考虑邻近建筑物影响的内撑式排桩基坑支护局部破坏研究

基坑开挖与周围环境相互影响,而邻近建筑物对基坑支护体系局部破坏的影响鲜有研究。通过内撑式排桩支护砂土基坑模型试验,研究了坑外有、无建筑物两种情况下基坑开挖、支撑局部破坏和桩后砂土渗漏对内撑式排桩基坑支护体系受力及变形性能的影响。试验结果表明:受邻近建筑物的影响,随基坑逐渐开挖,平行于邻近建筑物长边的支护桩桩顶水平位移增大,而垂直于邻近建筑物长边的支护桩桩顶水平位移减小,同时基坑中部内支撑轴力明显增大,角撑次之,边撑反而减小;邻近建筑物对平行于建筑物长边的支护桩桩身弯矩及反弯点影响较大,而对垂直于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较小;局部内支撑破坏引起的坑外地面沉降较小,而内支撑连续破坏导致坑外地面产生显著沉降,影响范围为0.12~0.23倍开挖深度,同时临近的未失效支撑轴力显著增大,易引发连续破坏;邻近建筑物对平行于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较大,对垂直于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较小。当桩后砂土出现渗漏时,对平行于邻近建筑物长边的支护桩影响更为明显。

局部破坏对内撑式排桩支护基坑影响的模型试验

为降低实际工程基坑失稳事故发生率,通过室内模型试验研究了支撑失效、土体渗漏等局部破坏对内撑式排桩支护基坑的影响机理。试验结果表明:支撑轴力随基坑开挖加深而增大,靠近基坑中部的支撑轴力增量最大,坑角附近最小;支撑局部失效时,一部分荷载通过围檩传递到邻近支撑,另一部分荷载转换为支护结构的位移协调。当支撑全部失效后,支护结构整体刚度降低,支护体系变为悬臂排桩支护,支护桩位移、弯矩及坑外土体沉降量较支撑全部失效前明显增大;桩后局部土体发生渗漏时,土体迅速垮塌流进坑底形成土堆,同时坑外产生大范围的塌陷区,对周边环境及施工影响较大。

浅埋大直径盾构隧道开挖面局部破坏的被动稳定性研究

浅埋盾构隧道施工时开挖面极易发生被动破坏,而大直径盾构隧道开挖面的被动破坏更为复杂。利用极限分析上限法建立浅埋大直径盾构隧道开挖面被动稳定性分析的二维破坏机制,该机制考虑了仓内土压梯形分布和仰拱上方处开挖面局部破坏的影响,并提出开挖面局部被动破坏时的极限支护压力上限解。通过对计算结果的参数分析发现,无黏性土的开挖面极限支护压力是土体有效内摩擦角φ^(′)和归一化无量纲参数埋深比C/D的函数,同时φ^(′)和C/D对开挖面局部被动破坏的起点位置存在影响;而黏性土的开挖面极限支护压力是φ^(′)和C/D以及有效黏聚力c^(′)的函数,但是有效黏聚力c^(′)对极限支护压力的影响要小于φ^(′)和C/D的影响。将本文与已有上限解进行对比,验证了本文所提上限解的有效性,结果表明,本文的上限解能够预测开挖面任意深度处的局部被动破坏的通解,而已有上限解只是假定开挖面发生全局被动破坏的特解。最后,结合实际工程验证上限解的合理性,该计算方法能够合理评价浅埋大直径盾构隧道开挖面的被动稳定性。

砂土层中盾构隧道局部破坏引发连续破坏的机理研究

盾构隧道由混凝土管片拼接而成,接缝部位薄弱,在建设和运营过程中存在大量风险。国内外发生过多起因隧道管片局部损坏演变为隧道大范围破损甚至连续坍塌并导致地表沉陷等灾害。通过对隧道管片接头的受力分析,建立了接头的极限承载力M-N包络图,作为管片接头的破坏准则。以隧道联络通道施工时,隧道腰部设置洞门作为隧道局部破坏的背景,利用离散元软件PFC,通过FISH语言二次开发研究了隧道腰部管片局部破坏引发的隧道连续破坏机理。研究表明,隧道腰部局部破坏引起土体进入隧道内从而引起隧道腰部外土体松动,并且松动区外围产生的土拱的拱脚支承于隧道顶部区域,这都导致隧道内力急剧增大,直至超过管片及接头的极限承载力,隧道局部破坏发生扩展。由于隧道环间螺栓的作用,破坏环过大的变形引起邻近环横向变形增大,进而引发邻近环的破坏,破坏沿纵向传递,隧道发生大范围连续破坏。最后,初步提出并对比分析了多种隧道防连续破坏措施。

钢纤维钢筋混凝土板爆炸局部破坏效应

在前人的实验基础上,针对中高强钢纤维钢筋混凝土板接触爆炸破坏效应进行了94炮野外化爆实验,详细介绍了实验参数设计,系统分析了不同装药量及结构参数条件下钢纤维钢筋混凝土板接触爆炸破坏特征,即爆炸成坑、临界震塌、爆炸震塌、临界贯穿和爆炸贯穿。得出了钢纤维钢筋混凝土板接触爆炸5种典型破坏形态及其相应的破坏参数指标值,对爆炸成坑和结构震塌的主要影响因素得出了初步结论,为爆炸局部破坏分级及结构抗局部破坏设计提供了实验依据。

局部破坏对钢支撑排桩基坑支护体系影响的试验研究

国内外基坑坍塌事故时有发生,其中不乏采用钢支撑排桩支护结构体系的基坑。由于该类基坑支护结构受力特征较为复杂,其支护结构局部破坏对基坑整体安全性能及其引发连续破坏机理尚缺乏研究。设计了带水平支撑的排桩支护基坑局部破坏模型试验,研究了支护桩或支撑局部变形过大或局部破坏对土压力、支撑轴力和桩身内力等的影响。结果表明基坑排桩发生局部变形过大和局部破坏时,引起的土压力重分布对支护结构内力的影响规律与悬臂式排桩支护结构的影响有较大区别,可引起邻近初始破坏区域的支护桩产生更大的附加内力;当支撑发生失效后,失效支撑释放的荷载无法相对均衡的转移至邻近多根未失效支撑上,而是集中作用在最近的某几根支撑上,可引发支撑的连续破坏。

钢箱梁结构在爆炸冲击波作用下局部破坏影响因素试验研究

选用工程中常见的单箱双室和单箱三室截面形式,按照相似理论设计制作了14个缩尺比例为1∶10的钢箱梁试验模型,在一定的药量和爆炸距离下,通过改变钢箱梁试验模型的高度、顶板厚度、U肋的间距和厚度、横隔板及纵板的间距和厚度等结构参数,对其进行了近距离爆炸的破坏性试验。试验表明:超压值的大小与钢箱梁顶板的破坏状态有关;运用能量法可以很好的预测钢箱梁结构顶板的塑性变形值及顶板破损状态和破损的程度;破坏状态与破坏程度是一个多参数共同影响的综合结果,顶板厚度、U肋、横隔板间距等参数可以提高钢箱梁顶板的抗爆能力,尤其是U肋的约束作用尤为显著,破坏程度的降低幅度达到80%以上。

钢纤维超高强活性混凝土(RPC)遮弹板接触爆炸局部破坏试验研究

采用钢纤维RPC混凝土制作7个遮弹板,运用几何相似的方法确定炸药量,进行了2组接触爆炸模型试验。对试验现象进行了描述,通过数值模拟,结果与宏观试验的对比分析符合较好,验证了计算方法和模型构建的正确性。由爆炸漏斗坑尺寸计算得到压缩破坏系数与理论计算得到的进行相比,二者差别不大,从而说明得到的压缩破坏系数是准确的,可以应用到实际工程中。

空气夹层结构抗爆炸局部破坏分析

给出了空气夹层结构抗爆炸的破坏机理,利用非线性动力有限元程度LS-DYNA对空气夹层结构抗爆炸局部破坏进行了分析。当炸药爆炸时,抗爆层被贯穿,产生局部破坏,震塌隔离层只发生弯曲变形。震塌隔离层具有隔离爆炸冲击波的作用,可以大大减小室内的精密仪器的损坏以及人员的伤亡。空气夹层结构是种抗爆炸能力很强的结构,在重要建筑结构和人防结构中有着极其重要的用途。

爆炸作用下坑道被覆结构局部破坏效应数值分析

文中利用LS-DYNA程序研究了坑道被覆结构在常规装药爆炸作用下的局部破坏效应。通过数值模拟可直观了解爆炸冲击波在被覆结构中的传播及与周围围岩的相互作用和分析被覆结构的受力特点。计算结果表明在爆炸应力波作用下混凝土被覆结构在反射拉伸波的作用下产生局部震塌破坏。

光电化学方法研究不锈钢钝化膜的局部破坏

建立了评价钝化膜稳定性的光电化学方法——电位台阶光电流测量和恒电位光电流响应测量。研究了铁素体高铬不锈钢25Cr和奥氏体不锈钢AISl304,316L,321在0.1mol/LNaCI溶液中钝化膜的局部破坏及十二烷基苯磺酸钠和癸胺对AISI304不锈钢孔蚀的抑制作用。结果表明:钝化膜破坏后光电流增加;电位台阶光电流测量得出光电流开始突增的电位值与钝化膜的击穿电位对应,钝化膜破坏后光电流i_(ph)随电极电位增加值△E_b的变化规律可以反映钝化膜破坏的本质;缓蚀剂的加入改变了AISI304不锈钢i_(ph)随△E_b的变化关系。

弹体冲击混凝土局部破坏特征数值模拟

为研究弹体冲击混凝土构件形成的局部破坏特征,基于ANSYS/LS DYNA软件模拟了弹体以4种速度冲击混凝土的情况,采用Holmquist Johnson Cook(HJC)模型和以抗拉破坏为准则的单元失效较好地反映了混凝土在不同弹体速度时的正面成坑、背面震塌及裂纹发展等现象,并对各个冲击过程进行了分析。数值模拟结果与理论分析结果吻合,符合人们对弹体冲击混凝土局部破坏特征的一般认识。

基于极限承载与局部破坏冗余度的桥梁优化设计

桥梁所受外力的大小和形式决定了体系中各构件截面的设计。重大桥梁设计寿命内所遇到的极端气候条件、突发自然灾害、特殊环境的腐蚀、车辆船舶的撞击等不利因素很容易导致桥梁局部损伤,致使整体承载力下降。各方面原因导致车流量越来越大,超重车越来越多,进而导致桥梁局部破坏和超载运行。为了保证桥梁在超载运行和局部破坏情况下仍有一定的承载能力,需要对基于现行规范桥梁设计进行优化。该文数值模拟了一座桁架桥,并采用极限承载冗余度和局部破坏冗余度量化了桥梁模型在超载及局部破坏时的承载能力。结果表明:初始设计的结构在超载和几种易发生局部破坏时承载能力不足。针对分析结果中的薄弱杆件进行加强,并再次进行冗余度分析,结果表明优化设计后的桥梁模型可以满足超载和各种局部破坏的承载要求。

输煤栈桥局部破坏原因分析与处理

选煤厂缓冲仓与储存仓因地面长时间过量不均匀堆载 ,造成其地基不均匀沉降 ,从而导致仓体倾斜、仓及仓体之间栈桥受挤、局部构件变形破坏 ;通过事件的调查和原因分析 ,找出关键的问题点 ,进行方案比较与选择 ,对局部破坏构件进行加固处理 ,并采取应力释放方案恢复滚动支座自由度 。

某高层建筑附着升降脚手架附着处混凝土梁局部破坏的分析

该文从局部受拉、双向抗剪及局部受压方面对某高层建筑附着升降脚手架附着处混凝土梁局部坏的形态、原因和过程进行了详细分析。提出了对附着升降脚手架附着处集中荷载影响区采取提高集中力作用高度、加密箍筋等加强措施建议;并对《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》(JGJ 202-2010)穿混凝土结构螺栓处混凝土受压承载力公式作了补充说明。

爆炸载荷下X70钢管道的局部破坏效应

对大直径X70钢油气管道在接触爆炸下的破坏效应进行了野外化爆实验,获得了不同装药量及不同壁厚条件下钢管道的接触爆炸破坏特征。实验结果表明:接触爆炸载荷作用下管壁迎爆面局部破坏明显,且呈花瓣形破口,同时产生具有较大质量和动能的爆炸破片,破片与对面管壁碰撞后形成凹坑,甚至发生贯穿现象。基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对钢管在外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行三维数值模拟,得到管壁迎爆面的变形破坏及对面管壁在爆炸破片碰撞下的后效作用过程,计算结果与实验结果符合良好。研究结果为在役油气管道的抗爆能力分析及安全性评估提供了参考依据。

钢筋混凝土安全壳受撞击局部破坏作用计算

针对钢筋混凝土安全壳在事故撞击下的动力计算问题,建立了贯穿破坏的弹塑性计算模型,该模型考虑了安全壳的主要结构要素:混凝土、横向钢筋、纵筋和钢衬套的作用机理以及各结构要素的多阶段变形和受力特点,推导并给出了安全壳抗局部撞击的计算方法。计算分析表明,纵向钢筋网的整体作用是提供膜力,可等效为一定厚度的薄钢板;纵向配筋率、配箍率和钢衬套厚度均影响结构的抗力和变形,其中配箍率的影响最为显著。

裂隙岩体损伤局部化破坏分岔模型及其应用

采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征,定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量。基于不可逆热力学理论,通过裂纹扩展的细观分析,得出了损伤的发展机理和演化方程,把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来,建立了弹塑性损伤本构关系。为分析含有节理裂隙岩体在发生局部化破坏时的特征,通过对发生局部化时的裂隙岩体的分析,构造了适用于节理裂隙岩体局部化分析的不连续分岔模型。利用非线性规划数值解法,可以得出局部化破坏的方向特征。在有限元方法中,根据该模型给出了节理裂隙岩体相关的算例,分析表明该模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的。

局部剪切破坏模式下的无重地基承载力

局部剪切破坏是一种常见的地基破坏模式,该破坏模式下的地基承载力理论计算方法尚不完善,对无重地基局部剪切破坏的极限承载力理论进行了研究。首先从破坏时破裂面延伸位置的角度完善了浅基础3种破坏模式的划分标准。对于局部剪切破坏,土体强度并未完全发挥出来,潜在破坏区处于非极限状态,所以将土体强度逐渐发挥的概念引入地基承载力中,通过适当的假设,建立了局部剪切破坏模式下无重介质地基承载力的理论计算方法,并与已有的经典成果进行比较分析,印证了该方法的合理性。研究成果为解决局部剪切破坏模式下地基承载力的计算提供了理论参考。

裂隙岩体局部化破坏分析的多重势面分岔模型

采用多重势面弹塑性分岔理论对裂隙岩体的局部化破坏进行计算模拟.基于多重势面弹塑性理论分析局部化问题,构造了适用于裂隙岩体破坏的多重势面不连续分岔模型,并使用数值方法求解局部化方向.在有限元方法的基础上,使用该模型计算裂隙岩体的局部化破坏条带.算例分析表明这一模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的.