Stress Analysis of New Type Pre-Stressed Anchor Bearing Plate Combining Stamping with Welding Forming and Its Anchorage Zone

An anchor bearing plate transfers the anchoring force from anchor plate to the concrete and the pre-stress is formed in the concrete structure. Currently, the main type of anchor bearing plate is cast iron. It is brittle during transportation and tension process. This paper presents a new type of anchor bearing plate combined stamping with welding forming. The structure of the new type anchor bearing plate is introduced. The stress states of the anchor bearing plate and anchorage zone under work are studied. Various specifications of anchor bearing plate are studied by ANSYS finite element analysis software following the AASHTO specification. The analysis results are compared with the results of the same type of OVM round-shaped anchor plate. The study results show that the new pre-stressed anchor plates combined stamping with welding forming are feasible and more sturdy which can meet the engineering demand.

蹬空开采条件下雨汪煤矿的110工法相似模拟研究

以雨汪煤矿1010201工作面为研究背景,开展蹬空开采110工法相似模拟试验研究,利用应变监测系统和MatchID散斑非接触测量系统,从应力场和位移场2个方向监测不同阶段上覆岩体和巷道围岩的变形特征,探究上覆岩体裂隙带运动规律。研究结果表明,推进40 cm时,非切缝侧直接顶出现部分垮落;推进80 cm时,直接顶完全垮落;推进100 cm时,基本顶大面积垮落,工作面被完全填充,上覆岩体变形趋于稳定。垂直位移监测云图表明,顶板最大垂直位移为34 mm,底板最大垂直位移为16 mm。说明切顶卸压技术和NPR锚索支护补偿力学理论对超载条件下的蹬空开采仍然具有良好的适用性,通过垮落岩体的碎胀效应对工作面充填支撑,使得基本顶范围内岩体和巷道围岩变形得到了良好的控制,一定程度地减小了地表沉降,并且沿空留巷效果显著,为实际工程施工提供了科学依据和理论指导。

内置式锚箱索塔锚固区索力水平分力分配机理研究

索塔锚固区的受力分析通常采用实体有限元单元进行,然而由于其结构复杂、种类繁多,不易被一般工程设计人员使用。为此,结合某斜拉桥的实际工程案例,分析了内置式钢锚箱锚固体系的传力特点,提出了一种基于平面框架理论的简化计算方法,并利用非线性的分析方法建立了锚固区ANSYS有限元模型以修正公式。结果表明修正前简化公式计算结果与有限元模型计算结果之间的误差在10%左右;考虑到塔壁厚度、索塔计算高度以及锚箱侧板厚度的影响,使用折减混凝土弹性模量的方法来补偿和修正桥塔应力分布,具体的混凝土折减系数使用非线性回归的方法确定。最终将修正公计算式结果与有限元模型计算结果重新进行对比,结果表明,修正后的计算公式与有限元模型计算结果的误差在2%以内,可以较好地分析索塔锚固区的索力分配情况,具有实际工程意义。

预应力锚固体系锚垫板上灌浆孔的研究

在预应力锚固区及其锚垫板的结构设计研究中,为了提高模型分析运算速度,通常简化模型结构而忽略灌浆孔,进而忽略了灌浆孔对预应力锚固区应力分布的影响。本文以设置灌浆孔的锚垫板旋转角度为变量,对铸造型锚垫板上的灌浆孔展开研究,建立2 200 MPa级预应力锚固区模型进行有限元分析,确定锚垫板的最佳放置位置,然后进行锚固区传力试验。结果表明:锚垫板放置在45°位置,锚固区承载力相对较高,锚固区安全可靠。由于灌浆孔的存在,锚垫板应力集中出现在灌浆孔,因此建立拉压杆模型对锚垫板进行结构设计时需忽略灌浆孔。与未设置灌浆孔相比,设置灌浆孔的锚垫板主拉应力最大增加了34.27%,主压应力最大增加了4.81%。螺旋筋主拉应力最大减少了4.16%,Von-Mises应力最大减少了16.83%,锚下混凝土侧表面拉应力最大增加了1.99%。试验结果验证了锚垫板放置在45°位置时2 200 MPa级预应力锚固区结构安全。

基于自感知纤维增强复合材料锚杆的隧道围岩松动圈识别

隧道围岩变形和松动圈厚度是隧道结构设计的重要考虑因素和安全运营的重要参考依据,现有的松动圈识别方法和隧道围岩变形测量手段多停留在检测层面,缺乏长期实时监测方法.为此,研发内嵌光纤的自感知纤维增强复合材料(FRP)锚杆,提出基于内嵌光纤自感知FRP锚杆的隧道围岩智能监测系统,可以实现对围岩变形立体化、全天候的实时监测;结合监测数据与理论分析,提出隧道围岩松动圈的识别方法,并将该智能监测方法应用于广汕高铁陈塘隧道.研究结果表明:自感知FRP锚杆能够精准探知现场施工对围岩变形的影响规律,型钢钢架对隧道围岩的支护作用较为突出;监测数据可以实时反映自感知锚杆的受力规律,从而准确识别隧道不同位置围岩的松动圈厚度;基于自感知FRP锚杆的隧道围岩智能监测系统将在隧道运营过程中持续、实时监测隧道围岩的变形,为隧道全生命周期的结构安全提供高技术保障.

基于支护阻力对巷道围岩塑性区深度作用的柔性锚索支护技术研究

为明确支护阻力对巷道围岩塑性区深度的影响,采用卡斯特纳公式和FLAC3D软件分析了支护阻力与巷道围岩塑性区深度之间的关系,分析结果表明:现有技术水平条件下提供的支护阻力不能显著减少巷道围岩塑性区深度,难以有效避免巷道围岩发生塑性破坏,即使支护阻力高达2.50 MPa,巷道顶板围岩塑性区深度也未显著减少。因此,提出采用具有足够承载能力、锚固深度和延伸率的支护材料进行柔性支护,将塑性区内的破坏岩石锚固到塑性区外的稳定岩层是维护巷道围岩稳定的一种有效途径。在信湖煤矿五中车场回风道采用大变形柔性锚索进行补强支护,取得了较好的控制效果,减少了巷道断面的收缩量,保障了巷道的长期使用。

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。

深部大变形巷道“锚杆+短锚索+长锚索”支护机理与实践

唐山矿0293工作面回采巷道存在变形大、难支护等问题,理论分析表明:处于高偏应力环境的巷道围岩易于产生较大的变形,理论分析和现场实测表明,巷道围岩局部区域的塑性区破坏深度达到3.8 m左右,巷道表面位移量达400 mm左右,基于此,设计了针对围岩的“塑性区内+塑性区外+稳定岩层”的“锚杆+短锚索+长锚索”三重支护方案:即选用2.4 m锚杆、4.5 m短锚索与10.5 m长锚索协同支护,实现软岩巷道的安全稳定。

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明:自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6 MPa下降至179.5 MPa,降幅约为10.07%。优化后结构高应力区域峰值应力明显降低,中等应力区域分布较优化前更大,一定程度上改善了结构应力集中现象,验证了该方法的可行性。

宁德白莲寺后山滑坡成因分析及综合治理

宁德白莲寺后山滑坡为中型牵引式土质滑坡,是典型的由于坡脚不合理开挖叠加强降雨作用导致的滑坡。根据勘查成果,采用圆弧法和有限元法对滑坡进行稳定性分析,分析结果显示,一般工况下滑坡处于基本稳定状态,暴雨工况下滑坡处于不稳定−欠稳定状态。滑坡治理采用削坡卸载、锚杆框架梁、植被防护、抗滑桩、坡脚挡墙及设置截排水沟等综合治理措施,治理效果较好,可为类似滑坡工程提供参考。

基于数值模拟的高边坡加固效果分析

福州市某高边坡削坡后存在安全隐患问题,需要对其进行加固处理并验证加固方案的效果。在对该高边坡进行稳定性分析的基础上,选取一个代表性剖面构建边坡三维网格模型,采用有限差分法分析边坡加固前后在天然工况和暴雨工况下的塑性区和位移量。在天然工况和暴雨工况下,边坡加固后的塑性区面积相比加固前有明显的减少;天然工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为29.6 mm和10.8 mm,暴雨工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为54.9 mm和27.9 mm;坡面6个监测点加固后的位移量相比加固前的位移量均大幅下降。数值模拟结果表明,格构梁加锚杆的加固方案可有效抑制边坡变形,提升边坡整体稳定性。该研究对类似高边坡加固方案设计和验证具有一定参考价值。

过断层巷道围岩失稳破坏机理及控制技术研究

针对过断层破碎带巷道围岩变形大、支护失效难控制、无法保证巷道整体稳定性的问题,以华阳股份新景公司过断层巷道为工程背景,根据断层区的地质特征,分析了巷道失稳破坏机理,提出全锚索支护技术,并进行了数值模拟验证。现场工程实践结果表明,优化支护方案下巷道围岩顶底板移近量为98 mm,两帮收敛量为85 mm,底鼓量为42 mm,巷道围岩的变形得到有效控制,确保矿井的正常安全生产。

断层破碎带巷道变形分析与优化支护设计

断层是煤矿开采过程中常见的地质构造之一,受断层破碎带影响的巷道稳定性差、变形严重。通过对青云煤矿020202工作面运输顺槽YF1断层破碎带的变形特征进行分析,探讨了该断层带裂隙发育的情况,可以得知,其由于少量渗水导致了断层带泥化、承载力下降,从而造成了巷道变形。针对该情况,优化了支护设计,在巷道底板增加了注浆锚索,提高了巷道围岩的承载力和稳定性,不仅保证了工作面的安全生产,而且为后续巷道过断层提供了技术参考。

“三软”巷道长短锚索联合支护控制变形研究

针对“三软”特厚煤层巷道围岩变形严重、控制难度大、掘进效率低、采掘接替困难的难题,提出了一种锚网索支护控制技术。采用现场超声波探测及钻孔窥视揭露方法,测定围岩松动圈塑性范围为2.4~3.0 m;采用数值模拟得到锚索不同间距下的支护效果,确定顶板采用锚网索、两帮采用锚杆的支护方案,设计合理的支护间距,并成功进行了工程应用。结果表明,长、短锚索联合支护可有效控制复合软岩巷道的变形。两帮和顶底板的移近量不大于30 mm;掘进期间顶锚索应力为60~170 kN,受力较为稳定。可见长短锚索联合控制技术可有效提高巷道围岩控制效果,而且生产实践表明,采用长短锚索联合控制技术后平均月进度突破143 m(架棚支护平均月进度60 m),掘进效率实现成倍增长,有效解决了采掘接替困难问题,经济社会效益显著。

锚索支护密度影响下煤矿巷道稳定性分析

根据银洞沟矿11采区行人下山的实际工程概况,建立了考虑围岩峰后力学参数随塑性剪切应变呈多段线性函数演化的数值模型。结合顶底板竖向位移、锚索轴力以及塑性区的分布演化情况,研究了锚索支护密度对巷道稳定性的影响。结果如下:(1)巷道顶板位移随计算时步的增加呈先减速下沉而后趋于平稳的变化趋势,底板位移随计算时步的增加呈先减速上升而后趋于平稳的变化趋势。(2)模型竖向位移场显示,随支护密度的增加,模型顶板下沉及底板上升最大位移均呈逐渐降低趋势。模型竖向应力场显示,随支护密度的增加,模型最大竖向应力呈增加趋势。围岩应力降低区与顶板围岩松动变形区范围基本一致,也随支护密度的增加而减小。(3)随着支护密度的增加,塑性剪切应变大于0.2、0.1及0.05的单元数均呈降低趋势。

分支型主动脉覆膜支架治疗Stanford B型主动脉夹层的临床使用评价

目的基于真实世界的数据多维度评估分支型主动脉覆膜支架治疗锚定区不足的主动脉夹层StanFord B型的安全性、有效性、经济性,为临床的合理使用提供科学依据。方法选取2021年1月—2023年6月在内蒙古自治区人民医院治疗的胸主动脉夹层Stanford B型伴锚定区不足的患者71例。根据腔内修复术手段的不同,分为观察组32例、对照组39例。根据各种方法的相关临床数据,对其围手术期和随访期的主要观察指标、次要观察指标进行统计学分析,对比各组的临床效果。结果两组患者在基线资料、既往史、实验室检查指标情况比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后实验室指标检查、围手术期不利医学事件情况比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组手术安全性大致相似。观察组术中出血量小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组术后即刻效果、术后2月随访情况对比,差异无统计学意义(P>0.05)。使用分支型主动脉覆膜支架治疗有效性优于杂交手术治疗。观察组手术时间、术后住院时间、总住院时间方面明显短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组在住院总费用、医用耗材费用、植入材料费用方面,差异无统计学意义(P>0.05)。使用分支型主动脉覆膜支架治疗经济性优于杂交手术治疗。结论分支型主动脉覆膜支架治疗胸主动脉夹层疾病安全有效,经济适中,且适用范围广,适用于锚定区不足的胸主动脉夹层Stanford B型患者腔内治疗,术后远期效果有待进一步跟踪,真实世界数据有待扩充。

煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法

由于煤矿井下的恶劣工作环境和钻臂动力学特性的复杂性,传统的固定参数控制方法难以确保稳定且精确的控制。特别是在控制信号传输过程中,抖振现象的出现不仅影响控制精度,还可能导致系统的不稳定。为此,提出一种煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法。通过建立液压锚杆钻机钻臂位移系统模型,设计死区预补偿器减少控制信号抖振,并结合自适应滑模控制器与金豺优化算法优化控制参数,实现液压锚杆钻机钻臂的定位控制。实验验证,该方法显著提升了钻臂定位精度,特别是在水平和转角控制上,即使在干扰环境下也能保持低稳态误差。

自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁主缆锚固区空间受力分析

主缆锚固区作为自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁的关键结构,承担着将巨大的主缆轴力均匀传递到加劲梁全截面的重要作用。为研究主缆锚固区的受力状况和主缆力的传递规律,以60 m航空限高条件下主跨420 m自锚式悬索斜拉协作体系桥梁方案为背景,建立板壳-实体有限元模型,对大跨度自锚式协作体系桥主缆锚固区各板件进行空间受力分析,得出锚固区主要板件受力的应力水平和分布情况,以及锚体中混凝土对锚固区板件应力的影响作用,对主缆锚固区结构设计的合理性和安全性进行了验证。

协同锚固技术在大采深构造带区域巷道支护中的应用

为有效控制26轨道下山在大采深临近构造带附近时,受到地应力作用产生的巷道变形加剧现象,通过研究分析协同锚固理论,优化支护方案,增加巷道底板施工槽钢+注浆锚索的加固措施,实践表明:采取加固措施后,底板变形移近量为13.4 mm,相较于未采取底板加固措施的31.2 mm,减小17.8 mm的移近量,协同加固方案取得显著加固卸压效果。

涨落区岩质岸坡生态防护技术研究

为在防治涨落区岩质岸坡安全稳定性的同时,也能达到生态修复的目的,研究从传统采用的锚喷和锚杆挡墙防护技术出发,从岸坡安全防护和创造绿植生长空间两个层面,研发出了由有机质层、反滤垫、草皮增强垫和锚固系统共同构成的一种综合生态防治技术(简称:OATA生态防护技术),该技术既可抗水流冲蚀和浪蚀,又可为岸坡植被生长创造条件,可实现护岸和生态修复的双重目的。