的存在,锚垫板应力集中出现在灌浆孔,因此建立拉压杆模型对锚垫板进行结构设计时需忽略灌浆孔。与未设置灌浆孔相比,设置灌浆孔的锚垫板主拉应力最大增加了34.27%,主压应力最大增加了4.81%。螺旋筋主拉应力最大减少了4.16%,Von-Mises应力最大减少了16.83%,锚下混凝土侧表面拉应力最大增加了1.99%。试验结果验证了锚垫板放置在45°位置时2 200 MPa级预应力锚固区结构安全。

分支型主动脉覆膜支架治疗Stanford B型主动脉夹层的临床使用评价

目的基于真实世界的数据多维度评估分支型主动脉覆膜支架治疗锚定区不足的主动脉夹层StanFord B型的安全性、有效性、经济性,为临床的合理使用提供科学依据。方法选取2021年1月—2023年6月在内蒙古自治区人民医院治疗的胸主动脉夹层Stanford B型伴锚定区不足的患者71例。根据腔内修复术手段的不同,分为观察组32例、对照组39例。根据各种方法的相关临床数据,对其围手术期和随访期的主要观察指标、次要观察指标进行统计学分析,对比各组的临床效果。结果两组患者在基线资料、既往史、实验室检查指标情况比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后实验室指标检查、围手术期不利医学事件情况比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组手术安全性大致相似。观察组术中出血量小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组术后即刻效果、术后2月随访情况对比,差异无统计学意义(P>0.05)。使用分支型主动脉覆膜支架治疗有效性优于杂交手术治疗。观察组手术时间、术后住院时间、总住院时间方面明显短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组在住院总费用、医用耗材费用、植入材料费用方面,差异无统计学意义(P>0.05)。使用分支型主动脉覆膜支架治疗经济性优于杂交手术治疗。结论分支型主动脉覆膜支架治疗胸主动脉夹层疾病安全有效,经济适中,且适用范围广,适用于锚定区不足的胸主动脉夹层Stanford B型患者腔内治疗,术后远期效果有待进一步跟踪,真实世界数据有待扩充。

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明:自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6 MPa下降至179.5 MPa,降幅约为10.07%。优化后结构高应力区域峰值应力明显降低,中等应力区域分布较优化前更大,一定程度上改善了结构应力集中现象,验证了该方法的可行性。

过断层巷道围岩失稳破坏机理及控制技术研究

针对过断层破碎带巷道围岩变形大、支护失效难控制、无法保证巷道整体稳定性的问题,以华阳股份新景公司过断层巷道为工程背景,根据断层区的地质特征,分析了巷道失稳破坏机理,提出全锚索支护技术,并进行了数值模拟验证。现场工程实践结果表明,优化支护方案下巷道围岩顶底板移近量为98 mm,两帮收敛量为85 mm,底鼓量为42 mm,巷道围岩的变形得到有效控制,确保矿井的正常安全生产。

协同锚固技术在大采深构造带区域巷道支护中的应用

为有效控制26轨道下山在大采深临近构造带附近时,受到地应力作用产生的巷道变形加剧现象,通过研究分析协同锚固理论,优化支护方案,增加巷道底板施工槽钢+注浆锚索的加固措施,实践表明:采取加固措施后,底板变形移近量为13.4 mm,相较于未采取底板加固措施的31.2 mm,减小17.8 mm的移近量,协同加固方案取得显著加固卸压效果。

基于数值模拟的高边坡加固效果分析

福州市某高边坡削坡后存在安全隐患问题,需要对其进行加固处理并验证加固方案的效果。在对该高边坡进行稳定性分析的基础上,选取一个代表性剖面构建边坡三维网格模型,采用有限差分法分析边坡加固前后在天然工况和暴雨工况下的塑性区和位移量。在天然工况和暴雨工况下,边坡加固后的塑性区面积相比加固前有明显的减少;天然工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为29.6 mm和10.8 mm,暴雨工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为54.9 mm和27.9 mm;坡面6个监测点加固后的位移量相比加固前的位移量均大幅下降。数值模拟结果表明,格构梁加锚杆的加固方案可有效抑制边坡变形,提升边坡整体稳定性。该研究对类似高边坡加固方案设计和验证具有一定参考价值。

断层破碎带巷道变形分析与优化支护设计

断层是煤矿开采过程中常见的地质构造之一,受断层破碎带影响的巷道稳定性差、变形严重。通过对青云煤矿020202工作面运输顺槽YF1断层破碎带的变形特征进行分析,探讨了该断层带裂隙发育的情况,可以得知,其由于少量渗水导致了断层带泥化、承载力下降,从而造成了巷道变形。针对该情况,优化了支护设计,在巷道底板增加了注浆锚索,提高了巷道围岩的承载力和稳定性,不仅保证了工作面的安全生产,而且为后续巷道过断层提供了技术参考。

软岩巷道破坏机理及控制研究

针对软岩巷道大变形问题,以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景。采用理论分析、物理相似模拟和数值模拟相结合的研究方法,研究了软岩回采巷道围岩塑性区演化规律及失稳机理。结果表明:在围岩应力作用下,肩角剪切裂隙带向上发育,形成“蝶形”塑性区。同时锚固拱内外岩层的变形不协调运动易在锚固端形成水平离层裂隙。该离层裂隙与两肩角的剪切裂隙带相互贯通从而造成锚固拱整体失稳。基于此,提出了高预紧力“倒梯形”注浆锚索与普通锚索协同支护技术,并通过数值模型对优化前后围岩控制效果进行了分析,优化后围岩塑性区显著减小,顶板最大下沉量较原方案下降了50.7%,两帮移近量下降了38.2%,有效解决了软岩巷道大变形问题。

高地温水工隧洞围岩塑性区特征及其锚固力学特性分析

为探究高地温下水工隧洞开挖后锚杆轴力分布、不同时间和不同温度下围岩塑性区特征,以新疆某水电站引水隧洞高温洞段为研究对象,以现场监测的温度数据和锚杆轴力数据为基础,基于Dracker-Prager本构模型,采用有限元法对高地温水工隧洞施工期的温度-应力耦合场进行围岩塑性区模拟分析。结果表明,高地温水工隧洞中各锚杆轴力均为拉应力,随时间不断增大,曲线斜率逐渐减小,各锚杆轴力最大处位置有所不同,但各锚杆在第8 d后前端轴力增长明显减缓;随着时间的推移,围岩塑性区向上下扩展,且塑性区厚度增加,塑性应变值逐渐增大;围岩初始温度越高,开挖后洞壁与内部围岩的温差越大,温度应力对围岩塑性区的影响越大;围岩的温度越高,塑性区更容易在拱肩处向围岩深处恶化发展。

某自锚式悬索桥主缆锚固区力学性能

为研究自锚式悬索桥主缆锚固区的应力分布及传力机制,以烟台夹河大桥为例,在桥梁体系转换过程中对锚固区布置测点进行应力监测。随后基于多尺度有限元方法,分别从宏观和局部尺度建立全桥杆系模型和锚固区局部精细模型,依据平截面假定在模型界面处建立控制方程,形成多尺度模型耦合。将关键工况下的测点监测结果与多尺度模型和局部精细模型的计算结果进行对比,并将多尺度模型用于主缆锚固区力学性能分析。结果表明:多尺度模型可有效改善局部模型边界的圣维南效应,与实测值更为相符;锚固区整体以受压为主,主要受力构件纵桥向应力自锚固端向跨中方向呈增大趋势;压重混凝土与钢结构共同受力,使锚固区相应构件的应力分布更加均匀;主缆力首先传递至腹板F1、F2,然后逐步传递至底板,最终各构件受力达到稳定状态。

边坡支护预应力锚杆施工技术分析

文中结合实际边坡实例,分析了预应力锚杆支护工况下边坡应力、位移和塑性区分布模式。结果表明,边坡的高应力分布在边坡滑动面,位移和塑性区主要分布在边坡顶部。同时,文中论述了预应力锚杆的施工关键点,可为类似工程提供参考。

某城际铁路高边坡病害特征及加固措施研究

依托某城际铁路高边坡变形病害工程,通过工程地质、水文地质调查和现场边坡稳定性评价、数值计算等方法,分析边坡发生变形病害原因并提出加固补强方案。研究表明:边坡坡面发育蚀变凝灰岩破碎带,破碎带内局部岩块破碎,带中存在风化呈高岭土化的土状风化物及碎石土,具弱膨胀潜势;坡脚受多方向结构面切割发生楔形崩塌破坏等是引起坡面发生变形的主要原因,现状边坡处于整体基本稳定、局部欠稳定-不稳定状态。提出基于现状边坡的局部加固补强方案,坡面采用承压板锚索加固,边坡平台设钢筋混凝土锚固桩。

丹江口水库特大桥桥塔设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔部分地锚式轻型组合梁斜拉桥,采用梁塔分离、梁台固结的结构体系。综合考虑当地人文特色及山水环境特征,桥塔采用下塔柱内收呈倒八字的H形混凝土结构,两岸桥塔高度分别为194.09 m、199.41 m,塔柱采用D形截面,上、下横梁为单箱单室矩形截面。0~13号、14~24号斜拉索分别采用混凝土齿块、钢锚梁锚固于塔端,桥塔下横梁不设置竖向支座,0号斜拉索提供竖向支承。利用有限元软件对桥塔各施工及运营工况进行计算,并对索塔锚固区钢锚梁局部进行精细化分析,计算结果表明桥塔及索塔锚固区钢锚梁各项力学指标均满足规范要求。

钢锚梁力学性能研究及疲劳分析

以某大跨度混凝土斜拉桥为研究对象,采用ABAQUS/CAE建立混凝土斜拉桥索塔锚固区局部模型,在3种工况下进行受力分析,分别研究夏季地表温度偏高时塔壁节段、正常运营状态时钢锚梁结构和斜拉索断裂时钢锚梁结构的应力分布。通过FE-safe疲劳计算软件分析钢锚梁锚固结构的疲劳寿命。结果表明,采用一侧焊接、另一侧螺栓连接方式时,塔壁外侧升温工况下,索塔拉应力变化不明显;不平衡索力工况下,端部横隔板的应力变化较大;断索工况下,断索侧应力急剧下降,未断索侧应力略有增加。随荷载增加,结构的疲劳寿命呈指数形式降低。超载严重影响结构使用安全,桥梁运营期间应加强结构的疲劳损伤监测。

超高强度预应力体系UHPC锚固区局部受力分析

为探索超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)在超高强度预应力体系中的受力性能,建立有限元模型开展超高强度预应力作用下UHPC锚固区局部受压分析。在优化锚垫板形式的基础上,分析间接钢筋配置、局部尺寸、锚孔间距等因素对UHPC锚固区局部受压性能的影响。结果表明:UHPC应用于锚固区后,为了发挥UHPC材料特性和提高结构性能,应提高锚固区受压控制标准。2400 MPa等级预应力锚垫板质量比普通混凝土锚垫板质量减小了65%。减少间接钢筋配筋率和减小局部尺寸后构件主拉应力增大,主压应力和钢垫板塑性应变无显著变化。锚孔间距增大会改变局部受压区受力状态,构件主压应力、主拉应力和钢垫板塑性应变均先减小后增大。

“高应力锚索+JW型钢棚”联合支护在应力区围岩中的应用

基于经纺煤矿805运输顺槽掘进期间,受构造应力影响,巷道围岩出现严重破碎现象,导致两帮垮落、顶板下沉,原顶板锚杆(索)支护失效率高、支护质量差等技术难题,提出了“高应力锚索+JW型钢棚”联合支护技术。通过实际应用效果来看,采取联合支护技术后,有效控制了断层动压区围岩稳定性,巷道成型率提高至98%以上,取得显著应用成效。

基于塑性区演化的煤柱宽度留设及柔性锚索支护技术研究

沿空掘巷可有效提高煤炭资源回收率,改善采掘接替关系,但存在施工维护难度大的难题。为了提高沿空巷道围岩稳定性并减少煤炭损失量,以布尔台煤矿42108辅运巷为研究背景,通过理论分析确定了巷道塑性区发育特征,建立数值模型综合确定了合理煤柱宽度并进行了工业性实践。研究结果表明:42108辅运巷掘出后在采动影响下具有帮部大变形特征,辅运巷塑性区呈非对称蝶形分布的形态,塑性区发育范围为1.8~2.7 m;结合极限平衡理论及数值模拟认为,煤柱宽度大于30 m时其内部出现明显的应力降低区,有利于巷道维护,同时考虑煤炭资源回收率,确定合理煤柱宽度为30 m;揭示了多次补强支护仍无法有效控制巷道变形量的原因为锚索易拉伸破断,在此基础上提出了柔性锚索支护方案,同时将帮部锚杆间排距减小至750 mm×750 mm,经现场实践后30 d内两帮最大变形量160 mm,围岩控制效果显著。

煤矿综采面回采巷道锚索式超前支护技术应用研究

中国煤矿回采巷道当前的超前支护形式多为以单体液压支柱配合铰接顶梁为主的被动式超前支护,该支护形式工人劳动强度大、危险系数高,难以保障煤炭回采安全和生产效率。针对此,提出了采用锚索主动式超前支护替代单体被动式超前支护的技术思路,以回坡底煤矿112工作面皮带巷超前支护为工程背景,探索锚索式超前支护技术的可行性和适用性。通过现场实测,获取了回采期间皮带巷的矿压显现规律、采动围岩裂隙发育程度,利用数值模拟分析了皮带巷超前支护段围岩应力分布与裂隙演化特征。工程应用结果表明:皮带巷超前段两帮最大移近量为8 mm,顶板最大下沉量为5 mm,锚索受力变化量最大为3 kN;取消了112工作面皮带巷超前支护段大部分单体支柱,单体支柱使用量降低了87.5%。采用的主动式超前支护技术既创新了回坡底煤矿工作面超前支护形式,又大幅节约了超前支护成本,降低了工人劳动强度,改善了超前段作业环境与安全形势,取得了明显的技术经济效益。

切顶卸压沿空留巷方案设计及数值模拟研究

为解决传统长壁全部垮落开采工艺在实际回采期间导致的煤炭资源浪费和煤柱位置应力集中的问题,以山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司15号煤层开采为例,重点对工作面定向预裂切缝参数和沿空留巷支护参数进行设计,并对切顶卸压沿空留巷在回采期间工作面补强锚索、塑性破坏区、竖向应力及变形情况进行数值模拟仿真分析,对切顶卸压沿空留巷开采方案进行评估。