RESEARCH ON APPLICATION OF ARTIFICAL NEURAL NETWORK EXPERT SYSTEM IN DIAGNOSIS OF DAMAGE OF PRESTRESSED CONCERETE PILES AND BOLT

The expert system (ES) techology is combined with artificial neural network (ANN) theory and engineering experience. Based on the framework of artificial meural network, a BackPropagation is structured. Discuss the use of ANN for non-linear diagnosis of damage of prestressed bolt and prestressed concrete piles (PCP) during driving in rock underground engineering and civil engineering. IN terms of Chinese windows95 utilizes C+ + and AINET and XI-PLUS software, make it a reality.

风力发电塔基础预应力锚栓T型法兰连接系统计算方法研究

由于锚固区域基础刚度的影响,风力发电塔基础预应力锚栓组件受力不同于塔筒钢管间锻造法兰连接系统。基于Petersen计算方法的原理,推导出适用于预应力锚栓式风力机基础的计算方法,建立包含锚栓组件在内的单区隔和整体有限元模型研究基础约束刚度的空间效应。通过对单区隔和整体有限元计算所得锚栓拉力的对比发现,基础约束刚度的空间效应可忽略不计;通过对整体有限元模型计算结果和工程算法计算结果的对比,验证了工程算法的精度。

缓凝型水泥浆液配合比优化及锚孔浆岩界面特性影响研究

针对预应力锚杆后张法施工中自由段浆液流动性和缓凝效果差的工程难题,提出使用标准型聚羧酸减水剂作为掺加剂以实现水泥浆液缓凝并提高其工作性能,探究其对锚孔浆岩界面特性的影响。采用室内试验、SEM电镜扫描等手段,结合Matlab多目标优化等方法,对掺加减水剂的缓凝型水泥浆液的锚固性能及配合比优化展开研究,得出适用于预应力锚杆自由段的注浆材料及其最优配合比,并与现行规范推荐配合比进行锚孔横断面结石特性对比试验。研究结果表明:1)随着水灰比增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率和抗压强度减小;随着减水剂掺量的增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率减小,减水剂对浆液抗压强度影响较小;2)未掺加减水剂时,浆液结石体致密性随着水灰比的增大而降低,掺加减水剂使得浆液结石体表面局部存在相对较大尺度的孔或孔隙,对宏观结石体强度有一定影响;3)通过Matlab多目标优化方法推荐了缓凝型水泥浆液最优配合比为水灰比0.3,减水剂掺量1.85%,相关性能参数符合规范要求,且流动度与抗压强度较规范推荐配合比分别提升了72.3%和107%;4)浸水围岩会弱化浆岩界面的抗剪强度,因此在锚杆灌浆过程中保证横断面结石率有利于提高浆岩界面的抗剪强度,本文提出的最优配合比浆液抗剪强度优于规范推荐配合比浆液。

浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。

高强预应力锚杆力学性能实验与支护研究

高强预应力锚杆支护是传统锚杆支护技术的进一步优化发展。由于深部巷道具有围岩破碎、高应力等复杂地质特征,更多的高强预应力锚杆替代传统锚杆应用于其中。本文通过理论分析,预应力转化试验,左右旋锚杆拉拔试验以及锚固力试验,对比分析高强预应力锚杆的力学性能,揭示了新型左旋高强预应力锚杆加固围岩的支护机理。研究结果表明:(1)理论分析锚杆在围岩中的作用机理,阐明了预应力锚杆对围岩的加固作用;(2)滚丝锚杆扭矩转化成预紧力的效率约为等强全螺纹锚杆1.7~1.9倍;不同直径的左旋滚丝锚杆力学性能均优于右旋全螺纹锚杆,左旋螺纹钢锚杆锚固力大于右旋螺纹钢锚杆;(3)分析新型左旋高强预应力锚杆的结构,其具有预应力高、锚固力高、有效断面大等优势。本研究为深部巷道围岩支护技术的优化与创新提供了有益的参考和借鉴。

全长预应力锚注支护下深部巷道控制效果对比研究

本文基于后注浆的全长预应力锚注支护工艺,并通过对FLAC3D软件中内嵌PILE结构单元修正,提出了全长预应力锚注支护数值模拟方法。在此基础上,开展了地应力、原岩强度等级、支护构件长度、布设间距、注浆强化指数与预应力6种因素下巷道围岩控制效果数值模拟对比研究,揭示了各类因素对围岩变形量、塑性区演化的影响规律,构建了全长预应力锚注支护下控制效果敏感性评价指标,将影响因素依次划分为围岩强度、地应力、锚注支护构件设计3个层级,并根据各因素敏感性层级给出了工程措施建议。最后,以现场典型软弱破碎地层巷道为工程依托,研发了具有强度高、可施加预应力等优势的组合式高强注浆锚杆与高强中空注浆锚索。通过现场应用,验证了全长预应力锚注支护可有效增强软弱破碎围岩自承载能力,充分发挥锚固构件的支护潜力,限制巷道围岩变形破坏。

富水砂层深基坑支护结构模拟分析与优化

基于北京市通州区某深基坑工程,依据降水开挖及支护方案,使用midas GTS NX软件建模研究了在土钉墙-桩锚联合支护下,不同锚杆条件对富水砂层深基坑开挖变形特征的影响,并基于实际施工方案进行支护结构优化。结果表明,桩锚支护中预应力锚杆能够有效加固深层土体,约束其水平位移,显著改善基坑稳定性,相较于无锚杆情况,坡顶和桩顶的水平位移最大值分别减少了60.9%和75.4%;桩锚支护情况下,桩身侧移随桩直径的增大先减小后增大,存在最优桩直径范围,且该范围受到锚杆预应力大小的影响。

预应力锚栓风机基础环形局压承载力研究

基于预应力锚栓风机基础中的局压应力在现行规范中没有给出对应的计算公式这一事实,论文阐述混凝土的套箍强化理论,介绍预应力锚栓风机基础常见的配筋设计体系,利用套箍理论分析求解,给出风机基础的环形局压承载力计算公式的建议方法。

关于某项目压力型预应力抗浮锚杆极限抗拔承载力检测试验结果的分析

针对某项目试验锚杆工程检测,就试验锚杆抗拔承载力偏小的情况查找原因,通过对锚杆周围土层的侧阻力、各构件强度及锚杆端部应力计算分析,结合实际施工工艺,得出锚杆抗拔承载力偏小是由于锚杆端部承载体尺寸偏小导致端部浆体在较高应力下被破坏,其原因涉及到设计要求不够详细、施工工艺有难度等方面,从而提出压力型锚杆施工质量控制的几条建议。

风力发电机组预应力锚栓失效分析及对策研究

近些年,风力发电机组大量投入运行,风机倒塔事件在各地频发,其中一部分倒塔是由于预应力锚栓失效导致。通过对基础缺陷、工具使用不当、锚栓笼安装不到位等锚栓失效案例进行分析,提出了对基础缺陷所在位置打孔,采用无机和有机灌浆料对基础进行灌浆加固处理等相对应的解决方案以及预防措施,取得了良好的效果,具有进一步推广价值。

预应力锚栓风机基础混凝土灌浆加固处理浅谈

结合工程实际,对张拉不合格的预应力锚栓风机基础混凝土,从预应力锚栓松动原因、处理思路和注意事项等方面进行分析,并提出处理方案。相关成果可为类似质量缺陷处理提供参考。

框架预应力锚杆支护结构地震永久位移计算

地震永久位移是评定结构抗震性能和安全性能的关键因素,尤其是对框架预应力锚杆支护结构这种复杂的柔性支护结构来说更加关键,其数值取决于结构的材料特性、形式及地震作用的强度等因素。因此,研究支护结构在地震作用下的永久位移对提高支护结构的抗震能力具有重要作用。文章针对框架预应力锚杆支护结构地震永久位移的计算方法展开研究,探究了该结构在地震作用下的变形规律和抗震能力,提出了关于永久位移可行性计算方法。文章主要运用拟静力法、极限分析上限法等理论计算方法,利用极限分析上限法推导得出了框架预应力锚杆支护结构地震屈服加速度,并根据该参数计算了结构的地震永久位移。通过MATLAB编程软件理论计算公式进行计算,并与数值模拟分析结果进行对比,验证了公式的有效性与正确性,可为支护设计提供一定的依据。

Theoretical and experimental research on characteristics of lateral vibration for a pre-stress bolt supporting system

According to the structure and stress trait of bearing bolts,a lateral-vibrationmechanics model was established for them,and the relation between lateral-vibration frequencyand axial load was analyzed;then,lateral-vibration trait of bearing bolts was studiedthrough laboratory simulation test.The results indicate that vibration frequency of boltsupport system increases as well as axial force,the detection on axial load of bolts can bemade by generating lateral vibration of bearing bolts.Theoretical and experimental researchresults show that frequency method is effective for detecting the axial force of boltsupport system.

预应力锚栓对风机基础应力分布的影响研究

针对预应力锚栓对风电机组扩展式基础应力分布的影响,以某10MW分散式风电项目为例,建立了有限元模型进行工程力学数值模拟。结果表明,锚栓预拉力可减小风机塔筒脱离基础的风险,使基础整体竖向受压,同时产生了横向的拉应力。锚栓预拉力对基础底部拉应力分布影响限于锚板周围2~3m范围,在此区域内基础底部拉应力随着锚栓预拉力增大而增大,锚笼环周围基础以径向拉应力为主,远端以环向拉应力为主。锚栓预拉力使悬挑板顶面最大拉应力位置稍微远离台柱,悬挑板与台柱交接部位受疲劳荷载影响较大,应适当增加配筋。为减小锚栓预拉力对基础的影响,可在基础下方浇筑混凝土垫座,并将锚栓锚固于该垫座底部,可有效缓解基础底部拉应力。研究成果可为类似工程提供有益参考。

岩土混合边坡预应力锚杆支护数值模拟:以深圳金园路边坡为例

预应力锚杆支护是一种较新型的锚固技术,但实际工程设计都偏保守,造成经济浪费,因此实际设计过程中存在诸多预应力锚杆参数优化问题。使用有限元分析软件Abaqus模拟锚杆长度、锚固角度、预应力、直径诸因素的变化对边坡稳定性的影响趋势,通过正交试验优化设计得出最优组合方案,为预应力锚杆的相关设计提供科学参考,避免工程建设的安全隐患或不合理投资。

软岩隧道预应力锚固系统中钢带的结构效应研究

预应力锚固系统为核心的变形主动控制技术为隧道挤压大变形的治理开辟了新途径,作为其中协同支护的钢带,其受力特性及结构效应未明确。鉴于此,在分析钢带主要结构形式的基础上,理论分析与数值仿真结合,开展了软岩隧道预应力锚固系统中钢带的结构效应研究。研究结果表明:基于单跨简支梁理论,得到随钢带惯性矩增大,围岩(跨中)挠度和最大主应力均呈现“先急后缓再平”的减小趋势,以此建议软岩隧道优先采用W形钢带、且惯性矩>2.92E-01cm^(4);通过建立“预应力锚杆+钢带”与围岩作用模型,发现较单一预应力锚杆支护,钢带协同预应力锚杆支护具有更优的围岩变形控制效果和更佳的围岩应力改善功效,同时,锚杆的受力减小,相互间也更趋均匀。

端部锚固锚杆预应力场分布特征研究

为探明端部锚固预应力锚杆在隧道围岩中所形成的压缩带应力分布特征,先结合室内试验和数值模拟手段分析单根预应力锚杆作用下的围岩响应;然后,采用ABAQUS软件研究不同预应力大小、长度及间距的锚杆群在马蹄形隧道围岩中形成的径向应力的分布规律,并对压缩带内径向应力分布规律进行进一步分析探讨。研究结果表明:1)端锚型锚杆预应力所形成的压缩带主要集中在未锚固段围岩中,而锚固段围岩中由于锚杆剪力作用会形成拉应力集中区;2)随着锚固长度的增加,压应力区明显减小,全长锚固时,仅在垫板端附近极小范围内形成压应力区,无法较好地发挥预应力的扩散效果;3)群锚预应力形成的连续压缩带厚度随间距减小明显增大,但随长度增大变化不明显;4)短锚杆更易在杆长范围围岩内形成连续压缩带,而长锚杆无法在整个杆长范围围岩内形成压缩带,其应力扩散效果有限。

含预应力锚杆煤岩组合体破坏及声发射特征试验研究

为探究预应力锚杆对煤岩组合体的锚固效应,开展了4组不同界面倾角(15°、30°、45°、60°)含预应力锚杆与仅含锚杆组合体的单轴压缩室内模拟试验,从试样破坏形态、应力-应变曲线特征及声发射参数特征3方面探讨了含预应力锚杆组合体的力学响应。结果表明:含预应力锚杆组合体残余强度与峰值强度的比值更高,预应力的施加使峰值应力前组合体能量释放增加,有效抑制了峰后能量释放,减少了组合体发生滑移破坏时与锚杆接触面的损伤,同时降低了应力波动的发生频次。含预应力锚杆与仅含锚杆组合体低频高幅信号占比随荷载的施加均呈阶段性变化特征,在组合体发生滑移时,施加在锚杆中的预应力抑制了加载初期低频高幅信号的集中;在各界面倾角下,含预应力锚杆组合体低频高幅信号占比及其标准差均更低,表明预应力锚杆有效抑制了组合体峰前内部裂纹的萌生,且降低了组合体内部裂纹演化对界面倾角变化的敏感性。

柔性锚杆力学性能分析及工程应用

为分析柔性锚杆力学性能及支护技术研究,在实验室开展了柔性锚杆静载力学性能测试,分析了柔性锚杆扭矩与预紧力的转换关系,确定了合理的预紧力参数,并开展了井下工程应用。研究结果表明:柔性锚杆具有较高的承载特性,静载拉伸力-位移变化过程可划分为初始承载阶段、类弹性阶段、屈服强化阶段以及破断阶段,平均屈服力为320 kN,平均承载力为357.23 kN,柔性锚杆的高承载性能,可实现低密度大排距强力支护目的,抑制浅部顶板岩层变形,发挥深部岩层的承载性能,形成稳定的连续承载梁。工程应用表明,柔性锚杆在距离工作面100 m左右时达到稳定,其承载水平较普通锚杆显著提高,受力稳定后承载力在113.5~127.4 kN范围内,较初始预紧力提高了47.9%~55.7%;巷道掘进后初期变形小,整体成型效果好,巷道两帮最大内挤变形17.5 mm,顶底板最大移近量13.7 mm,表明柔性锚杆支护可有效控制巷道围岩变形。