Mechanical response of bridge piles in high-steep slopes and sensitivity study

The bridge piles located in high-steep slopes not only endure the loads from superstructure, but also the residual sliding force as well as the resistance from the slope. By introducing the Winkler foundation theory, the mechanical model of piles-soils-slopes system was established, and the equilibrium differential equations of pile were derived. Moreover, an analytic solution for identifying the model parameters was provided by means of power series method. A project with field measurement was compared with the proposed method. It is indicated that the lateral loads have great influences on the pile, the steep slope effect is indispensable, and reasonable diameter of the pile could enhance the bending ability. The internal force and displacements of pile are largely based upon the horizontal loads applied on pile, especially in upper part.

Research on Effect of Heap Loading on Deformation and Mechanical Properties of Bridge Double Pile Foundation on Steep Slope

In order to analyze the deformation and stress characteristics of the pile foundation on the slope, this paper uses the finite element software Abaqus for numerical simulation. The displacement and stress data of pile under different working conditions (the combination of heap load and vertical load and horizontal load and inclined load) were collected;the distribution of pile displacement, axial force and bending moment were analyzed. Simulation results show that: slope top loading has little effect on vertical displacement; when the heap load exceeds 200 kPa, the horizontal displacement is greatly affected. Pile axial force decreases with pile burial depth;pile lateral resistance plays a more adequate role in the rock and soil layer. The bending moment of double pile foundation is positive at the top and negative at the bottom. Applied oblique load has obvious p-Δ effect.

超高钢混风电塔筒液压导向系统研究

为了更加高效的利用高空风能,作为绿色清洁能源之一的风力发电,朝着风电机组单机容量越来越大、承载基础的塔筒建设高度越来越高的趋势发展。传统锥筒式全钢塔筒逐渐被预应力混凝土-钢组合塔筒所取代。预应力混凝土-钢组合塔筒兼具混凝土塔筒及钢塔筒两者的优势,具有承载力高、稳定性好、运输施工维护方便、建设成本低等特点,以适应较高高度风电场的需求,代表了未来风电塔筒结构发展的方向。由于高空风载荷大、风电机组的偏心载荷大等不利因素,导致提升过程中产生大弯矩和扭转的工况。因此,导向问题已成为预应力混凝土-钢组合塔筒建设中需要首先解决的技术难题。针对这一难题,创新研制了超高钢混风电塔筒导向液压系统,结合传感检测和智能控制算法,克服上述不利因素,依次将混凝土内塔筒和中塔筒提升到位,高质量地实现了国内陆上最高的国家电投鲁阳170 m高的风电钢混塔筒的安装。

小净距隧道洞口抗震设防研究

为明确净距与岩体等级对隧道洞口段抗震设防长度的影响规律,以云南玉溪宝山高陡边坡段小净距隧道为工程依托,利用FLAC3D有限差分软件建立小净距隧道数值模型,根据室内力学试验确定模型参数,以校正后的汶川地震波作为震动荷载输入,针对震动荷载作用下隧道洞口段围岩稳定性进行分析,探明隧道围岩与支护结构在不同工况下的动力响应特征,进一步确定合理的隧道抗震设防长度。研究结果表明:同一净距条件下,围岩等级越高,衬砌结构位移及轴力、应力的响应值越小,反之亦然;宝山隧道最不利工况条件为Ⅴ级围岩、0.5B净距,在震动荷载作用条件下,隧道峰值位移最大值为62.5 cm,衬砌轴力最大值产生于左、右拱脚处,洞口段峰值达1320 kN,位移曲线下降率升高临界点最大值为78 m(6.0B),最终确定宝山隧道洞口合理设防长度为78 m。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

偏心率对工字型CFRP-高强圆钢管高强混凝土短柱力学性能的影响

目的研究偏心率对内置工字型CFRP型材的高强圆钢管高强混凝土短柱力学性能的影响。方法利用ABAQUS有限元软件建立了工字型CFRP-高强圆钢管高强混凝土短柱模型,分析不同偏心率下构件的受力-变形关系、各材料分担荷载以及应力发展,探究混凝土强度、钢材屈服强度、含钢率和CFRP型材对组合柱力学性能的影响。结果随着偏心率的增大,构件延性提高,初始刚度与极限承载力降低,且降低幅度减小,偏心率与极限承载力呈非线性关系;偏心率越小,加入CFRP型材对组合柱承载力的提高越显著。结论偏心率越大,混凝土强度的利用率越低,钢管力学性能发挥越充分。偏心率小于0.328时,建议采用增大混凝土强度的方式增加构件极限承载力;偏心率大于0.328时,建议采取增大钢材屈服强度和含钢率的方式增加构件的极限承载力。

石头梅露天煤矿南帮边坡失稳因素及治理措施

为了提高石头梅露天煤矿采场南帮边坡的稳定性,基于采场南帮勘探资料、现场踏勘及边坡监测数据分析,探讨了南帮边坡失稳影响因素及治理措施。结果表明:优化边坡角是提高边坡稳定性的关键;通过采取边坡上部削坡减载、下部内排压脚、降低边坡角、降低动载荷等措施,可有效提高采场南帮边坡稳定性,消除采场南帮边坡滑坡隐患,保障煤矿安全生产。

地震作用下陡岩崩塌颗粒离散元数值模拟研究

基于江坪河水电站陡岩边坡,进行块体倾覆分析确定地震影响下潜在的破坏位置,推导地震波在颗粒介质内中传播时的边界条件设置公式,用二维颗粒离散元模拟分析地震作用下陡岩的崩塌灾害。结果表明:基于颗粒离散元的崩塌灾害分析方法可通过颗粒运动轨迹来判断边坡是否稳定,研究边坡破坏扩展过程,并可通过修改边界颗粒的属性来模拟入射地震波及透射边界,可最大限度模拟荷载–岩性–灾害发展的耦合作用;地震作用下顺坡向陡倾角卸荷裂隙发育是影响陡岩边坡稳定的控制性结构面,表层发生局部崩塌、块体失稳的可能性较大,其破坏机制为高烈度地震作用下从表层局部块体崩落开始,继而沿着节理裂隙快速扩展直至上部岩体产生崩塌,破坏规模则主要取决于顺层向裂隙的发育深度。该方法可为崩塌失稳边坡的稳定性研究及灾害预测提供理论依据。

山区高速铁路隧道高陡偏压洞口设计与实践

研究目的:山区高速铁路隧道高陡偏压洞口易发生失稳滑塌,如何安全进洞和做好洞口防护加固设计是全隧设计的重点和难点。本文以沪昆客专湖南段隧道洞口的设计与施工实践为背景,系统地研究高陡偏压洞口的设计理念及设计原则,提出确保不良洞口安全的锚固桩、护拱、耳墙、锚索格梁、洞门、支挡等综合加固的结构措施。研究结论:(1)采用锚固桩、护拱、耳墙、锚索格梁、洞门及支挡、强支护等综合预加固结构方案,能够有效地解决高陡偏压洞口的稳定安全问题;(2)采用少刷坡和弱爆破的开挖方案,将洞门结构、仰坡防护结构、洞口附属支挡结构与洞口地形地质有机结合的结构措施,已经成功应用于沪昆客专湖南段隧道洞口,取得了很好的效果;(3)该研究成果可在修建高速铁路隧道高陡偏压洞口时推广使用。

Q460高强钢焊接箱形压弯构件极限承载力试验研究

为研究Q460高强钢中厚板焊接箱形压弯构件的整体失稳极限承载力,采用11mm厚国产Q460高强钢中厚板制作7个焊接箱形压弯试件,试件截面宽厚比分别为18、12、8,长细比分别为35、55、80。试验内容包括:Q460低合金高强钢的材性试验,三种焊接截面残余应力测试,各试件初始几何缺陷测量及极限承载力试验,从而进行了面内整体失稳压弯构件的极限承载力试验研究;并且把试验结果与我国现行钢结构设计规范计算值相比较。试验研究结果表明:Q460低合金高强钢材性具有高强度,塑性性能良好等特点;Q460高强钢焊接箱形截面残余应力分布形式与普通钢材箱形焊接截面分布基本相同,但是残余应力比降低;压弯构件极限承载力试验结果明显高于现行钢结构规范设计公式计算值,所以应对Q460高强钢焊接箱形压弯构件进行近一步参数分析研究,并得出其实用设计方法。

爆破载荷作用下高陡节理岩质边坡动态响应的3DEC模拟

运用三维离散元程序3DEC,对某露天矿高陡节理岩质边坡在自然状态下的静态响应和爆破载荷作用下的动态响应进行了模拟,分析了爆破载荷作用下边坡质点的振动速度以及位移和应力特征,并将计算结果与现场监测结果进行了比较。结果表明,两者吻合较好,用3DEC模拟爆破载荷作用下节理岩体边坡的动态响应是适合的。

多层高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究高强钢组合Y形偏心支撑钢框架结构的抗震性能,进行了一个1∶2缩尺模型的三层结构试件的低周往复加载试验,从结构的承载能力、刚度退化、位移延性、耗能能力及破坏模式等方面评价了结构的抗震性能,试验采用三质点倒三角形比例加载。研究结果表明:高强钢组合Y形偏心支撑结构具有较高的承载能力、较好的位移延性和耗能能力,屈服强度较低的耗能连梁的弹塑性变形耗散了大部分地震能量,而高强钢非耗能构件基本处于弹性受力状态,保证了极限状态下结构的完整性。框架梁与耗能连梁连接节点处受力复杂、应力集中严重,加之楼板对框架梁的约束,该节点处变形较大,使得试件最终在此位置破坏。

HPFL二次受力加固RC偏压柱试验研究

文章介绍了所研发的工作性能良好的柱二次受力加固试验装置FBSH,并对4根近似足尺偏压柱进行了试验测试,这些柱采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)进行了二次受力加固;将试验结果与同参数的未加固柱和一次受力加固柱进行了比较和分析,研究了一次受力应力水平指标β对二次受力加固柱的承载力、延性、刚度以及开裂模式的影响规律,并分析了试验中的徐变现象。

两面高温下钢筋混凝土压弯构件的试验研究

进行了9根两面高温的钢筋混凝上偏心受压构件的试验.结果表明,不均匀高温下的钢筋混凝土偏心受压构件的极限承载力并不一定随偏心距的增加而下降,而是存在一个偏心距不等于零却有最大承载力的极强偏心距点,此点两侧随偏心距的增加构件的极限承载力下降.文中还给出了构件的各种表观现象、破坏形态、侧向挠度和轴向变形等性能随试验温度的变化规律.

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固小偏心受压混凝土柱的极限承载力分析

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固方法具有高强、防火、耐腐蚀、施工简便等特点.在9根钢筋混凝土小偏心受压柱加固试验的基础上,借鉴约束混凝土的基本原理,提出了钢绞线约束混凝土峰值应力、应变的计算方法;采用合理的材料本构关系,基于平截面假定,提出了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固小偏心受压柱极限承载力的简化计算公式;其计算结果与试验值吻合良好,可用于加固工程实践.

高速铁路隧道复杂地质条件下浅埋偏压洞口设计研究

依托沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段上店隧道工程,系统说明复杂地形以及复杂地质条件下大跨度隧道进洞的各种问题,说明了为克服地形条件采取工程桩的必要性,明暗分界的设置原则、开挖方法的必要性和施工注意事项,并强调了洞外排水系统的重要性等。

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压有限元分析

目的研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱的偏压力学性能,为工程设计提供相关的参考和建议.方法采用大型通用有限元软件ABAQUS对12根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压进行了有限元分析,研究了荷载-变形关系曲线、破坏形态,同时分析了偏心距、配骨指标、长细比和加载方向对于偏心受压组合柱力学性能的影响.结果在整个加载过程中,侧向挠度沿着柱体高度方向的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;组合柱的偏心受压承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而不断提高,不同加载方向对于组合柱承载力和延性的影响相对较小.结论钢骨-钢管高强混凝土组合柱具有良好的偏心受压力学性能.

FRP管钢骨高强混凝土柱受压承载力计算方法

目的研究纤维增强复合材料管钢骨高强混凝土柱承载力计算方法.方法通过叠加法和极限平衡法,研究FRP管钢骨高强混凝土轴压、偏压柱的承载力计算方法,提出FRP管钢骨高强混凝土柱在不同含骨率条件下的轴压承载力计算公式以及偏压承载力计算公式.结果将公式所得的计算结果与试验结果进行对比分析,发现实测承载力与叠加法计算的含骨率不为零时轴压承载力比的平均值为1.085,均方差为0.024;实测承载力与极限平衡法计算的含骨率不为零时轴压承载力比的平均值为1.110,均方差为0.025;实测承载力与含骨率为零时轴压承载力计算方法计算的承载力比的平均值为1.013,均方差为0.082;实测承载力与偏压计算方法计算的承载力比的平均值为1.039,均方差为0.108.结论根据试验数据与本文中所给公式的计算结果吻合良好,证明了该公式的正确性.

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土偏压短柱试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管钢管高强混凝土试件受力特点,解决方钢管混凝土构件在实际工程中的缺陷问题.方法利用PVC管为模管缠制CFRP圆管后,将其内置于方钢管之中并浇筑高强混凝土,待养护期后在500 N压力机上进行偏压试验并对所得试验结果进行计算分析.绘制了荷载-应变等曲线分析了组合材料的协同工作性能;总结偏压荷载作用下组合材料泊松比的变化规律.结果偏心率越大,试件承载力越小.平均偏心率增加7.5%,试件承载力下降20%;含钢率越大试件承载力越大,平均钢管增厚1 mm,试件承载力增加13.6%;CFRP平均增加一层,试件承载力提高约10%.此种新型组合试件同普通钢管混凝土试件相同存在大小偏压,其界限偏心率为0.3.结论CFRP材料强度很高但延性较差.可见该组合试件较好的符合平截面假定.同一偏心率的构件在各级荷载作用下,其中和轴位置基本在同一个微小范围内向加载一侧移动,而且随着偏心率的增大,中和轴位置不断靠近受压一侧.

高强钢绞线网—聚合物砂浆加固偏压柱的试验研究

高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术是近年发展起来的新型加固技术。在对9根大偏心和9根小偏心受压混凝土柱的试验研究基础上,通过对试件的破坏形态、裂缝分布、荷载—跨中挠度曲线、钢筋和钢绞线应变以及极限承载力影响因素等的分析,证明了混凝土柱用高强钢绞线网—聚合物砂浆加固后,柱整体工作性能良好,加固效果明显,可在工程中推广应用。