新建道路下穿铁路工程全施工阶段数值模拟分析

新建道路下穿铁路工程施工和运营期间产生荷载会对铁路高架桥桥墩附近土层产生竖向及侧向附加应力,桥墩易发生沉降和桩基承载力破坏,对铁路安全造成严重影响。为保证铁路安全不受道路施工和运营影响,需对工程设计方案进行安全性评估。结合某实际公路下穿铁路工程,采用MIDAS/GTS软件对新建道路下穿铁路工程施工全过程进行数值模拟,精确分析不同施工阶段对铁路的影响。分析结果表明道路施工最不利荷载工况下高铁桥墩沉降量均小于2 mm,墩桩基最大轴力均小于桥桩允许轴力值,理论计算能满足规范及原设计要求。通过数值模拟分析,可以为施工过程中铁路监测及监控提供可靠数据支撑,为以后类似工程实践提供参考。

软土地区基坑工程变形及轴力监测研究

文中结合某建筑工程施工实践,对基坑施工过程中的变形及应力响应进行监测,分析基坑水平位移、竖向位移、支撑轴力以及沉降量的变化规律。结果表明,地下连续墙相同深度位置的水平位移随开挖深度的增加而不断增加;地下连续墙的水平位移随着深度的降低先略微增加后降低,且反弯点出现的位置随着开挖深度的增加而增加。围护结构的竖向位移随着时间的增加表现为先稳定再快速下降后再次平稳的规律,当开挖至基坑底部时,围护结构的竖向位移稳定在22 mm;第二根支撑ZL1-3的轴力最大,达到了1500 kN。基坑周边地面沉降量随着支撑施工深度的增加表现为不断增加的规律,当底板施工完成后,基坑周边地面的最大沉降量为31.5 mm。

桥梁桩基础变形监测研究

为提升桥梁桩基础施工质量,文中以某特大桥梁工程为例,对施工过程中桥梁桩基础沉降量、桩身轴力以及压缩变形变化规律进行分析。结果表明,梁施工与初始承台浇筑施工相比,桩基顶部桩身轴力增加了146倍,最大桩身轴力增加了21倍,桩底轴力增加了63倍。随着桩身深度的增加,桥梁桩底压缩层沉降量表现为先快速增加后趋于稳定的变化规律;梁施工时,与承台浇筑相比,桩底压缩层沉降量增加了1.3倍。随着桩身深度的增加,桥梁桩底压缩层沉降量表现为先快速增加后趋于稳定的变化规律,梁施工与承台浇筑相比,桩底压缩层沉降量增加了1.3倍。随着桥梁工程施工进程的不断推进,桩基础的桩身轴力,桩基础的桩身压缩量、总沉降量以及桩基底部压缩层沉降量不断增加。

竖向载荷下桥梁桩基承载特性研究

为分析竖向荷载作用下桥梁桩基础的承载特性,文中以某桥梁工程为例,通过静载试验分析了单桩及群桩的荷载-位移曲线、单桩桩身轴力以及桩侧摩阻力随桩深的变化规律。结果表明,随着桩身深度的增加,桩身侧摩阻力呈现先增加后降低的趋势,曲线存在反弯点,发生在桩深为30cm的位置;随着加载水平的增加,桩身侧摩阻力不断增加。桩的数量越多,桩基的沉降量越小,承载力越好。九桩的最大桩顶沉降量为20mm,卸载后的恢复沉降量为8.5mm;六桩的最大桩顶沉降量为25mm,卸载后的恢复沉降量为12.1mm;四桩的最大桩顶沉降量为28mm,卸载后的恢复沉降量为18.5mm。

超长大直径钻孔桩基础现场压缩静载荷测试分析

文中以某桥梁工程为例,对静载作用下不同类型桩的沉降量时程响应曲线以及荷载随深度的传递机制进行分析。结果表明,相同荷载水平下,2号桩的沉降量与1号桩相比降低了55.3%~67.8%。所有荷载水平下,钻孔灌注桩的桩身轴力随着深度的增加呈现不断下降的趋势。相同荷载条件下,钻孔灌注桩的桩身轴力略高于1号桩的桩身轴力,最大荷载水平下,2号桩的桩端部支撑百分比高于1号桩的端部支撑百分比。随着施加荷载水平的增加,钻孔灌注桩的桩侧摩阻力呈现先快速增加后平稳的趋势。相同荷载水平下,2号桩的桩侧摩阻力大于1号桩的桩侧摩阻力。总之,桩越长,钻孔灌注桩的承载能力越强。

轴力作用下软土基坑力学场演化规律的原位试验研究

依托上海轨道交通14号线浦东南路站附属结构基坑,针对围护结构侧向变形、支撑轴力、迎土面土压力、坑内土体流变等,开展了轴力作用下基坑力学场演化规律的现场原位试验。试验结果表明,通过主动施加伺服轴力,可有效减小围护结构的侧向变形,并抵消因坑内流变产生的位移增量;根据钢支撑设置的“尽早”与“就近”原则,采用“分区控制原则”可更好地控制超深基坑围护结构侧向变形;而基于轴力相干性所提出的多目标动态控制法能提高轴力与变形关系的对应性。主动控制下支撑轴力的变化会引起围护结构迎土面土压力的变化,轴力增大时围护结构侧向变形减小、迎土侧土压力增大;温度变化可引起的轴力与围护结构侧向变形改变。研究证明通过主动调控支撑轴力能改变支护结构和土体的力学状态,基于轴力的围护结构侧向变形主动控制是可行的。

主动控制轴力作用下基坑围护结构强度研究

伺服钢支撑可通过主动补偿损失轴力控制基坑变形,虽应用良多但对其作用的围护结构强度问题研究甚少。基于力学原理,采用增量法对不同钢支撑轴力作用下的围护结构强度进行计算,得到了不同工况作用下围护结构的弯矩、剪力变化规律。以上海浦东南路站2号出入口基坑和浦东南路站基坑工程为依托,采用Plaxis 2D数值模拟并得到了不同伺服钢支撑轴力施加工况以及极限承载状态轴力组合工况下的围护结构内力分布。结果表明,在伺服钢支撑轴力逐渐增大作用下,围护结构迎土侧弯矩逐渐增大,背土侧弯矩先减小后增大,剪力先减小再增大,最大弯矩与最大剪力均未超过地连墙可承受极限值,背土侧配筋需结合伺服钢支撑轴力相应提高配筋率;各伺服钢支撑极限承载组合工况中若干工况超过地连墙设计极限值,采用伺服控制系统不可依靠单一增加作用力来提高主动控制效果。

富水砂层水平旋喷拱棚的力学特性

为研究水平旋喷拱棚(简称拱棚)在富水砂层中的力学特性,以江门隧道工程为依托,采用模型试验和数值模拟方法,通过变化地下水位、地层渗透系数和覆土厚度,分析在开挖过程中拱棚挠度和轴力。模型试验结果表明:随着开挖深度增加,拱棚挠度增大,越靠近洞口拱棚挠度越大;在有地下水工况下,掌子面附近拱棚挠度比无水工况低,说明拱棚在富水砂层的预支护效果较好;拱棚最大轴力位于掌子面附近,且地下水位越高轴力越大。数值模拟结果表明:覆土厚度小于13 m时,随着覆土厚度增加,拱棚挠度和轴力近似呈线性增长;覆土厚13 m时,随着地下水位升高,拱棚挠度和轴力增大,当地下水位与拱顶净距大于3 m后,随着地下水位升高拱棚轴力增速变大;地下水位对拱棚轴力影响较大,为保证隧道施工安全,建议采取降水措施减小拱棚受力。

考虑错位角的人字齿星型轮系传动性能分析

以传动效率超高的某涡扇发动机人字齿星型轮系为研究对象,建立含有错位角的人字齿轮模型,采用ROMAX软件研究错位角对人字齿轮副所受轴向力及其动态性能的影响。结果表明:错位角对人字齿轮副所受轴向力的影响随周节偏转变化而周期性变化;在星型轮系中错位角对太阳轮和内齿圈所受轴向力的影响可以忽略,而对星轮所受轴向力影响较明显,这主要是因为太阳轮和内齿圈与多个星轮啮合而出现多齿均化效应。尽管错位角会产生轴向力,但选择合适的错位角会减小人字齿轮啮合综合刚度的波动,从而使人字齿星型轮系动态啮合力更加平稳。

伺服钢支撑系统在深基坑施工变形控制中的应用效果研究

钢支撑轴力伺服系统作为新兴的支护体系,正在应用于对变形要求严格、周边建筑物及管线多的环境复杂深大基坑中。以杭州机场轨道3号风井深基坑为研究对象,开展现场监测,研究分析了钢支撑伺服系统对软土深基坑工程的变形控制效果。结果表明:采用伺服系统的钢支撑受力较为平稳,并没有发生较大波动,最终轴力在1 000 kN左右;对比常规钢支撑系统,采用伺服系统后的围护结构的变形控制效果显著;周围建筑物各监测点的位移均随着基坑开挖深度的增加不断在增大,但始终控制在预警范围之内,满足设计规范要求。伺服钢支撑系统的应用保证了周边建筑物及管线的安全。

地震激励下某土岩二元结构边坡锚索轴力响应探析

以某预应力锚索-框架支护土岩二元结构边坡为依托,借助FLAC3D5.0软件进行地震作用数值模拟,对不同工况的锚索轴力响应进行分析。结果表明,边坡在地震作用下的稳定性与锚索轴力变化过程正相关;地震波强度较小时,由于边坡的自稳作用,在地震惯性力作用下,锚索不但无法发挥抑制作用,反而会出现预应力损失;地震波强度较大时,边坡滑裂趋势位置处的锚索瞬间响应,轴力迅速增大,从而抑制边坡滑移破坏;岩石与土体材料的刚度和阻尼在土体与岩石相交面位置处发生突变,可以判定交界处相对较薄弱或可能为剪出口。

超声法测量钢桥螺栓轴力技术研究

高强螺栓终拧后的预紧力不足、桥梁运营过程中的振动过大以及螺栓锈蚀等,都会引起螺栓连接的失效甚至螺栓的断裂,造成重大安全事故。文中针对钢桥高强度螺栓预紧力检测的难题,从螺栓施拧原理出发,提出采用超声纵波法检测高强螺栓施拧质量,并阐述了超声法测量螺栓轴力的原理。

地铁深基坑钢支撑伺服轴力阀值研究

以杭州典型淤泥质黏土和粉质黏土中应用钢支撑轴力伺服系统为背景,对应用伺服系统时地表沉降和深层水平位移特性方面开展研究,通过Plaxis有限元分析,提出钢支撑轴力阀值概念。结果表明,应用伺服系统时基坑能有效减小围护结构的变形,淤泥质黏土的轴力阀值比粉质粘土更大。文中结论可为钢支撑轴力阀值设置提供支撑,对工程具有较好的实用价值。

压力畸变试验进气道轴向力数值计算研究

航空发动机在地面试车台进行进气压力畸变试验时,带插板的进气道由于气动载荷的影响会受到较大的轴向力冲击,从而将受到的轴向力传递给固定进气道的进气道支架进而又作用到试车台动架,并对发动机及台架安全造成影响。为评估进气道所受的轴向力大小,采用Fluent软件进行流场计算和数值积分的方法,对插板位于进气道2个典型位置的模型进行了数值分析。结果表明:带插板的进气道所受的轴向力主要来自于进气道唇口和插板2部分,并且2个分力方向相反;2个典型位置所受合力的方向都为发动机逆航向,合力大小分别为107 N和13183 N。

航空发动机轴向力与主轴承振动同步测试技术研究

阐述了一种采用应力环传感器获取航空发动机主轴承动、静态信号的原理和方法,确定了使用应力环传感器测量主轴承上动态和静态信号的可行性。通过动态、静态测试和时频域信号处理,获取了主轴承相接触的应力环上的动、静态信号,并与主支承传递力路径上鼠笼的动态应变信号进行了对比。结果表明:鼠笼构件与应力环的应变测点所测的振动频率成份和其振动频率分量趋势一致,且应力环测点的动态响应更大,验证了应力环同步测量航空发动机轴向力和主轴承振动信号的工程适用性。可通过应力环所测的振动信号,对发动机转子和主轴承的运行状态进行安全监测。

深厚软土地层长大深基坑开挖施工的实测与分析

深基坑施工会对周围土体、围护结构及周围环境的安全造成极其不利影响。文章依托佛莞城际铁路长大深基坑工程,针对基坑开挖过程中地表沉降、建筑物沉降、墙体深层水平位移、墙顶水平位移及竖向位移和支撑轴力实施监控量测,并对监测结果进行深入的分析。结果表明:在基坑开挖初期,墙体侧移表现出悬臂弯曲状,水平位移最大值点在墙顶附近处。随着开挖深度的增大,其最大值点位置逐渐向下移动,最终出现在坑底处;基坑开挖60~120 d内,墙顶竖向位移发展非常迅速,墙顶水平位移达到位移总量的65%左右。基坑开挖120 d后,其位移量变化越来越慢;随着基坑开挖深度增大,支撑轴力越来越大,基坑开挖完成后各道支撑轴力均达到最大值。

钢筋混凝土非工程轴方向受力短肢剪力墙抗震性能试验

进行了非工程轴方向受力(与工程轴成45°和135°方向)的带暗支撑短肢剪力墙抗震静力试验研究,通过非工程轴方向受力的4个1/2缩尺的L形短肢剪力墙抗震性能试验,分析比较了主要抗震性能指标,并对其内在抗震机理进行了研究.试验表明,在非工程轴方向受力情况下,加设暗支撑可显著提高短肢剪力墙的抗震能力.

盾构法隧道纵向非线性地震响应特性研究

以考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度非线性动力有限元法 ,分析了地震动作用下盾构法隧道纵向的非线性响应特性。通过与不考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度法及管片与纵向螺栓单独建模分析等不同方法计算结果的对比 ,验证了等价刚度计算中考虑轴向力与弯矩共同作用的必要性和不考虑轴向力与弯矩共同作用等价刚度法的适用性 ,并就隧道等价刚度、螺栓非线性及地基参数非线性等要素对隧道纵向地震响应的影响情况进行分析。

运用LS-DYNA的轴向缓进给磨削工程陶瓷的有限元仿真

介绍了轴向缓进给磨削加工原理,建立了单颗金刚石磨粒磨削工程陶瓷的仿真模型,并就磨削力在X、Y、Z向上的分力对仿真结果的影响进行分析。最后通过对不同磨削条件下的单颗金刚石磨粒的磨削过程进行仿真,研究了砂轮转速、砂轮轴向进给速度、工件转速,以及磨粒锥角对磨削力的影响。

SMW用于地铁车站深基坑变形影响参数研究

依托于南京地铁一号线南延线百家湖车站工程,利用经验证的数值模型和计算方法,研究了支护桩入土深度、不同型钢型号、型钢布置形式、不同支撑轴力、不同支撑水平间距等参数对SMW围护结构变形的影响。得出了各因素对围护结构变形的影响规律：支护结构的入土深度过小,会造成＂踢脚＂现象,在保证基底不失稳的条件下,当入土深度超过1.5H后,继续增加入土深度对减小支护结构水平位移的效果很小;不同形式的内插型钢布置对支护结构变形影响较大,型钢的型号对基坑变形影响较小;增加各道支撑预加轴力可以有效的减小围护结构变形,但施加过大的预应力会导致支护桩的过分后移,影响支护桩的强度,建议按照设计轴力的50%-80%取值;减小支撑水平间距是减小位移的有效方法,本车站工程支撑水平间距设为3.5-4 m为宜。