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。

大截面圆端形钢壳塔锚固节段制造工艺

安罗高速黄河特大桥索塔在国内首次采用无纵筋圆端形大截面钢混组合结构,针对钢壳塔锚固节段结构特点与制造难点,介绍了其总体制造工艺,采取了一系列控制措施,解决了钢壳塔锚固节段制造线形控制、精度控制、焊接变形控制等诸多技术难题。

软岩巷道全断面锚注支护技术应力分布特征研究

针对软岩巷道分析其失稳变形破坏过程,提出全断面锚注支护技术,采用数值模拟方法研究赵固一矿在原支护方案和全断面锚注支护方案下的塑性区分布及垂直应力情况。结果表明:在原支护方案下,底板塑性区破坏深达4 m,两帮处的集中应力分布明显,最大集中应力系数为1.48。当采用全断面锚注支护方案后,巷道围岩形成统一整体,底板塑性区范围减小至1 m以内,两帮处的集中应力基本消失。结合现场监测发现,顶板离层在支护后期基本趋于稳定,巷道日均表面变形量约为2 mm/d,巷道围岩状态整体稳定,支护效果明显。

轨道交通桥梁声屏障柱脚节点计算方法研究

声屏障柱脚结构一般采用锚栓连接钢立柱与混凝土基础。此类节点受力方式既不同于钢筋混凝土结构,亦不同于钢结构的螺栓群连接,而钢结构相关设计规范和混凝土设计规范中均未给出此类节点结构受力分析计算办法。本文在轨道交通声屏障柱脚锚栓连接节点结构受力分析中,提出按平截面假定方法分析的计算原理,结合在上海申通地铁集团有限公司科研项目《声屏障风荷载特性研究》中得出的风荷载作用数值,按照计算原理得出的方法,计算了六种不同荷载组合下的柱脚节点受力,并采用有限元仿真分析并行计算,对比二者计算结果以验证该原理和方法,可供相关设计人员计算参考。

42#道岔接触网辅助锚段线材及张力仿真分析

高速铁路42#道岔接触网采用第三辅助锚段无交分线岔布置方式,由正线锚段悬挂、侧线锚段悬挂及辅助锚段悬挂组成。42#道岔接触网辅助锚段悬挂起着正线锚段悬挂与侧线锚段悬挂的衔接作用,保证了受电弓在正线锚段与侧线锚段的平稳过渡,因此辅助锚段悬挂的线材及张力选择显得尤为重要。通过调研目前42#道岔接触网辅助锚段线材及张力的设置情况,从线材张力配置、波动传播速度、与正线锚段匹配性等方面进行分析;并利用弓网仿真,通过分析不同线材及张力组合,提出适应不同时速的42#道岔接触网辅助锚段线材及张力选择,应用于实际工程中,为今后42#道岔接触网辅助锚段线材及张力设计提供了方案参考。

接触网禁停区域自动识别与监测技术研究

当城市轨道交通列车通过接触网锚段绝缘关节处时,受电弓将从接触网工作支向非工作支过渡,此时会形成一个不宜停车的过渡区域。在列车动态行驶过程中,经过此区域对受电弓受流无影响,若列车在此区域停车,且受电弓的受流过程保持一段时间后,极可能引发弓网事故。为避免因列车在接触网过渡区域停留时间过长而引发的弓网损伤等恶性事故,文章引入无线射频技术和列车信号控制技术,提出一种列车正线运营在接触网绝缘锚段关节过渡区域停车时自动识别与监测方法,该方法利用车载监控装置实时监测列车速度和位置信息,一旦识别到列车在危险区域内停车,车载监控装置会立即触发预警系统,控制进入危险区域的受电弓自动落下,并向司机发出声光报警,从而有效预防弓网事故的发生,增强列车正线运营的安全性。

一种锚索框架梁内力计算新方法及现场试验

为使现有框架梁内力计算结果更加符合工程实际,采用理论计算及现场试验2种方法分析框架梁内力分布规律,考虑框架梁材料的非单一性给出了一种新的计算方法,引入实测弯矩计算方法对现场试验数据进行整理,并将试验结果与理论结果进行对比。结果表明:理论结果与试验结果所得框架梁弯矩的分布趋势基本一致;采用换算截面法求解梁的截面惯性矩,所得结果可以提升框架梁的抗弯能力,进而减小框架梁截面配筋率;锚固力是影响框架梁内力的一个重要因素,锚固力越大框架梁的弯矩越大。

松软破碎厚顶煤大跨度切眼变形破坏特征与控制技术

安阳主焦煤矿大断面切眼常采用被动支架沿顶布置,围岩变形量大、易漏冒,工人劳动强度大。针对上述问题,采用数值模拟方法研究了裂隙发育、位移和应力分布与切眼跨度之间的关系,提出了围岩控制策略和支护方案。结果表明,随着切眼跨度的增大,围岩塑性区范围逐渐增加,顶板以剪切滑移或拉剪破坏为主,两帮以泊松效应膨胀拉伸—剪切破坏为主;顶板下沉量、巷帮内挤和底鼓量均逐渐增大;顶煤、直接顶和基本顶部分岩层逐层渐次移动,顶板部分区域出现较大的裂隙,冒落拱以上深部顶板发生整体移动;巷道顶底板中有害拉伸应力区域范围呈现拱形分布,且逐渐增大。根据切眼围岩变形破坏特征,提出了高强度、高刚度、高预紧力的强力支护和被动单体液压支柱补强的主被动联合支护方法。现场工业性试验表明,切眼围岩得到了有效控制,可为类似裂隙发育托顶煤大断面切眼围岩控制提供参考。

主动柔性防护网锚杆锚固段长度设计研究

随着我国高速公路建设加速推进,越来越多的高速公路进入到运维期,路堑边坡会出现局部崩塌、岩石风化剥落等现象。对于存在落石风险的岩质边坡,工程中一般采用主动柔性防护网进行防护。文章结合工程实际技术指标,通过简化边坡局部崩塌计算模型,得出路堑边坡主动柔性防护网锚杆锚固段长度的简化算法,为锚杆锚固段的长度设计提供技术支持。

高速铁路公铁合建桥接触网锚段布置关键点设计研究

以某铁路工程项目中的公铁合建桥为例,对公铁合建桥接触网锚段布置进行研究,分析了大跨度钢索斜拉钢构桥梁端伸缩量偏大对接触网锚段布置的影响,提出了大跨度公铁合建桥中心锚结布置位置的建议方案及受梁端伸缩量影响导致的补偿坠砣升降空间不足的对应解决方案。

深部煤系软岩大巷全断面锚注修复技术研究

为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得出加强深部煤系软岩大巷支护的控制思路,并在此基础上根据煤系软岩的劣化程度和支护失效特征,提出了基于全断面高强锚索支护+喷浆+全断面注浆锚索锚注支护+钢棚支护的主被动联合补强修复支护方案,并建立了修复支护的“三个阶段、四个步骤”工艺体系。研究结果表明:8煤层南深部集中运输大巷围岩成分复杂、质地软弱、遇水易膨胀崩解,且处于高地应力环境,应力集中系数达到1.46,总体表现出变形速率快、持续时间长、变形量大的特点;原支护设计存在支护强度不足、未针对软岩特性采取有效措施的缺陷,导致顶板、巷帮部分锚杆锚索破断失效;进行全断面锚注修复支护后,形成高强度、范围大、连续性强的预应力场,预应力场有效影响深度增大至原支护的1.5倍。现场试验监测显示:补强修复支护后,大巷巷帮及顶底板变形趋于稳定,表明全断面锚注修复支护工艺对深部煤系软岩大巷的稳定性控制效果显著。

输电线路小型桩锚基础的设计方法分析

在高压输电线路工程大力推广山区机械化施工应用的背景下,文章提出1种适用于山区输电线路工程“半岩半土”地基机械成孔的小型桩锚基础,结合变截面桩模型试验及数值分析研究成果,分析了小型桩锚基础的承载力设计方法。此外,通过数值拟合求得大小桩刚度比值公式,并在不同桩径比值条件下,考虑轴向刚度影响求解的抗拔承载力偏安全。

复合顶板巷道支护技术研究

某矿91105回风巷掘进区域顶板为松软复合顶板,巷道在地应力、围岩强度低以及采掘扰动等多因素影响下出现变形量大问题,原有的锚杆锚网支护方式难以满足围岩控制需要。因此,结合91105回风巷现场地质条件,提出采用全断面高预紧力锚索方式支护围岩,充分发挥锚索悬吊能力提升围岩自身稳定性,并具体给出围岩支护参数。现场应用后,91105回风巷围岩变形量大问题得以较好解决,巷道在使用期间基本不需要修整,现场取得较好围岩支护效果。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

大断面巷道围岩控制技术研究

随着矿井规模与煤矿产能的增加,巷道断面也随之增大。大断面巷道由于其开挖跨度较大,在开挖过程中围岩破坏严重,开挖进度较慢。为解决安山煤矿5^(-1)煤大断面巷道支护问题,兼顾巷道稳定性与工程进度,本文根据组合梁理论对安山煤矿5^(-1)煤大断面巷道进行支护方案优化,并采用数值模拟及现场实测的手段对其进行科学性验证。结果表明,优化后的支护方案大幅度减小了巷道围岩破坏程度,改善了围岩环境,明显增强了巷道稳定性,且优化方案增大了锚杆索间排距,缩减了锚杆索数量,一定程度上提高了巷道开挖工程进度。

路基支挡结构之锚固桩的“方”与“圆”

从截面抵抗能力、桩土相互作用机理、经济效益和施工角度等多方面,充分论证方形桩与圆形桩的优缺点,改进方形桩成桩工艺并应用于3个施工项目。结果表明:用于边坡支挡的锚固桩,无论从受力性能还是经济性上,方形桩均具有优势,仅是施工工法和施工机具落后于圆形桩;目前方形桩的成孔技术和机械机具已在研发与应用中,并有较成功的经验;相较于圆桩,方桩依然是边坡支护的首选。

基于数值模拟的不同锚杆索长度及间排距条件下支护效果研究

本文以邵寨煤业一盘区5#煤层综采工作面的1503运输巷与1505回风巷之间的煤柱为工程背景,借助数值模拟软件,对不同长度、间距以及排距的锚杆索支护条件下巷道的围岩控制效果展开模拟研究,并针对1505回风巷围岩塑性区的损伤扩展情况以及变形的控制效果进行分析。研究发现,不同锚杆长度的锚网索喷联合支护条件下,围岩控制效果存在显著差异。对于锚杆长度2500 m支护效果相对显著,锚杆长度增加,支护强度提高,对1505回风巷围岩塑性区的损伤扩展和变形的控制效果越好;当锚杆间距减小,支护强度提高,锚杆排距减小支护强度提高。而锚索具有相同特征,长度越长、间排距越小,支护强度越显著,对围岩塑性区的损伤扩展和变形控制效果越好。

高强预应力锚带网索组合控制下支护效果评价分析

针对王家寨煤矿现有支护手段支护效果不佳的问题,本文提出采用高强、高预紧力锚杆与预应力锚索进行组合支护,以调动发挥顶板的自承载能力和两帮煤体的全面承载作用。为探究在该生产技术条件、围岩地质条件及围岩应力状态下巷道的变形规律检验支护效果,选择在三才轨道下山作为研究对象进行现场测试。先进行锚杆锚索支护参数计算,同时考虑锚杆、锚索、钢带、金属网等支护材料的强度,以此确定巷道断面设计,接着利用ANSYS模拟支护前后围岩的应力和位移变化情况。从模拟结果能够得知,所采取的支护方案可以有效控制围岩变形,且支护参数合理。通过现场试验观测,设计的支护方式和支护参数基本满足井下正常生产的需要,但巷道上帮的变形仍较大,主要原因是上帮的松动破坏范围大,部分段已经超过了锚杆的锚固范围,因此建议适当增大上帮锚杆的长度,以更好地发挥其支护性能,进一步提高和改进支护效果。

悬索-斜拉协作体系桥梁总体设计

韶关某跨江桥受航道和用地条件边界约束,桥梁跨径组合采用(23+340+23)m,全宽8.2 m,主跨恒载总重量达1500t;本桥边中跨比例远超出常规大跨桥型跨径比例范围,如何选择合理的桥型方案直接影响桥梁的安全性和经济性。为探索特殊条件下的桥梁设计方案,构造出一种新型地锚式悬索-斜拉协作体系结构;340m中跨采用单主缆悬索体系,23m边跨采用斜拉背索体系,主缆和背索通过塔顶钢锚箱平衡边中跨拉力;通过设置小角度微型抗风缆,有效解决了通航净空受限条件下抗风缆布置难题。通过方案比较和结构分析表明,在特定的条件下,采用背索斜拉-主跨悬索协作体系合理可行,为今后大跨桥梁建设,提供了可靠的参考和借鉴。

某拱塔斜拉桥新型结构设计与分析

为分析景观拱塔的强度和稳定性、钢混结合段和地锚梁的受力特点。文中以某拱塔景观斜拉桥为依托,采用Midas空间杆系有限元模型和Ansys实体有限元模型进行分析。研究分析得出,拱塔在裸塔阶段的强度和稳定性有较高的安全储备;钢混结合段受力较小,确定相应的构造措施;地锚梁需要设置一定数量的凸榫来抵抗水平力。研究成果对今后类似工程提供一定的参考。