基于SolidWorks和ANSYS的斜拉桥索梁锚固结构参数化设计与有限元分析

结合工程实例,以钢锚箱式和锚拉板式2种常见的斜拉桥索梁锚固结构为例,利用SolidWorks软件完成三维参数化设计、ANSYS软件完成了锚固结构的受力分析。通过将SolidWorks建模和ANSYS分析有效结合,提高了索梁锚固结构的设计和计算分析效率。总结并比较了钢锚箱式和锚拉板式2种锚固结构的受力特点及传力机理。

托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构分类及顶板冲击失稳机制

我国煤矿托顶煤巷道冲击地压频发,且冲击动载下顶板灾害尤为严重。为探究托顶煤巷道顶板锚固结构类型和冲击失稳机制,以陕西某矿301工作面回风巷道大面积冲击垮顶为工程背景,运用相似实验、理论分析及数据统计等方法,分析了托顶煤巷道围岩应力、位移和巷表加速度的动载响应特征,研究了顶煤厚度与支护构件影响下顶板锚固结构的分类特征,探究了弹性波下托顶煤巷道的应力响应机制,提出顶板锚固“梁-拱”结构的冲击失稳机制,评估了301工作面回风巷道的抗冲能力,并提出了相应的抗冲支护优化方案。结果表明:①冲击动载下托顶煤围岩应力和位移等监测数据验证了顶板存在内、外层的梁或拱形锚固结构,因顶煤厚度增加,顶板内层锚固结构存在由“梁”向“拱”的转换;②基于顶煤厚度与支护构件相对关系,将顶板锚固结构划分为薄顶煤的“叠加梁-拱”、厚顶煤的“组合梁-拱”和特厚顶煤的“组合拱”,建立了厚煤梁由“梁”向“拱”转化的临界厚度指标;③顶板锚固梁结构和锚固拱结构的冲击失稳机制为动静载荷下分别达到其拉伸、剪切强度极限后破坏,锚固“梁-拱”结构对冲击载荷的放大效应受其尺寸影响明显;④特厚顶煤的“组合拱”结构中内层拱承载强度较低,可增加锚杆长度提升内层拱厚,对应的“组合拱”结构的承载能力上升明显,与抗冲能力评估结果相符。

框架梁锚固边坡支护结构研究进展综述

该文综述了国内外边坡支护加固工程中框架梁锚固结构的研究现状,主要对结构设计、模型试验、现场施工3个方面的成果进行简要总结和分析。通过归纳分析发现:当前框架梁锚固结构设计有一定局限性,需要形成普适性的设计理论和方法;框架梁锚固边坡支护结构的模型试验受限于试验设备和条件,尚无法大规模开展;框架梁锚固结构施工质量控制要点和标准还不够明确,缺乏完善的框架梁施工工艺,需要从人、物、环、管等角度对施工安全风险开展系统研究;框架梁锚固结构与装配式结构的结合应用值得进一步研究。

红水河特大桥钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计研究

红水河特大桥是贵州省第一座采用混合式叠合梁的大跨度斜拉桥,其桥跨布置、主梁结构形式及索力分布均不对称。针对其突出的非对称受力特征,该桥索塔锚固区拟采用钢牛腿-钢锚梁组合结构形式。根据钢锚梁的不同受力模式,该文提出了两种钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计方案,基于Ansys分别建立了两种设计方案的钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构精细化有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:采用以钢锚梁纵向拉伸变形为主的小偏拉设计方案,可以显著降低钢牛腿-钢锚梁组合结构的应力水平,加大钢锚梁与钢牛腿接触面的相对滑移,使钢锚梁偏向于轴向拉伸的理想受力状态,结构整体力学性能更好、更安全。红水河特大桥索塔锚固结构设计最终采纳了小偏拉设计方案。

沿空留巷顶板非对称锚固深梁承载结构模型研究及应用

针对强采动条件沿空留巷顶板非对称变形与控制难题,以贺西煤矿3302(2)沿空留巷为工程背景,采用数值模拟、理论分析及现场工程实践相结合的方法研究沿空留巷顶板非对称锚固深梁承载结构的形成机制与承载特性。基于顶板预应力场的分布特征,提出在高预应力顶板锚索和锚杆支护产生的有效预应力场作用下顶板的有效锚固区能形成非对称锚固深梁承载结构,进而构建非对称锚固深梁承载结构力学模型且根据应力叠加原理推导其最大剪应力解析式;结合MATLAB绘图阐明不同顶板载荷、非对称布置的单体支柱和顶板锚杆索的单一和复合影响因素作用下锚固深梁结构最大剪应力分布的响应特征,并分析锚固深梁结构和两帮(柔模墙体和煤帮锚固体)协同承载机理,从而揭示锚固深梁结构稳定性承载机制。基于此,结合生产地质条件和工程经验提出3302(2)沿空留巷非对称联合支护方案,实践表明留巷期间围岩移近量控制在安全范围内,沿空留巷非对称锚固深梁承载结构有效控制强采动巷道顶板的非对称变形。

津滨轻轨3-25m预应力混凝土连续箱梁设计

介绍了津滨轻轨3-25m预应力混凝土连续箱梁的结构形式、设计方式和施工方法，对此结构体系进行了比较分析和总结，为以后的轻轨连续箱梁设计积累了经验。

钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力特性研究

鉴于混合剪力连接件受力特性的复杂性,以厦漳跨海大桥北汊主桥为工程背景,在模型试验研究的基础上,采用壳-梁-实体精细化有限元数值方法对钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力状态、传力机理及其影响因素进行研究。结果表明:焊钉群竖向剪力横桥向上整体呈现边缘大、中间小的分布趋势;竖向上牛腿顶板以上钉群竖向剪力自上向下逐渐增加,顶板以下区域呈马鞍形分布。焊钉群较大轴向拉力出现在牛腿顶板对应位置,较大轴向压力出现在牛腿腹板高度对应位置。PBL剪力键群承担的竖向力和水平力均表现出中间大、边缘小的分布规律。混凝土塔壁承压、竖向力的变化以及面外弯矩的作用,对索力竖向分力在混合剪力连接件间分配的影响依次增大。

深部高应力半煤岩巷变形机理及跨界高强支护技术

针对深部高应力半煤岩巷围岩变形持续时间长、变形量大及支护构件损伤破断等围岩控制难题,以渝阳矿N3702运输巷为工程背景,综合采用现场测试、理论分析、数值模拟和工程试验的方法,对半煤岩巷围岩变形机理和控制对策展开研究。通过巷道矿压监测与松动破坏范围测试,量化了半煤岩巷的矿压显现特征,揭示了半煤岩巷顶板泥页岩抗变形能力弱、锚索锚入坚硬硅质灰岩的深度较浅甚至未锚入、巷道所处高应力环境且其轴向近乎垂直于最大水平主应力是造成矿压显现剧烈的根源;基于自然垮落拱理论的成拱形态、锚杆组合梁和悬吊理论的组合压缩作用与悬吊作用,阐明了矩形断面巷道锚杆锚索支护时顶板低位“显形压缩梁”结构和高位“隐形压缩拱”结构的形成机制;在分析锚索锚固段所处位置岩性、自由段长度及锚尾施加预紧力大小对“梁-拱”锚固结构承载能力影响规律的基础上,提出了矩形断面半煤岩巷以锚杆配合锚索为主体支护构件的跨界高强支护技术方案,并开展了现场应用。实践结果表明:该技术有效地控制了深部高应力半煤岩巷持续变形,保证了围岩与支护构件的稳定与安全。

深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC^(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。