基于双折减系数法与极限平衡法的顺层滑坡稳定性分析

以四川省布拖县龙潭乡冯家坪滑坡为例,利用FLAC3D软件设计了基于双折减系数法的滑坡稳定性分析程序,应用“GIS-Rhino-FLAC3D”耦合技术建立三维地质体模型。考虑黏聚力和内摩擦角在滑坡失稳过程中衰减速度和弱化程度的不同,以及非饱和土中基质吸力对土体抗剪强度的影响,提出一种以黏聚力和摩擦力的衰减权重定义综合安全系数的双折减系数法,并采用极限平衡法作对比计算,研究分析了顺层滑坡的稳定性。结果表明:设计的抗剪强度参数双折减程序可以得出安全系数云图,直观地反映滑坡安全系数的空间分布特征;与传统强度折减法相比,所提出的双折减系数法计算的滑动面分布范围和综合安全系数更精确,较极限平衡法误差更小,可以准确地反映滑坡的稳定状态。研究结果可为双折减系数法应用于滑坡灾害的防治提供参考。

新能源车混入影响下的公路隧道运营通风设计折减系数研究

为进一步降低隧道运营期能耗,基于国家统计数据及高速公路沿线数据,从时空维度对数据进行分析,并使用多元线性回归对高速公路沿线新能源车混入度数据进行拟合。得到以下结论:1)近年来我国新能源车保有量占比呈高速增长态势,经济发达地区的新能源车保有量占比较高,新能源车混入度总体呈现从新能源车保有量占比高水平地区到低水平地区逐渐递减的趋势;2)新能源车混入度与时间和距离中心城市的里程存在明显的线性关系,与时间成正相关性,与里程成负相关性;3)根据新能源车混入度给出新能源车辆混入影响下的公路隧道运营通风设计交通量折减系数计算公式,能通过时间和空间信息预测隧道的交通量折减系数,为隧道设计阶段和运营阶段需风量的折减提供依据。

基于视认距离的隧道入口段亮度折减系数研究

为保障隧道入口段的行车安全,从驾驶员视认特性出发,定量研究被试者视认距离和亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的关系。被试者在不同条件下进行隧道实车试验,采用障碍物的视认距离作为隧道入口段安全性指标,建立两种亮度环境下的被试者视认距离与亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的回归模型。以入口段最小视认距离大于相应车速下的安全停车视距为条件,计算得到安全的亮度折减系数阈值,结果高于我国现行规范的参考值。该研究方法和结论对高速公路隧道入口段的照明设计具有参考价值。

基于等效线性化隔震结构设计周期折减系数研究

《建筑隔震设计标准》提出的隔震设计是基于复振型分解反应谱等效线性化的一体化直接设计方法,但未提及隔震结构周期折减系数如何取值。基于此,根据刚度串联关系推导等效单自由度隔震体系周期折减系数简化计算公式,探讨隔震结构周期折减系数因素的影响规律,建立不同填充材料、不同填充率的有限元数值模型,并利用数值模拟结果验证隔震结构周期折减系数简化计算公式。结果表明:隔震结构周期折减系数与名义周期比、非隔震结构周期折减系数存在函数关系;墙体开洞与通高墙体的隔震结构的周期折减系数均随着填充率的增大而减小,当填充率相同时,呈现出随填充材料弹性模量增大而减小的趋势,墙体开洞会增大隔震结构周期折减系数,且隔震结构的周期折减系数的取值范围相对较窄,为0.915~0.965;数值有限元模拟与理论结果偏差小于3%,吻合度高,以验证隔震结构周期折减系数简化计算公式的正确性,说明该简化计算方法对隔震工程设计具有一定指导意义。

舰船板格的许用应力折减系数研究

共同规范通过控制板格中心塑性变形,建立了AC-S和AC-SD工况的失效衡准,给出了考虑总纵应力影响的板格局部强度校核公式。但规范背景文件没有提供校核公式中许用应力折减系数的推导过程,分析对象仅限于油船和散货船的典型板架结构,对其他船型适用性有待探讨。本文采用非线性有限元方法,计算板格中心在总纵面内应力和侧向压力联合作用下的塑性变形,分析了折减系数的拟合方法,拟合得到的折减曲线与共同规范校核公式的折减曲线对比验证,变化趋势吻合良好。再考虑基本尺寸和材料的差异性,针对舰船上典型高强度、小间距的薄板结构形式进行了总纵应力折减方法研究,可以为舰船纵骨架式的板格局部强度评估提供参考。

装配整体式框架结构周期折减系数分析与研究

在实际工程设计中,对于填充墙刚度作用通常用周期折减系数予以考虑,不同周期折减系数的取值对结构地震作用计算具有较大影响。规范对周期折减系数规定一个范围值,如何选取合理的周期折减系数,更多依靠设计师经验。以某装配整体式框架结构为例,利用YJK软件,周期折减系数取值0.7~0.9,提取结构剪重比、位移角及钢筋量等整体指标参数进行讨论,同时建立含填充墙模型进行对比验证。结果表明:结构剪重比、位移角和钢筋量随着周期折减系数取值增大而减少;与考虑填充墙刚度模型相比,除位移角有明显变化之外,剪重比和钢筋量的变化幅度较小;可利用考虑填充墙刚度模型验证周期折减系数取值是否安全。

基于双折减系数法的重力坝抗滑稳定性研究

鉴于岩土体失稳破坏过程中粘聚力和内摩擦角发挥的作用并不相同,采用同一折减系数并不能真实反映出重力坝滑动直至失稳的破坏过程。以我国西南某重力坝为研究对象建立坝体-地基三维仿真模型,基于对粘聚力和内摩擦角采用不同折减系数的双折减系数法研究该重力坝在设计地震作用下的抗滑稳定性问题。结果表明:等比例强度折减法计算结果夸大了重力坝的抗滑安全裕度;采用双折减系数法分析重力坝在地震作用下的抗滑稳定性是可行的,且能更加真实地反映出重力坝在滑动失稳过程中粘聚力和内摩擦角各自的安全储备。

基于PFC模拟的饱和粉砂强度折减范围研究

为验证基于颗粒流程序(particle flow code,PFC)模拟的饱和粉砂土体变形和破坏状态下土力学参数与孔隙度的关系,以呼和浩特市地铁2号线公主府站至呼和浩特站盾构区间前期钻探土样为研究基础,对饱和粉砂进行一系列密度梯度的三轴不固结不排水室内试验,根据换算公式将密度指标转化为孔隙度指标,对孔隙度与内摩擦角之间的关系式以及孔隙度、围压与变形模量之间的定量关系式进行拟合。通过离散元法进行三轴数值模拟试验,监测试件在压剪过程中孔隙度随试件变形的变化规律,从而确定饱和粉砂在弹塑性变形阶段和破坏阶段土体孔隙度与变形模量及内摩擦角之间的关系。结果表明,土体强度随密度的增加而增加,基本呈现线性增加的规律。将孔隙度随土体应变变化的曲线对应到内摩擦角随孔隙度变化的拟合曲线中,可以得到饱和粉砂不同阶段土力学参数的取值范围,明确土体强度折减范围。通过PFC模拟曲线确定不同阶段对应的区段,为完善饱和粉砂强度折减规律分析提供了新的方法。

基于桥梁响应的高速铁路简支梁离心力折减方法

为分析规范离心力计算公式中竖向活载折减系数的理论来源,建立列车-曲线桥-墩系统的空间模型进行车桥耦合振动仿真计算。提出以桥梁动力响应与设计离心力产生的静力响应之比作为竖向活载折减系数的方法,结合反向传播神经网络分析列车车速、桥梁墩高、跨度、曲线半径等因素对折减系数的影响程度。结果表明:车速对折减系数的影响最大,其次为桥梁跨度;竖向活载折减系数反映了列车荷载图式中设计活载与运营列车轴重的差异,折减系数应与列车荷载图式、实际运营列车相匹配;现行规范中竖向活载折减系数公式对中国高速铁路ZK荷载具有良好的适配性,能满足高速铁路简支梁离心力设计的要求。

土工织物顶压蠕变特性与折减系数研究

常规土工合成材料蠕变特性仅考虑筋材拉伸状态。随着土工合成材料应用愈加广泛,其受力条件也愈加复杂。为研究土工织物在受到顶压力作用下的蠕变特性,研制了顶压蠕变试验装置。采用该装置对Mirafi PET 1300土工织物进行了CBR圆形顶破试验以及40%、50%和60%三种荷载水平下的2400 h圆形顶压蠕变试验,计算了5、10、60和120 a设计年限在不同顶压面积应变下的顶压蠕变折减系数,并与常规拉伸蠕变折减系数对比,建立了顶压蠕变折减系数、设计年限与顶压面积应变三者的量化关系式,以预测顶压蠕变折减系数。结果表明,对于试验土工织物,顶压蠕变折减系数比常规拉伸蠕变折减系数大65.340%~148.496%;随设计年限的增加,顶压蠕变折减系数变化不大;在不同设计年限下,随顶压面积应变的增加,顶压蠕变折减系数保持平稳。为提升工程结构的安全性和耐久性,在土工合成材料受顶压作用情况下,建议设计采用顶压蠕变折减系数。

基于局部强度折减法的含软弱结构层边坡稳定性分析

基于西南某智慧生态城中的不稳定斜坡,通过FLAC3D有限元软件建立数值模型,对比分析局部强度折减法与整体强度折减法计算边坡稳定性的差异,并研究不同加固方式对边坡稳定性的影响。结果表明:边坡的安全系数、变形等主要由软弱结构层控制,局部强度折减法更适用于含软弱结构层边坡稳定性研究;实例边坡在天然状态下处于稳定,在暴雨状态下存在滑坡风险;采用“锚杆+框格梁”与“抗滑桩+预应力锚索”分别加固五级边坡与直立边坡后,在暴雨状态下的边坡稳定性大幅提升。

圆形地下连续墙环向刚度影响因素及折减系数取值研究

圆形地连墙环向刚度折减系数的不同取值对结构内力和变形计算结果的影响很大。为了更准确、合理并量化确定环向刚度折减系数,采用理论分析和有限元计算,研究了多边形代替“真圆”导致墙体有效厚度的折减、地连墙垂直度误差导致墙体有效厚度的折减、相邻槽段间泥皮厚度对墙体环向刚度的削弱、槽段接头的类型(刚接、铰接和柔性)的影响和地面超载不均匀对环向刚度的定量化影响。分析表明影响圆形地连墙环刚折减系数取值的因素多且复杂,目前尚无法给出一个定量化的计算公式,但可以在设计计算时,先分别计算出各因素影响的折减系数,以量化其影响程度,最后综合判定环向刚度折减系数的取值。文章的分析方法对圆形地连墙环向刚度折减系数取值如何减少人为经验取值影响,为取值定量化提供了新的途径,值得推广采用。

富水黄土隧洞衬砌外水压力折减系数影响因素研究

水工隧洞衬砌外水压力折减系数的合理取值是结构设计中的难点。以引汉济渭引水隧洞工程穿越Q_(2)黄土地层为背景,开展了饱和Q_(2)黄土的物理力学特性试验,并基于FLAC3D有限差分法及流–固耦合分析原理,研究6种因素对外水压力折减系数的敏感程度和变化规律。结果表明,各因素对外水压力折减系数的影响程度从高到低依次为:壁后注浆厚度h>盾构掘进速度V>地层渗透系数k_(l)>开挖扰动范围w_(s)>壁后注浆水平N>地下水位高度H,壁后注浆厚度对外水压力折减系数影响最大,当盾构掘进速度V≤9 m/d、地层渗透系数k_(l)≤0.2 m/d时,外水压力折减系数受盾构掘进速度和地层的渗透系数影响较大,其余因素影响较小;考虑到地层条件及施工水平的差异性,饱和Q_(2)黄土中衬砌外水压力折减系数取值变化范围为0.35~0.75,平均可取0.53。

混合式风电塔架的强度折减系数概率谱模型

为提高风电塔架的抗震性能,提出了考虑耗能时序的混合式风电塔架的概念,重点研究了结构抗震设计与评估的关键指标——强度折减系数。利用等效单自由度体系表征具有三线性滞回特征的新型塔架,并基于不同周期和滞回参数组成的变量矩阵,以320条近场地震动作为激励对等效单自由度体系进行了大量非线性动力分析,获取了3 600万个强度折减系数。强度折减系数均值对结构周期及滞回参数敏感,故基于对比研究选取的对数正态分布概率模型,通过多轮非线性回归分析建立了一系列预测方程,从而实现强度折减系数概率谱模型的建立。预测方程所得结果与原数据库之间良好的一致性,验证了所提预测方程能够量化强度折减系数的概率特征,所提概率谱模型可用于对考虑耗能时序的混合式风电塔架进行抗震性能评估。

连梁刚度折减系数对剪力墙结构的影响研究

剪力墙结构在进行地震计算时,按照相关规范要求连梁的刚度可折减,折减方式的不同对剪力墙结构整体刚度和构件内力等结果影响较大。设计人员通常给定全楼统一的连梁刚度折减系数,这种简化做法会导致结构刚度和构件受力与实际不符。本文对9栋典型剪力墙结构进行了非线性分析,研究了连梁刚度折减系数对剪力墙结构整体指标和构件内力的影响,并给出了剪力墙结构设计时连梁刚度折减系数的确定方法建议。

基于双折减系数法的含软弱结构面岩质边坡动力稳定性研究

鉴于等比例强度折减法在折减过程中对粘聚力和内摩擦角采用同一系数,并不能真实模拟出结构的失稳破坏过程。依托于某一实际水利工程设计资料,建立该工程岩质边坡的非线性有限元模型,并在计算中重点考虑断层及岩层层面等软弱结构面的影响,基于双折减系数法对该含软弱结构面的岩质边坡在动力作用下的稳定性进行了研究,并与等比例强度折减法的结果进行对比。研究结果表明:双折减系数法得到的安全系数略大于等比例强度折减法,边坡失稳时的特征点位移值偏大,说明等比例强度折减法计算结果偏于保守;采用双折减系数法分析含软弱结构面岩质边坡动力稳定性是可行的,且能更加真实地反映出结构在失稳破坏过程中粘聚力和内摩擦角各自的安全储备。

承载力折减系数对结构构件可靠度的影响分析

构件承载力评定是鉴定结构构件安全性的重要指标。本文采用一阶二次矩阵法得出了不同承载力折减系数下的构件可靠指标计算公式,并结合多种常用材料的抗力参数,根据非迭代方法计算出了不同结构构件对应的可靠指标。结果表明:可变荷载对结构可靠度的贡献优于永久荷载的影响,但当可变荷载与永久荷载标准值之比达到一定限值时,构件的可靠度不再提高。依照现行标准要求的承载力折减系数计算可知,结构构件可靠指标大致呈等差数列排布,此种划分方法下得出的结果与构件实际失效概率存在较大偏差,可靠指标降幅过大将对构件安全性鉴定工作产生不利影响。

高烈度地区建筑结构设计周期折减系数分析

随着我国建筑业的飞速发展,建筑设计、施工技术水平也得到了长足的进步。通过提高建筑业科技水平以及大量的实践经验,促进了国家各种规范、规程的快速更新改进。在汶川地震后,《建筑抗震设计规范》更新到了2016版。对于大多数设计者来说,设计的依据就是规范、规程,结构设计的参数都以国家规范为标准,不能低于规范规定的最低数值,但在实际工作中,对于参数的运用每个人理解又各不相同,这样使计算出来的结构数据相互之间差异很大。为此,主要对在结构计算中遇到的周期折减系数进行分析,根据多年的设计经验以及前辈们的指导来阐述其与结构主体在计算上的关系。

有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究

有限元强度折减系数法在边坡稳定分析中的应用正逐渐受到人们的重视。本文较为全面地分析了土体屈服准则的种类、有限元法自身计算精度以及H (坡高 )、 β (坡角 )、C (粘聚力 )、Φ (摩擦角 )对折减系数法计算精度的影响 ,并给出了提高计算精度的具体措施。通过对 10 6个算例的比较分析 ,表明折减系数法所得稳定安全系数比简化Bishop法平均高出约 5 7% ,且离散度极小 ,这不仅验证了文中所提措施的有效性 。

水岩分算隧道衬砌外水压力折减系数取值方法

针对如何确定水岩分算时隧道衬砌外水压力折减系数问题,结合已有隧道规范中地下水处理的规定及外水压力折减系数经验取值方法,从地下水渗流作用出发,基于地下水水力理论,推导了地下隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力折减系数理论求解公式,揭示了灌浆圈、初期支护、二次衬砌渗透系数及灌浆圈厚度等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力折减系数的影响规律。在此基础上提出了不同衬砌类型外水压力折减系数取值所应注意的问题及相应的取值方法。研究结果可为隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。