深井软弱围岩联合控制技术及耦合叠加拱承载效应研究

为有效解决深井软弱围岩巷道稳定控制技术难题,以淮南某矿-962 m轨道大巷为工程背景,依据软岩应力-应变曲线及围岩应力变化和强度之间的关系,建立圆形巷道围岩破坏分区力学模型,将开挖后的巷道由表及里依次划分为残余区、塑性软化区、塑性硬化区及弹性区,以阐明锚杆(索)锚固系统变形失稳机制,并提出深井软弱围岩的控制要点及关键技术。在此基础上,提出高预应力支护构件遏制残余区扩展、有效的支护承载区发挥围岩承载能力、极大提高软弱围岩承载强度及完整性、薄弱部位补强支护形成完整承载圈等4个围岩控制要点,进而提出“以高强预应力锚杆(索)为核心,浅、深孔分次注浆为基础,底角与底板锚注加固为关键”的全断面强化联合控制方案。结合支护方案特点提出实现内、外承载的“耦合叠加承载拱”结构。该耦合承载拱将支护体与围岩的相互作用和所提供的径向支护力相统一,对锚杆(索)支护阻力具有显著的放大作用。研究结果表明:围岩残余范围随硬化系数、软化系数、支护阻力及内聚力和内摩擦角的增大而减小,随扩容系数的增大而增大,而残余区、塑性软化区、塑性硬化区的边界发生渐进式扩展变换是导致围岩大规模破碎和锚杆(索)锚固失效根本原因。通过工程计算得到轨道大巷围岩屈服软化时的原岩应力阈值可达29.09 MPa,验证了支护方案的可靠性。轨道大巷经联合控制后围岩变形量仅为原支护参数下的12.6%~14.3%,在40 d后变形速率低于0.2 mm/d,实现了对巷道的稳定性控制。

叠合式套拱加固组合梁模拟技术研究

基于公路隧道叠合式套拱加固的受力特性和刚度等效原则,文章对衬砌和套拱加固结构截面特征参数进行了组合修正,并探讨了组合截面梁单元的内力分配方法。利用共享节点的组合梁单元模拟衬砌与套拱的组合结构,分析结果可直接输出衬砌、套拱及组合体的内力值,数值验证算例及其与解析解、ANSYS解的比较表明了计算模型的可行性和正确性。依托实际公路隧道工程,利用组合梁模拟技术,进行了有限元分析,分析结果证实了基于组合截面梁分析的叠合式套拱加固效果评价的合理性、直观性,并对类似隧道加固方法效果评价具有一定的参考价值。

叠合式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章通过室内试验和理论分析等手段研究了套拱加固后结构的受力规律、破坏模式及承载力变化。利用石膏材料,按照1∶10(模型∶原型)的相似比,制作拱顶带纵向裂缝的素混凝土衬砌结构(裂缝深度为原衬砌厚度的1/3),并按叠合式套拱加固方案,进行钢筋混凝土套拱加固;养护后,通过室内全周径向加载装置,分级施加拱顶松散土压,并计入地层抗力的影响,研究带裂缝衬砌套拱加固后的承载能力及破坏规律。试验结果表明,叠合式套拱加固后,结构受力过程分三个阶段:"初期加载—套拱拱顶开裂、套拱拱顶开裂—拱顶叠合面裂缝出现、拱顶叠合面裂缝出现—试件破坏",关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱顶延性破坏—拱腰脆性断裂,整体破坏模式为延性破坏。

下承式拱桥风致抖振响应分析

为研究风荷载对下承式拱桥抖振响应的影响,将风荷载分为4种荷载工况,采用时域分析的谐波合成法建立三维有限元模型,对某座下承式拱桥的位移响应进行对比研究。结果表明:在风荷载作用下拱肋的横向位移响应比桥面的横向位移大,拱肋脉动风对拱肋位移响应影响较大,但对桥面位移响应影响不明显;竖向脉动风对桥梁的横向位移响应影响不大,但对桥梁的竖向响应影响比较明显;横撑的存在有利于降低桥梁的位移响应。研究结果可供同类型的桥梁结构抗风设计参考。

哈大铁路客运专线新开河大桥138m钢箱叠拱过运架设备施工检算

结合哈大客运专线1-138 m钢箱叠拱桥施工方案的设计,运用Midas有限元计算软件,分析运梁车过梁和架桥机架设箱梁过程中临时桥面系、桥面板的受力特点,为最终施工方案的制定提供依据,计算表明施工方案切实可行。

高速铁路下承式钢箱系杆叠拱桥的受力分析

以哈大客运专线某138m下承式钢箱系杆叠拱桥为例,采用有限元法,对桥梁的受力特性进行研究。结果表明:桥梁竖向挠度在双线半桥满布ZK活载作用时最不利;在受力上,拱肋全部受压,压应力上拱肋较下拱肋更大,系梁和纵梁则基本都受拉;3种钢构件面外弯曲作用都较小,简化计算时可忽略;横梁则以受弯为主,端横梁面外抗弯刚度较大时,中间横梁可近似认为只受面内弯曲作用;吊杆主要受轴拉作用,中间吊杆应力较大,端吊杆较小;混凝土板的受力状态以第一系统引起的轴拉作用和竖向荷载引起的弯曲作用为主,横桥向应力不控制设计;采用高配筋时裂缝宽度能得到有效控制。

叠拱木桥的建筑特点

提出叠拱结构模型，并探讨其在建筑工程中的应用潜力．文中采用理论分析与实物检测相结合的方法，确定叠拱在古今中外各类结构中的特殊意义，同时分析其在现代大跨度建筑中的实际应用．

某周期结构减振特性分析与研究

引入周期化思想,建立一种周期叠加的拱形结构模型。利用ANSYS软件对结构模型的振动特性进行有限元仿真,获得2000Hz频率范围内的振动响应曲线。基于激振试验平台,对该结构试件行振动试验,测试该结构的振动特性,并分析阻尼因素对结构振动特性的影响。研究表明,周期结构具有减振特性,能够有效抑制低频弹性波传播,阻尼因素会削弱结构的减振效果,该结构有效的振动控制为其在减振降噪领域的实际应用提供依据。

大洲岛大桥桥型方案比选

桥梁设计必须符合桥梁功能、适用、安全、经济要求,并以此为原则对景观构成元素进行美学调整。文中综合考虑茂名市大洲岛具有"新区"、"滨水"、"海港"及"旅游"四点特质,在桥型方案设计同时注重景观设计。

138m钢箱叠拱桥耳板锚固结构应力分析

钢箱叠拱桥耳板锚固结构构造较复杂,受力集中,是控制设计的关键部位,对哈大铁路客运专线新开河特大桥1-138 m钢箱叠拱桥通过弹性力学解析法、模型试验法、有限元分析法研究耳板锚固结构的应力分布规律,分析耳板应力,其最大点位于销孔上缘,耳板下部远离销孔区域应力依次递减。可以通过加焊圆盘钢板降低销孔附近应力值,同时应当重视加焊圆盘钢板下焊趾处的设计。

鄂尔多斯西部煤矿冲击地压治理技术研究

为解决给鄂尔多斯西部煤矿安全开采带来严重困扰的冲击地压问题,根据目前已经开采的巴彦高勒、门克庆等煤矿冲击地压显现特征,通过对比、分析本区不同埋深煤矿采区接续工作面受2次采动影响巷道超前工作面区域的矿压显现情况、影响范围及地表塌陷情况,创新提出了采区多工作面回采后上覆岩层呈"多跨叠加拱"的力学模型理论,应用该理论对冲击地压产生的机理进行了全新的解释。再此基础上提出了采用灌注马丽散加固2次采动影响巷道围岩治理冲击地压的方法。最后分析比较了其与传统沿空掘巷治理方法的优缺点和适用条件,针对本区域煤层均属易自燃及水文地质条件较复杂的特点,提出应优先采用灌注马丽散材料加固巷道围岩治理冲击地压的方法。

断面扁平隧道结构套拱加固效果分析

结合浙江白阳山隧道采用塑性损伤与扩展有限元模型研究了扁平型隧道结构损伤演化机制与裂缝扩展规律,分析了叠合式套拱结构加固效果。研究表明,偏压荷载作用下,隧道破坏过程可分为弹性变形、左拱腰内侧开裂、左拱腰外侧压屈、钢筋屈服4个阶段,裂缝呈现出快速延伸、缓慢扩展以及快速张开的行为机制。取达到原结构破坏荷载的50%进行加固时,叠合式套拱加固结构破坏荷载是原结构的2.04倍,加固效果显著。

哈大铁路客运专线新开河特大桥138m钢箱叠拱桥“先梁后拱”施工技术

哈大铁路客运专线跨越长春市富民大街的新开河特大桥设计采用了1-138 m钢箱叠拱结构,为了满足钢箱叠拱桥后90孔32 m简支梁架设需要,保证架梁工期,钢箱叠拱桥采用"先梁后拱"法施工。就钢箱叠拱桥"先梁后拱"法现场施工特点、施工操作要点及施工关键技术进行详细阐述。钢箱叠拱桥"先梁后拱"法在该桥成功运用。

无锡市安泰路延伸段福安大桥的设计与施工

以无锡市安泰路延伸段福安大桥新建工程为背景,介绍单跨82.10 m下承式叠合桥面系简支钢桁拱结构的设计要点与主要受力构件设计,根据大桥的技术特点与设计控制条件对该桥设计与施工关键技术进行解析,所总结的经验可为类似工程项目提供参考。

浅埋大跨地铁隧道双层叠合初支拱盖法施工力学机理及关键施工步骤分析

广州市轨道交通11号线华景路站—华师站间浅埋大跨段,因地质条件较差、周边环境复杂,所以为保证该浅埋大跨段的施工效率和施工的安全性,创新性地采用了双层叠合初支拱盖法进行施工,但该施工方法与其他拱盖法相比,也存在工序更加复杂、对施工水平要求更高等问题。基于此,为了定量分析该工法施工的力学机理及关键施工步骤,利用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型对施工全过程进行模拟,研究了大跨隧道施工过程中地表、拱顶沉降及支护结构应力随施工步骤的演变规律。研究结果表明:中部导洞的开挖与临时支撑的拆除将导致围岩位移和支护结构受力大幅增加,是双层叠合初支拱盖法的关键施工步骤,在实际施工中应当重点关注。