考虑剪切变形的圆弧深拱参数共振稳定性分析

基于结构弹性稳定理论,根据能量法推导出以位移为基本未知量的圆弧深拱总势能,从Hamilton原理出发,建立了考虑剪切变形的圆弧深拱的动力稳定微分方程。利用Galerkin方法将该方程转化为二阶常微分Mathieu型参数共振方程,推导出圆弧深拱主参数共振的临界频率方程式,从而求得周期解所包围的动力不稳定区域。通过分析剪切变形、圆弧半径、圆心角等参数对圆弧深拱动力稳定性的影响,探讨了圆弧深拱发生参数共振的动力稳定性问题,为拱型结构动力分析与设计提供参考依据。

均匀径向压力作用下深圆拱的平面内稳定性

利用小变形理论及ANSYS研究了均匀径向压力作用下深圆拱的平面内稳定性,算例分析表明,当深圆拱的圆心角较小时,圆拱受径向压力的稳定性高于受静水压力的稳定性,当深圆拱的圆心角较大时,圆拱受径向压力的稳定性低于受静水压力的稳定性.

深埋与浅埋隧道分界理论分析方法的研究

采用有限元分析法,研究了自重应力场下围岩临界成拱埋深及其在深埋与浅埋隧道分界中的应用。研究表明:自然或人工临界成拱埋深与围岩弹性模量不相关;如果隧道开挖后洞室围岩处于弹性状态,则自然临界成拱埋深与围岩密度及强度指标的大小不相关,与围岩泊松比、隧道开挖宽度成线性关系;如果隧道开挖后洞室围岩处于弹塑性状态,则自然临界成拱埋深主要与围岩重度、泊松比、强度指标、隧道开挖宽度等参数相关,人工临界成拱埋深还与衬砌支护时机有关。传统的深埋与浅埋隧道的分界方法都是经验法,其分界指标并不完善,有的还不合理;而本文提出了一种可发展的理论分析方法,还需要在实践中加以完善。

拱坝抗曲折稳定再探

将大曲率圆弧深拱稳定理论引入到拱坝抗曲折稳定分析中,考虑了曲率和剪切变形对拱坝水平拱圈稳定的影响,给出了临界荷载的计算公式,并构造出无铰圆弧拱失稳时超越方程的一种高效的迭代格式解,提出了拱坝水平拱圈抗曲折系数的概念。通过对典型拱坝及失事拱坝进行抗曲折稳定校核,与实际工程十分吻合,得到如下结论:对于拱坝上半部分离坝顶不远处,拱圈容易发生整体曲折失稳,但因上部曲率和厚度较小,使曲率和剪切变形对水平拱圈稳定临界荷载的影响不大;对于拱坝下半部分不容易发生整体曲折失稳,但因下部曲率和厚度较大,曲率和剪切变形使水平拱圈抗曲折稳定临界荷载明显降低,而且剪切变形对拱圈稳定临界荷载的影响大于曲率的影响;坝体和坝肩岩体之间的连接越接近固支水平拱圈越稳定。该文结论对相关规范的制定有参考价值。

基于拱梁分载法的高薄拱坝水平拱圈曲折稳定评价

该文针对深山峡谷中高拱坝半径较小且截面尺寸较大,曲率和剪切变形对临界荷载的影响较为明显的特点,基于大曲率深拱问题在拱坝中应用的理论和经典的拱梁分载理论,对《拱坝抗曲折稳定分析再探》中的算例重新校核,重新定义拱坝水平拱圈的抗曲折稳定系数,并结合柔度系数绘制两者关系曲线,更直观的判定水平拱圈的稳定性。结果表明:对于拱坝的中上部,拱圈起主要承载作用,拱圈的稳定性较弱,曲率和剪切变形的影响不明显,容易发生失稳,故在校核稳定时应当给予重视;对于中下部,拱圈的稳定性较强,但剪切与曲率的影响较为明显,并且剪切变形的影响大于曲率的影响;高拱坝的柔度系数越大则拱圈曲折失稳范围越大,柔度系数为10时坝高全范围拱圈将不曲折失稳。