Dynamic calculation model and seismic response for frame supporting structure with prestressed anchors

A dynamic calculation model of frame supporting structures with prestressed anchors for the slope stability is proposed. The frame and soil are closely contacted in the role of prestressed anchors and they cannot be separated along the whole slope. The lateral displacement of frame and soil is nearly in phase. The movement characteristic satisfies the theory of elastic foundation beam. The frame is treated with elastic foundation beam in this model. The influence of prestressed anchors is simplified as linear spring and damped system related with velocity. Under the condition of horizontal earthquake excitation, the equation of vibration response is established by using the model of dynamic Winkler beam and the analytical solutions are obtained for simple harmonic vibration. This method is applied to a case record for illustration of its capability, in order to verify the method, 3D nonlinear FEM (ADINA) is used to analyze the seismic performance of this case, the comparative results show that the design and the analysis are safe and credible by using the proposed method. The calculation model provides a new way for earthquake analysis and seismic design of slope stability supported by frame structure with prestressed anchors.

隧道洞口边坡锚索框架梁支护研究

近年来,公路隧道的修建在不断地进行中,同时在施工当中也伴随着较大的安全隐忧,因此隧道洞口的边坡支护对于隧道工程具有现实意义。文章以某隧道2号隧道洞口为例,采用FLAC 3D软件进行单因素变量分析不同锚固力、锚固角度和锚固间距对支护体系的影响,在理论计算方法的基础上,结合数值模拟分别在不同锚固力、锚固角度和锚固间距下对预应力锚索框架梁进行模拟计算与分析,最终得出在以上三种情况下的坡面位移图,然后通过观察位移图的变化并结合理论分析提出最优的支护结构参数。文章可为此类隧道工程中预应力锚索框架梁的结构参数优化设计提供技术参考。

等截面装配式框架预应力锚索支护结构承载特性研究及其算法验证

目前边坡支护工程多采用现浇框架预应力锚索支护结构,该结构能满足滑坡和边坡支护的要求,但是面对应急救灾和施工不便的工程项目时存在不足之处。对此,针对等截面装配式框架预应力锚索支护结构及其算法,通过数值模拟、现场监测试验、理论研究等手段,深入对比研究了装配式框架和现浇框架的承载特性,并验证了装配式框架算法。结果表明:等截面装配式框架预应力锚索支护结构同现浇框架结构承载能力基本相同,但是具有工期短、耐久性好、施工方便等优点;随着高度增加,在立柱上的装配式框架和现浇框架装配式框架应力、应变的差值变大,对横梁上的应力、应变影响较小,并且预制构件连接处节点强度较低,同时装配式框架应变随着温度在2℃~30℃内变化时趋于稳定;通过数值模拟发现三种装配式框架结构设计计算方法中铰支座结构设计算法更加安全,可运用于实际工程设计。

黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的设计研究

框架预应力锚杆是近年来较好地应用于黄土边坡加固的支挡结构,但其设计理论依据仍不统一,未形成成熟的规范,并且只把锚杆的预应力作为一种安全储备,没有进行具体的计算。基于此,考虑结构与土的相互作用,根据施工过程把设计分为基坑开挖和工作两个阶段,提出了一种侧移控制的设计方法,可以合理地确定施加预应力的大小。应用该方法对某工程实例进行了设计分析,结果表明:合理地确定锚杆预应力的大小是必要的,这对框架预应力锚杆的合理设计具有重要意义。

框架预应力锚杆支挡结构的理论分析及工程应用

对一种新型支挡结构即框架预应力锚杆支挡结构进行了研究.合理选取了框架预应力锚杆支挡结构的土压力计算模型和框架、锚杆的计算模型,并提出采用力法求解框架和锚杆的内力.改进了锚杆自由段长度的计算方法,推导了结构的基础埋深和稳定性极限平衡分析的计算公式.用此方法设计的多个高边坡经实践证明安全、可靠并具有良好的经济效益.此方法也为黄土边坡支挡结构计算提供了一种新的途径.

膨胀土高边坡多级组合式支挡结构力学特性现场试验研究

为分析大气环境下膨胀土高边坡组合式支挡结构的支护响应,对南昆铁路1个膨胀土高边坡多级组合式支挡结构(框架梁锚杆(锚索)+抗滑桩组合式支挡结构)中的土体湿度、土压力、桩身弯矩、坡面位移进行现场监测,分析大气环境下支挡结构的力学演变特征。研究结果表明:监测期间,土体经历了干湿循环作用,引起土体胀缩变形;抗滑桩后土压力走势与土体湿度变化趋势基本一致,且桩后土压力介于主动土压力与静止土压力之间;框架梁后土压力与锚索拉力均自上而下增大,有必要加强边坡底部防护;抗滑桩弯矩增量沿深度呈反C形分布特征,其最大值位于桩身前嵌固段与自由段的分界线附近,该位置为桩身受力状态的最不利处;坡面位移与支护结构内力变化范围幅度不大,表明框架梁锚杆(锚索)+抗滑桩组合式支挡结构可用于膨胀土高边坡防治。

框架免动力加速对流锚杆多年冻土边坡支护结构的提出及理论计算方法

针对多年冻土边坡的冻融滑塌问题,结合无动力通风技术、通风管降温技术和锚固技术,提出一种新型框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构,并阐述了新型结构的工作机理。基于通风工程和传热学理论,建立免动力加速对流锚杆与土体换热的计算模型,给出免动力加速对流锚杆的热效应理论计算方法;基于Winkler弹性地基梁理论,建立框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构与土体协同工作的计算模型,提出框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的力学效应理论计算方法。结合算例,采用提出的理论计算方法对框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的热-力学效应进行分析,并利用自主研发的框架免动力加速对流锚杆支护多年冻土边坡的水热力耦合分析软件对提出的理论计算方法进行验证,结果表明:(1)无动力风帽极大提升了免动力加速对流锚杆的通风能力,增大了外界冷空气与边坡内部土体之间的对流换热强度,促使多年冻土边坡内冻融交界面逐年抬升;(2)框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构减弱了边坡土体的冻胀作用,能够提高多年冻土边坡的稳定性;(3)文章提出的理论计算方法具有一定的准确性和合理性,可为框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的设计提供理论依据。

高陡黄土边坡多级有限填土加筋土-框锚组合体系抗滑分析

针对黄土滑塌高边坡治理加固中的空间受限、高填方填筑及水平位移变形等问题,提出了多级有限填土加筋土-框锚组合体系;目前对其抗滑稳定分析鲜有研究。依托陕西铜川某高陡边坡为背景,通过利用有限元数值计算和现场监测、测试,分析了该组合体系抗滑作用效果。结果表明:随着支护结构的逐步施加对边坡位移控制明显,锚索轴力变化具有一定的规律性。锚索自由段轴力最大,锚固段轴力变化曲线呈下凹型,向尾部方向逐渐变小,端部接近零;锚索应力对坡体内部变形敏感程度较高,锚索对坡体位移控制起到关键作用。有限加筋土-框锚组合体系协同作用下,框架锚索提供抗滑力约占总抗滑力的62. 73%,有限加筋土挡墙提供抗滑力约占总抗滑力的37. 27%,框架锚索与有限加筋土分担下滑力比值为1. 68∶1。有限填土加筋土与框架锚索组合柔性支挡结构可以有效治理黄土滑塌高边坡病害,实现了预期的抗滑设计效果。研究结果为中国范围内同类高陡边坡治理提供有益的参考,为拓展边坡与地质灾害治理方式和理论提供基础依据。

框架预应力锚杆高边坡加固机理及优化设计研究

框架预应力锚杆在高边坡加固广泛应用,目前计算理论主要以纵梁受力为主的二维计算,没有考虑纵横梁相交弯矩影响,忽视横梁受力。在此基础上,结合兰州市某高边坡设计实例进行三维有限元计算分析,框架梁受力较大区域主要集中在边坡下部,且横梁受力产生弯矩并不比纵梁小,说明框架梁设计时,必须考虑横梁的受力;在工程设计时,根据内力大小分区进行结构设计,这样对节省材料,降低工程造价十分必要。

框架锚杆支挡结构计算方法及工程实践

提出一种框架锚杆支挡结构设计计算方法,编制了计算程序,应用程序对某边坡加固工程进行设计,并以此工程为例探讨了这种结构体系在滑坡事故处理中的应用.

预应力锚索框架梁支护结构参数优化设计研究

选取西南地区典型顺层岩质边坡工程实例,利用FLAC3D有限差分数值模拟方法分析支护边坡锚固效果,并指出由于安全系数储备过大造成经济浪费,需对支护结构进行优化设计研究。在保守的支护方案基础上,采用MATLAB编程语言,以支护边坡造价为优化目标函数,以锚索设计参数为设计变量,边坡及预锚施工规范为约束函数,对支护方案进行多变量非线性规划优化设计分析,从经济方面求取支护设计优化参数。结果显示,该优化算法具有一定的工程使用价值。

基于力传递模型的框架预应力锚杆支护结构计算

采用古典铁摩辛柯理论对挡土板受力进行了详细推导,发现挡土板所受弯矩较大,弯矩通过与四周框架的固定传递到框架内部引起框架弯矩值的增大,因此提出一种基于力传递的计算模型,可以更为准确地对框架预应力锚杆支护结构的受力进行计算。利用C++ BUILDER,结合实例开发出相应的计算软件,结果表明,提出的设计理论是合理的。

巷道掘进过地质构造复杂带综合施工技术研究

巷道掘进过地质构造复杂带时,由于受到围岩破碎、地应力及构造应力复杂等多种不利因素影响,导致巷道围岩控制困难,给巷道掘进及后续使用安全带来明显威胁。因此,根据对1306巷实际情况,提出以缩小巷道掘进断面、注浆加固等为核心的综合施工技术,并进行现场应用。结果表明,采取上述综合施工技术后,巷道顺利掘进通过地质构造复杂带,同时巷道围岩变形得以有效控制,最大变形量仅为10 mm。研究成果可为其他矿井巷道掘进过地质构造复杂带提供借鉴。

某露天煤矿半固定式破碎站支护设计

破碎站的支护设计是一项重要研究内容,常用的支护形式为扶壁式挡墙。根据某露天煤矿现场工程地质条件,将锚索格构梁和扶壁式挡墙2种方案进行对比分析,对比了工程稳定性、施工工期及工程预算。最终选取锚索格构梁支护方案,该方案在露天煤矿中的应用充分利用了良好的工程地质条件,验证了直立边坡支护的可行性,对类似工程有着较好的指导意义。

CMM2-15型液压锚杆钻车中支撑架的结构性能及改进研究

针对矿用液压锚杆支架在使用过程中出现的结构变形、局部开裂等失效现象,以CMM2-15型锚杆钻车为分析对象,采用有限元分析方法,开展了支撑架的结构性能研究,得出其尾端左右纵梁及前端纵梁和腹板为整个结构的薄弱部位,存在率先出现结构失效可能性。由此,从结构尺寸、结构组成及材料等方面,开展了支撑架的优化改进,经验证,改进后的支撑架具有更高的结构强度,更能满足设备在巷道施工中的作业需求。

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应。结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈负相关;地震强度增加时,PEP震荡系数增加。

框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法

为了能够准确地进行框架预应力锚杆边坡支护结构动力分析及抗震设计,通过对该类结构进行震害分析,推导出地震作用下动土压力计算公式,建立了框架预应力锚杆支护结构的动力计算模型,并采用力法进行了求解。基于建立的动力分析模型和震害模式,给出了其抗震设计方法。考虑了地震响应沿坡高放大效应,根据极限平衡理论和破坏模式建立了框架预应力锚杆边坡支护结构的动力稳定性验算模型。将提出的方法应用于工程实例,并用有限元法进行了对比分析。结果表明:提出的分析模型具有较高的精度,是一种简单、实用的分析与设计方法;地震作用下最危险截面发生在边坡中偏上部位;梁柱截面尺寸是延性设计和发生斜压破坏的主要控制因素。

构造复杂区硐室群围岩失稳机理及控制技术研究

为了得出构造复杂区硐室群围岩稳定性特征及控制对策,本文以裴沟煤矿42采区泵房硐室群为研究对象,利用地质雷达与钻孔窥视仪探测硐室群围岩松动圈发育情况,运用数值模拟软件FLAC分析了水平构造应力对巷道围岩塑性区分布的影响,以及硐室群结构特点对其自身围岩稳定性影响。在此基础上,针对42采区硐室群围岩岩性特点,提出棚索协同支护与锚网索控底技术,现场工业性试验结果表明,在采用合理支护方案后硐室群维护效果理想。