风浪流耦合作用下锚泊式海上试验平台的水动力特性试验

为了研究国家海洋试验场的“国海试1”平台与锚泊优化方案是否满足设计要求,采用物理模型试验方法,制作1∶30试验平台模型,在国家海洋技术中心海洋动力环境实验室开展百余组不同波高、波周期、波向的不规则波、定常风和等效均匀流联合作用下,两点式躺地链系泊状态下的模型运动响应研究。对比分析试验结果与对应试验平台的设计指标,结果表明:同样海况下,风浪与潮流同向时,试验平台的运动响应更剧烈;流速1.14 m/s、4级海况时,试验平台最大横摇角为10.41°,“国海试1”平台无法开展正常的吊装工作;流速1.14m/s、6级海况时,试验平台最大横摇角为15.07°,“国海试1”平台搭载的试验测试设备无法正常工作;流速1.14 m/s、8级海况时,试验平台最大横摇角为20.21°,平台存在安全隐患,应采取避险措施;“国海试1”满足抗7级风浪的设计要求。该研究成果验证了改进后的国家海洋综合试验场“国海试1”平台满足抗7级海况的设计要求。因此,建议“国海试1”平台在6级海况下应停止试验作业,8级海况下应采取必要的避险措施。该研究为同类新型海洋平台水动力研究提供了参考。

高地应力条件下隧道多力学特性锚杆模型及应用研究

为解决FLAC3D中Cable模型无法模拟锚杆(索)断裂失效,因而难以合理分析复杂地质条件下围岩稳定性的问题,采用数值计算手段对锚杆模型进行改进,提出锚杆(索)的失效判据,基于FISH语言修正Cable模型法向及锚固剂轴向本构关系,并将算法嵌入到运行程序中。结合Link模型构建多力学特性锚杆模型(MMC模型),并通过开展锚杆拉拔及模拟试验,对MMC模型进行验证。以月直山隧道工程为背景,构建隧道支护算例,对比Cable模型及MMC模型在工程模拟分析中的应用效果。结果表明:1)修正后的锚杆及锚固剂轴向本构模型包含破坏失效阶段,符合锚杆实际力学行为;2)锚杆拉拔试验模拟结果和真实试验结果接近,最大误差为2.9%,说明MMC模型能够合理模拟真实锚杆的受力及失效破坏特征;3)MMC模型在工程模拟中能直观地展现破断失效位置,且能够模拟锚固系统失效,而Cable模型在锚杆达到破坏条件后仍持续为围岩提供支护力,计算结果与实际存在较大偏差;4)MMC模型扩大了FLAC3D的应用范围及适用性,提高了锚杆支护的模拟能力。

内置锚盘扩大头锚杆承载特性模型试验研究

为揭示扩大头锚杆体系的力学性能和破坏征兆,以内置锚盘扩大头锚杆为研究对象,借助研发的一套扩大头锚杆力学性能试验装置,采用室内缩尺模型试验的方法,研究了扩大头锚固体直径、长度、内置锚盘数量对锚杆承载力的影响,获得了扩大头锚杆拉力-相对土体位移曲线、锚固体侧摩阻力与端阻力数据、杆体与锚固体的应力-应变关系曲线以及土体及锚固体破坏模式。结果表明:锚杆拉力-相对土体位移曲线具有3阶段特征,即缓慢上升段、陡然增长段及趋于平缓段;内置锚盘扩大头锚杆的抗拉承载力主要由锚固体的侧阻力与端阻力提供,侧阻力在加载初期发挥主要作用,而端阻力在加载的中后期对锚杆极限承载力的贡献率大;在加载末期,锚杆体系表现为土体整体剪切破坏和锚固体劈裂破坏两种征兆,随着锚固体直径的增加,破坏征兆由土体整体剪切破坏演化为锚固体劈裂破坏;锚固体的直径、长度和内置锚盘数量对锚杆极限承载力的影响大小排序为:锚固体直径大于锚固体长度,大于内置锚盘数量;锚杆杆体处于非均匀分布受力状态,杆体可采用变截面设计方式;在拉力作用下,锚固体处于压缩膨胀状态,内置锚盘数量的增加可有效降低锚固体膨胀劈裂的发生概率。

海洋平台张力释放绞车锚泊定位系统研究

以海洋平台锚泊系统为研究对象,设计张力释放绞车的机械机构与液压系统,计算张力释放绞车关键零部件参数并选型。推导基于储缆绞车减张力释放装置液压马达转角、力矩传递函数,以及锚泊系统多台绞车协调位移-力特性,采用微分先行PID控制策略结合MATLAB仿真,分析储缆绞车对减张力释放装置液压马达转角、力矩控制的影响,多台绞车的位移-力的输出特性。仿真结果表明:储缆绞车对张力释放装置的阶跃信号转角控制、正弦信号力矩控制影响较小,但张力释放装置则极大地减少了外力对储缆绞车的冲击。不同的阶段各系泊绞车主次切换,可实现对船舶或者潜器位置控制。

坡顶超载下含软弱结构面锚固边坡承载特性

为了探究坡顶超载作用下含软弱结构面的锚固边坡承载特性,以软弱结构面长度为变量设计并制作完成了4组缩尺模型试验,借助位移计、轴力计等量测元件监测坡面位移、坡顶沉降和锚索轴力的发展规律,系统研究了软弱结构面发育对锚固边坡承载特性和变形行为的影响。试验结果表明:软弱结构面发育伴随着框架梁变形模式的改变,结构面较长时,框架梁会因坡体下滑而发生旋转,实际工程中应根据结构面发育情况合理选择边坡水平位移的监测点。同时,不同层位处锚索调动顺序与结构面长度存在关联。设计时宜根据结构面分布及发育趋势,异化不同层位处锚索预应力幅值。

自锚式悬索桥静力特性模型试验研究

为研究自锚式悬索桥在运营阶段的静载响应规律,以应变相等为原则,按静力相似理论对哈尔滨市三环西线跨松花江大桥主桥进行1∶50缩尺模型试验研究。以轴向刚度、弯曲刚度相似为主进行模型设计,重点关注桥梁的受力与变形性能。根据有限位移理论的仿真分析,结合相关规范的规定,制订桥梁静力试验工况及试验方法。基于最不利加载工况下的试验数据,对该桥的主缆、吊索、主梁的受力及变形特征进行分析。结果表明:双塔对称体系自锚式悬索桥的边主跨挠度分布情况与三跨连续梁类似,但由于竖向索力的弹性支撑作用,结构挠度减小,证明结构在静力作用下能承担的荷载更大;各关键构件荷载安全系数均在规范限值以内,大桥结构受力偏于安全;各测试工况试验值与理论计算值总体吻合较好,模型能较好反映实桥的受力特性,同时也印证了缩尺模型设计的合理性。

爆炸波作用下预应力锚索受力特征研究

研究爆炸波作用下不同预应力锚索类型的受力特征对提高锚固洞室抗爆性能有着重要的意义。通过模型试验和数值分析,研究了在集中装药产生的爆炸波作用下两种类型预应力锚索的索端张力变化特征和锚索锚固段轴应变变化波形,探讨了两种锚索类型的预应力变化特征和规律,并得出几点有意义的结论。采用显式动力分析程序得出的计算结果与试验数据的吻合性较好,进一步证实了模型参数和建模的有效性和正确性。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥模型试验研究

鉴于自锚式斜拉-悬索协作体系桥结构新颖,目前世界上尚无先例,为了检验其设计及计算理论的正确性,探索自锚式斜拉-悬索协作体系桥的整体结构特性,以大连湾跨海大桥推荐方案为原型,制作1/100的试验模型,进行全桥静力和动力模型试验分析,试验结果与理论结果基本吻合.试验验证了理论计算的正确性,表明用现有的有限位移理论分析是安全可靠的.为实际工程的设计与力学性能研究提供依据.

拖曳锚嵌入机理及运动特性实验研究

针对拖曳锚的嵌入机理和运动特性,设计并实施拖曳锚模型实验.模型实验系统主要由模型水槽、拖曳系统、测量系统和模型锚板4部分组成.实验采用接触式测量技术,实时测量了拖曳力、拖曳角、拖曳距离及锚板方位角、翻转角和运动位移等多运动参数.通过系统分析锚板的运动参数和嵌入轨迹,结果表明:设计锚胫角增大,对应锚板的方位角、嵌入深度和拖曳力均成倍增加;锚板形态对锚板的拖曳嵌入性能具有重要影响,优化的梯形锚板较矩形锚板的各方面性能均有所提高.由实验验证得出,矩形锚板在土中的行进方向平行于锚板平面;在嵌入过程中,锚板的方位角与拖曳角之和近似为常数.

水平荷载作用下压力型扩大头锚杆承载特性试验研究

通过自行研制的模型试验装置,利用PIV技术研究水平荷载作用下压力型扩大头锚杆力学特性以及周围土体位移发展机理。试验结果表明,压力型扩大头锚杆的受力过程可分为侧摩阻力阶段、过渡阶段和端部阻力阶段,在每个阶段转变之间荷载位移曲线会出现"拐点"。基于数字图像分析,提出压力型扩大头锚杆扩大头锚固段近端土体临界位移场影响范围呈"灯泡型",且当扩大头锚固段长径比超过3∶1后,随着继续增大长径比对扩大头锚固段近端的位移场范围基本无影响。

锚固岩石蠕变特性试验研究

锚杆支护是地下岩体工程的主要支护方式之一。为了揭示锚固岩体在实际情况下的长期力学特性,文章对标准砂岩试件沿径向钻孔、张拉钢丝并施加预应力,通过室内单轴压缩蠕变试验,对锚固前后岩石的蠕变力学特性进行了研究。结果表明:锚固后岩石的力学性能产生了明显的改善,对径向变形的抑制效果更加显著;锚固后岩样轴向瞬时变形平均降低27%,径向瞬时变形降低60%,蠕变变形降低14%;根据岩样的变形特点,选用Burgers模型描述两种岩样的流变特性,并分析了流变模型参数的变化规律。

自锚式悬索桥合理成桥状态静力特性试验研究

依托某双塔对称体系自锚式悬索桥,按几何缩尺比1∶50进行模型静力性能试验研究。模型设计上运用基于刚度相似原理的方程式分析法,获得了多相介质缩尺模型与结构原型的静力相似判据。采用模型试验与有限位移理论相互印证的手段,研究了自锚式悬索桥结构体系在合理成桥状态下的静力学特性。结果表明:除塔附近加强吊杆外,全桥吊索应力分布较为均匀;主缆应力分布特征与主缆线形具有较强相关性;加劲梁在弯矩与轴力组合作用下,上下缘应力分布较为均匀,线形符合设计要求;成桥状态各构件安全储备较大;模型验测试值与理论计算值吻合较好,同时印证了缩尺模型设计的合理性。

大跨径自锚式悬索桥主缆位移特性分析

针对大跨径自锚式悬索桥的主缆位移特性问题,采用理论计算分析与全桥模型试验相结合的方法,研究大跨径自锚式悬索桥主梁脱架前后主缆位移的相干性,分析施工阶段和成桥阶段主缆位移的几何非线性特征,揭示结构体系转换对主缆位移的影响。结果表明:主缆位移的弱相干性仅适用于主梁完全脱架前;在施工阶段,主缆位移的几何非线性行为主要经历线性特征显著、非线性特征增强、非线性特征弱化、线性化趋势明显的四个阶段;影响线零点表现出比其他主缆位置更为明显的几何非线性特征,且随着工况增加,不断向张拉点靠近并最终与其相邻;结构体系转换对主缆位移几何非线性特征的影响强烈;主缆的垂跨比对主缆位移几何非线性特征强弱的影响是不容忽视的;在成桥阶段,在结构恒载作用下,主缆位移线性化趋势更加明显。

电商主播关键意见领袖特性对消费者购买的影响研究

本文基于SOR模型,构建结构方程模型,运用Bootstrap分析方法探讨了作为关键意见领袖的电商主播所具备的特性对消费者购买意愿的影响,以及感知质量、感知风险在其中发挥的中介作用和链式中介作用。研究表明:电商主播特性、感知质量对消费者购买意愿有显著正向影响,但感知风险对购买意愿有显著负向影响;互动性、专业性对感知风险有显著负向影响,对感知质量有显著正向影响;感知质量对感知风险有显著负向影响,感知风险和感知质量在专业性与消费者购买意愿之间起到中介和链式中介作用,且中介效果没显著差异;而魅力性对感知风险和感知质量的影响不显著,且感知质量和感知风险在魅力性与消费者购买意愿中起不到中介作用。

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式锚拉板受力及传力特性研究

针对新型大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式锚拉板,采用仿真分析与室内足尺模型试验相结合的研究方法,研究原结构在最不利索力下的受力传力特性,并分析不同设计参数对结构受力传力的影响。结果表明:斜拉桥对接式锚拉板主要传力板件为锚筒、锚筒加劲肋和锚板;锚板与锚筒连接焊缝及锚板与腹板对接焊缝是关键传力部位;仅在锚板开孔圆弧过渡处、锚筒及其加劲肋与承压板相接处、锚板与锚筒连接焊缝端点、承压板与锚板焊缝端点存在小范围应力集中,结构整体应力水平在150 MPa以内;试验实测与理论应力结果吻合较好;随着锚筒与锚板焊缝长度缩短,焊缝应力分布曲线整体向高应力区移动,且低应力区段应力增长幅度大于高应力区段;随锚板厚度的增加,锚筒与锚板焊缝整体应力呈现显著降低的趋势,但应力降低的速率随锚板厚度增加而降低;锚拉板结构具有良好的受力传力性能。

预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算方法研究

为了研究地震作用下预应力锚索抗滑桩新型滑坡防治结构的工作机理和动力计算方法,根据锚索抗滑桩与土体的实际动力相互作用工作机理,基于达朗贝尔原理和符号函数,将受荷段和嵌固段分别简化为两段均匀的弹性连续地基梁,并考虑受荷段桩前后土体地基抗力的差异性,建立了预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算模型,给出了分段的预应力锚索-抗滑桩-土体体系协同工作的水平地震动力运动方程,并进行了地震响应分析。最后,将提出的方法应用于实际工程,并与数值模拟进行了对比,二者吻合较好,说明提出的方法是实用、可靠的。结果表明:在地震荷载作用下加速度放大系数沿桩高逐渐增加,在桩顶附近放大最明显;抗滑桩向坡体外和坡体内运动时的位移峰值不对称,向坡体外侧运动时的位移峰值明显大于向坡体内侧运动时的位移峰值;抗滑桩桩身分布的剪力和弯矩呈现出“上下小、中间大”的分布,弯矩最大值出现在滑面附近,剪力最大值在滑面位置。

拉力型锚索锚固段剪应力分布的高斯曲线模式

拉力型锚索、锚杆之锚固段的剪应力是非均布的 ,剪应力分布曲线是以 0为渐进线的单峰曲线。对不同工程类型的锚索、锚杆的实测数据的拟合表明 ,用三参数的高斯曲线来描述锚固段剪应力分布曲线较为贴切 ,并导出了曲线的极值、拐点、积分等特征值 ,讨论了锚固段的有效长度及其安全储备。

软土堤岸支护锚索预应力损失特征研究

预应力锚索已广泛应用于岩土支护工程中,但对于其在锚固后的预应力损失问题研究较少,特别是对软土中锚索张拉锁定后及后续工况影响下的预应力损失研究更鲜有报道。通过现场试验对软土堤岸支护工程中锚索预应力变化进行全程监测,研究与对比分析了锚索在张拉锁定、土体开挖和土体堆载后的预应力损失特征。结果表明,土体蠕变与钢绞线松弛是引起软土中锚索预应力损失的主要原因;锚索在锁定后30天预应力损失趋于稳定,预应力损失为10.5%;后续工况中的土体开挖与土体堆载对预应力锚索的影响作用相当于对张拉锁定后的锚索预应力损失进行荷载补偿张拉,经荷载补偿张拉后,锚索预应力初始值越大,预应力损失量越小。

自锚式悬索桥动力特性研究

以三汊矶自锚式悬索桥工程为例,利用通用有限元分析软件ANSYS建立大桥的动力模型,计算了前16阶频率及振型,并具体分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数,提出了自锚式悬索桥动力特性的影响规律。

一种新型迈步式掘支锚联合机组及其温变环境下动力学行为研究

设计了一种适用于综掘巷道工作面的迈步式掘支锚联合机组;介绍了掘支锚机组的结构和工作原理;利用牛顿第二定律,建立了多自由度振动系统动力学模型,并进一步引入了含温变特性的系统动力学模型;采用Matlab软件建立模拟温变特性下掘支锚联合机组系统仿真模型,分别对20℃与40℃温度环境下的系统动力学行为进行了求解与分析。结果表明:温变环境对系统动力学影响较大,使得系统各部件幅值与频率均有不同程度的增加。当系统在20℃环境下,各部分的振动幅值在可承受范围内,截割部振动幅值最大,范围在±12 mm之间;当温度升高至40℃时,各部件振动幅值与振动频率均有明显增加,但纵梁的增加最为明显,截割部影响最弱。