截面型式及槽宽比对高填明洞土压力影响分析

利用离散元软件PFC2D,考虑到土体的离散性与不均匀性,通过分析洞顶平均竖向土压力、内外土柱相对沉降差以及颗粒间接触力链的变化规律,探讨截面型式(矩形、1/4拱形、1/2拱形)及槽宽比(B/b=1.5∶1,2∶1,3∶1,4∶1)变化对高填黄土明洞土压力的影响,结合顾安全公式,分析高填明洞沉降差与土压力间的函数关系,并修正该函数,使其可以适用与不同的截面型式与槽宽比下的高填明洞。结果表明:(1)B/b确定,明洞采用矩形截面时,接触力链在洞顶分布,平均土压力更大,明洞采用拱形截面时,平均土压力更小,但拱顶存在局部应力集中现象;(2)明洞截面型式一定,随着B/b的增大,洞顶平均竖向土压力与沉降差均随之增大,当B/b较小时,边坡作用增强,外侧土柱沉降降低,对内土柱的作用力变小,从而导致明洞顶竖向土压力更小;(3)内外土柱沉降差与附加土压力呈线性相关,相对于矩形截面,拱形截面下较小的沉降差会产生相同的附加土压力,更有利于结构的稳定。

基于特征模板的道路横断面CAD与填挖面积计算

针对道路ＣＡＤ提出基于特征模板的横断面ＣＡＤ有效、可行方法，模板具有参数化的特点；同时提出基于有向多边形自动搜索的横断面填挖面积计算方法，算法计算精度高、速度快、稳定性强；还阐述了已开发的横断面系统的主要功能。

基于ArcGIS的填挖方量算法研究与实现

从实际工作的需求出发,结合目前相关算法的缺憾,提出了一种既能保证计算精度又可以满足实际需求的填挖方量算法。在对该算法流程进行详细分析后,提出了基于ArcGIS的该算法实现方法。以某跨海大桥施工疏浚工程项目为实例,建立了一个填挖方量计算模块,并进行了相关的精度分析。

黄土高填方挖填结合区桩基础数值模拟研究

通过数值模拟分析了多种情况下挖填结合区桩(筏)基础受力与变形规律,并研究了桩-土共同作用。提出挖方区内筏板基础上部荷载由桩身与上部土共同承担,桩基础由桩身承担,轴力曲线近似呈“凸三角形”分布特征;填方区内筏板基础上部荷载由桩身与下部土共同承担,桩基础由桩身承担,轴力曲线近似呈“凹三角形”分布特征;挖填结合区受负摩擦阻力影响,轴力曲线近似呈“S形”分布特征。从规划、勘察、设计、施工、检测多方面,提出了适应于高填方工程建设的建议,可为类似工程研究提供参考依据。

圆钢管混凝土柱-钢梁削弱式节点抗震性能研究

为探究圆钢管混凝土柱-钢梁结构体系中梁柱削弱式节点的抗震性能,建立翼缘犬骨削弱和腹板圆孔削弱两种形式的节点在水平往复荷载作用下的有限元计算模型,对两种节点的破坏模式、能量耗散性能和节点延性进行对比研究。计算结果表明,不同削弱形式的节点翼缘板均发生弯扭破坏,腹板区域发生屈曲破坏。两种削弱形式极限承载力和刚度退化规律相似,建议对梁翼缘犬骨削弱范围不大于0.25bf,梁腹板圆孔削弱范围不大于0.35hb。相对于翼缘削弱节点,腹板削弱节点在水平往复荷载作用下易发生面外失稳,但其具有更好的耗能能力。实际工程中,对面外稳定性有更高要求时可采用翼缘削弱式节点,对于梁端约束且削弱区段可替换情况下可采用腹板削弱式节点,以满足不同的梁柱节点对抗震性能的要求。

大断面开切眼迈步式分次截割一次成巷技术研究应用

对砚北煤矿250203下工作面切眼截割工艺、支护参数进行了分析与研究,并与大断面开切眼二次成巷施工工艺进行了比对,最终确定采用左右迈步式分次截割一次成巷的截割工艺,以及锚网索联合支护和码设木垛加强支护的支护工艺,实现了大断面开切眼安全、高效施工,为冲击地压和特殊地质条件矿井大断面开切眼一次成巷施工积累了有效经验,提供了有利依据。

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.

广州新电视塔环梁-立柱-支撑-牛腿焊接节点抗弯刚度性能研究

本文对广州新电视塔圆钢管环梁、支撑、牛腿、圆钢管混凝土立柱相互之间直接焊接节点的抗弯刚度性能进行了试验研究和数值分析,介绍了节点弹性抗弯刚度的测试和评价方法。研究表明,在结构分析时斜撑与立柱、环梁与牛腿、牛腿与立柱等焊接节点可作为刚性连接处理。与钢管-钢管焊接节点相比,钢管-钢管混凝土焊接节点在支管弯矩作用下的主管管壁转动变形显著减小,该变形主要来自支管受拉侧的主管顶壁与混凝土趋于脱开的变形。主管内再设置环向加劲肋有助于进一步提高节点刚度和强度,但是至少应在受拉侧的冠点设置。

矩形钢管和矩形钢管混凝土T形不等宽受拉节点轴向刚度

为获得T形节点轴向刚度简化计算公式,根据节点受力特点,提出了适用于矩形钢管节点的平面框架模型和适用于矩形钢管混凝土节点的固端梁模型,并推导得到了2类节点的节点轴向刚度理论公式;运用有限元方法对节点轴向刚度理论公式中的节点域有效长度leff进行参数分析,拟合得到leff简化计算公式;将节点轴向刚度理论公式与试验及有限元结果进行了对比,并分析了主管内填混凝土对节点轴向刚度的影响。结果表明:主管高宽比和主管宽厚比对leff的影响较小,不予考虑;leff与主管宽度和支管高宽比均呈线性关系,且随之增大而增大;leff与支主管宽度比β呈非线性关系,且随之增大而减小;2类节点的轴向刚度理论公式计算结果与试验结果及有限元结果均吻合较好;主管内填混凝土可以提高节点轴向刚度,提高系数kc/h随着主管高宽比的增大而增大,随着β的增大呈现先增大后减小的规律,且当β=0.6~0.7时提高最大。

高填明洞土压力计算方法及其影响因素研究

基于岩土力学原理,考虑边坡坡角、沟槽宽度等因素,建立高填明洞的土压力计算模型,推导明洞洞顶土压力的计算公式;通过数值模拟结果和现场实测结果验证了该计算方法的正确性。依据此计算方法,进一步对影响土压力集中系数的边坡坡角、填料性质、明洞高宽比、明洞与沟槽宽度比等参数的敏感性进行分析。结果表明:等沉面高度随填土高度的增大而减小,随边坡坡角的增大而先增大后减小,随明洞高宽比、明洞与沟槽宽度比增大而增大;明洞洞顶土压力集中系数随填土高度的增加呈先增大后减小的趋势;边坡坡角增大有利于降低明洞洞顶的土压力;明洞高宽比、明洞与沟槽宽度比的增大会引起严重的明洞洞顶土压力集中现象;因此,实际工程中应在保证边坡稳定及结构安全的前提下,尽量提高边坡的坡角,减小填土沟槽的宽度,降低明洞高宽比。

主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点平面内抗弯性能试验研究

对主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点在支管平面内弯矩作用下的极限承载性能进行单调加载的试验研究。实施6个不同截面几何参数的主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点平面内抗弯极限承载力试验。介绍了节点试验方案,描述了X形圆钢管混凝土节点平面内弯曲破坏现象,给出荷载-支管端位移曲线、弯矩-主管局部变形曲线、弯矩-转角曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点平面内抗弯极限承载力和平面内抗弯刚度的影响进行讨论。试验研究结果表明:主管灌混凝土后并没有在主管中形成明显的刚域;在一定参数条件下,主管中灌混凝土的X形圆钢管混凝土节点平面内受弯极限承载力、抗弯刚度均随着β、τ值的增加和γ值的减小而提高;各试件在最大弯矩作用下,所有试件的支管根部测点都进入塑性,主管上大部分测点保持弹性状态;主管中灌混凝土对圆钢管节点平面内抗弯极限承载力有一定的提高,在一定参数条件下提高甚至达到48%,但若实际工程中取欧洲规范弯矩值与支管全截面塑性弯矩值中的最小者计算节点抗弯承载力,在一定的钢管几何参数下不一定是安全的,需要进行深入的有限元参数分析。

腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯性能试验研究

对腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点在腹杆平面内弯矩作用下的极限承载性能进行了单调加载的试验研究。实施了6个不同截面几何参数的腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯极限承载力试验。本文介绍了节点试验方案,描述了节点平面内弯曲破坏现象,给出了荷载—腹杆端位移曲线、弯矩—弦杆局部变形曲线、弯矩—转角曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将腹杆与弦杆外径比β、弦杆径厚比γ和腹杆与弦杆壁厚比τ对节点平面内抗弯极限承载力和抗弯刚度的影响进行了讨论。试验研究结果表明:γ和τ值最大的试件平面内抗弯刚度模式接近刚域模式,其余试件接近非刚域模式;在一定参数条件下,腹杆内灌混凝土的节点试件平面内抗弯承载力、初始抗弯刚度都随着β值的增大和γ值的减小而提高,提高的程度与β、γ具体大小有关,而τ值对抗弯承载力和抗弯刚度的影响不大;各试件在最大弯矩作用下,除τ值较大节点试件的腹杆上所有测点都保持弹性外,其余试件腹杆上测点则部分进入塑性;所有试件的弦杆测点均进入塑性;若实际工程中取欧洲规范弯矩计算值与腹杆全截面塑性弯矩计算值中的最小者计算节点抗弯承载力,则τ值较小节点试件的平面内抗弯极限承载力与理论弯矩相当,而τ值较大节点试件的平面内抗弯极限承载力低于理论弯矩,偏于危险,需要进行深入的弹塑性理论分析。

多年冻土地区路堤路堑过渡方式试验研究

提出了多年冻土地区路堤、路堑过渡段的结构形式:为保护路基下面多年冻土,在整个过渡段在暖季到来之前铺设保温材料;为了减少地表水的影响,在路肩线以下设置了复合土工膜防渗层;为了保证过渡段低于临界高度部分路基的稳定,对基底进行了换填;为了增加稳定性,在开挖地段设置了台阶并开展了现场实体试验.对采用此过渡形式的青藏铁路北麓河路堤路堑过渡段进行了现场观测和分析,验证了其适应性.

方钢管混凝土柱-削弱钢梁端组合梁节点受力性能研究

利用三维实体单元,对"带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端的钢与混凝土组合梁框架节点"建立了考虑几何非线性和材料非线性的有限元理论分析模型,通过对已有试验模型的模拟分析,验证了有限元方法的正确性,进而模拟分析了"框架节点"在单调和低周反复荷载作用下的受力性能,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征.研究表明:混凝土楼板的组合作用可以适当提高节点的承载力和刚度,且对削弱梁端节点区的应力分布影响较小;梁端削弱组合梁各节点的承载力和刚度均比梁端无削弱组合梁节点的有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱组合梁各节点均表现出良好的延性及耗能能力.

方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点受力性能的非线性有限元分析

针对采用缀板连接形式的方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点的力学性能,利用ANSYS有限元分析软件进行了三维有限元模拟数值模拟,有限元计算结果与试验实测数据吻合较好。在此基础上,对若干影响节点受力性能的几何参数和材料参数进行了参数分析。结果表明,所建立的三维有限元数值分析模型是合理的,加劲肋的设置及缀板厚度等参数对节点受力性能的影响较为显著,而钢管混凝土柱的轴压比与钢管宽厚比等参数对节点的力学性能影响较小。

方钢管混凝土柱--削弱钢梁端栓焊连接节点受力性能

采用三维实体单元,对"带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端钢梁栓焊连接框架节点"建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元理论分析模型,将有限元模型与试验模型进行对比分析,规律方面吻合较好,进而对"框架节点"在单调和低周反复荷载作用下的受力性能进行了数值分析,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征。研究表明:各种梁端削弱节点P-Δ曲线的初始刚度和梁端无削弱节点的初始刚度基本相同;梁端削弱节点的承载力比梁端无削弱节点的承载力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱节点均能够将塑性铰外移致梁端削弱区域;各种削弱形式的梁端削弱节点均表现出良好的延性及耗能能力,具有较好的抗震性能。

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显,但提高了节点的刚度,改变节点的破坏模式;能够提高受弯节点的刚度和承载力,其破坏模式可采用支管受拉翼缘有效宽度模型.主管内填混凝土后矩形钢管节点的承载力可根据对应的破坏模式来计算.

方钢管混凝土柱-焊接腹板削弱钢梁节点选型及设计

根据钢框架强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计原则,常采用削弱梁将梁端塑性铰外移至削弱区域。本文采用三维非线性有限元分析腹板开孔的削弱梁形式,并和传统的狗骨式节点(RBS)受力性能进行对比,通过各种节点的承载力与应力分布情况比较提出两种有效的梁腹板削弱构造形式(腹板开圆孔和长圆孔),并且参照国家规范给出了此类节点的设计建议方法。

拱北隧道明挖段变形缝防水构造优化研究

通过对现行设计规范和明挖隧道工程案例的调研,文章总结了变形缝防水做法和设置依据;在变形缝防水以"堵排结合"为原则的基础上,对于临海隧道和水下隧道,采用可排式变形缝止水带,可以增强防水效果。结合拱北隧道明挖段工程地质条件和防水要求,将可排式止水带结构运用于变形缝防水中,并在隧道内侧设计排水管道连接,以作为渗漏水的排水路径,该优化设计对工程实践有一定的指导意义。

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。