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.

框架预应力锚杆支护边坡稳定性及锚固参数灵敏度分析

灵敏度分析对于解决土木工程中众多参数的辨识问题具有重要作用。为了研究框架预应力锚杆支护边坡锚固参数对土质边坡在动力作用下稳定性安全系数的影响以及锚固参数对安全系数灵敏度的影响,采用GeoStudio有限元软件建立黄土地区框架预应力锚杆支护边坡的计算模型,并通过采用全局差分法建立灵敏度近似计算的分析模型,用以研究各锚固参数与灵敏度之间的关系。结果表明:每一个支护参数都有一个最佳水平,可以使安全系数达到最高值;锚固参数对灵敏度的影响大小依次为锚杆水平倾角、水平间距、竖向间距以及锚杆长度。分析结果可为框架预应力锚杆支护结构的优化设计提供参考。

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。

建筑外墙结构伸缩缝支模防变形施工技术研究

在外墙结构伸缩缝支模阶段,变形问题一直是施工质量的重要影响因素之一,为此,文章围绕建筑外墙结构伸缩缝支模防变形施工技术进行研究。在支撑结构施工阶段,清理支护桩后,结合伸缩缝的宽度差异化设置植筋标准,并构建止水螺杆结构。为加固支模结构,浇筑支模底板时预留了钢筋地锚,以此实现对支模结构的加固处理,最后以支护桩植入钢筋位置作为基准点,安装模板排架体系和可调节顶托体系的。结果表明,支模验收结果的偏差量均满足合格标准,未出现异常变形。

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。

黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的优化设计

在以前开展的有关框架预应力锚杆支挡结构的设计计算基础上,采用整体优化和局部优化相结合的方法对其进行了优化分析设计。文中以单位宽度内主要材料工程总造价为目标函数,以锚杆布置位置、构件截面尺寸、纵向钢筋和箍筋为设计变量,以现行规程的设计计算规定和构造要求为约束条件,建立了框架预应力锚杆支挡结构的优化设计数学模型,并采用复形法求优。实例计算证明,优化设计可获得造价最为经济的最佳设计方案。文中所采用的优化设计思想可为类似支挡结构的优化设计参考。

框架结构中多层模板支架体系的实测分析

对某框架结构中多层模板支架体系进行现场实测,主要测量内容包括支架立杆轴力、钢筋混凝土梁、板钢筋内力及混凝土的抗压强度和弹性模量。测量结果证明,各测试参数均随施工过程不断变化:立杆轴力及梁板钢筋内力分别在上层楼板和上面第2层混凝土浇注完毕后出现峰值;梁、板跨中立杆轴力较大,但远小于屈服荷载;混凝土抗压强度和弹性模量均在初期上升较快,之后一段时间缓慢增长。

框架预应力锚杆支挡结构的分部优化设计策略

从结构优化设计理论的观点出发,提出了框架预应力锚杆支挡结构的分部优化设计策略,设计结果使得结构整体内力分布更均匀、设计更合理、材料更节省,并结合某黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构进行了实证.其优化设计思想可为类似支挡结构的优化设计参考.

基于梁柱扭转效应的框架预应力锚杆柔性支护结构内力计算

针对现有计算模型中对框架梁柱底部地基反力分布假设的不足,提出利用杆系有限元,采用能够考虑地基与岩土体相互作用的Winkler弹性地基梁模型,并考虑框架梁柱的扭转效应,对边坡加固中的框架预应力锚杆柔性支护结构的框架梁柱进行内力计算.并对某工程实例进行计算,结果表明框架梁柱扭转的相互影响可以忽略;只要计算单元选取合理,将框架梁柱体系拆分为单梁后按连续梁进行内力计算也是可行的.

植筋增大框架梁端受弯承载力的新方法

在结构加固改造工程中,常需要在不改变梁端截面的条件下增大该部位的受弯承载力,而采用现有粘贴钢板、粘贴碳纤维片材的方法无法取得理想效果。提出了一种适用于一般情况的植筋增大梁端受弯承载力的新方法,并在多项加固工程中得到了实际应用。

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。

AWD型巴哈赛车车架结构设计方法

将巴哈赛车的车架结构设计系统化。基于赛事规则将车架结构按区域划分后结合重要结构细化设计;给出车架重要结构的设计方法和常见形式;提供部分车架重要结构的常用设计尺寸和尺寸范围;将基于CATIA软件建立巴哈赛车车架的实体模型在Workbench中进行仿真分析以验证结构的安全性。系统的提出了一套全轮驱动(AWD)型巴哈赛车车架结构的设计方法。该方法可以用于指导巴哈赛车车架设计以缩短设计周期,并能简化部分车架结构的加工。

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。