拉压复合型锚杆锚固机理的数值及模型试验应用研究

针对全长注浆锚杆在深部隧洞中支护作用的局限性,为有效控制隧洞围岩变形、增强锚杆承载性能,本文采用有限元数值模拟法深入研究拉压复合型锚杆支护结构在岩石隧道加固过程中受到拉拔荷载作用下的界面失效特征及力学传递机制,并将锚杆应用在超载模型试验中,探究锚杆的支护性能。研究结果表明:锚固体与围岩相互作用接触界面的力学演化共经历了弹性阶段、塑性软化阶段、完全滑移阶段的渐进式失效过程。界面剪切力的传递也是从拉拔荷载较小时出现在承载板处,随拉拔荷载增大,向锚固段两侧转移,呈现双峰趋势。根据锚杆界面剪切力分布规律,提出了复合锚杆在低荷载和高荷载拉拔作用下的剪切力分布模型,此模型具有普遍性,进行的室内超载模型试验得出复合锚杆支护效果优于普通锚杆的结论,此研究可为复合锚杆在深埋隧洞等地下工程中的应用提供一定的参考价值。

拉-压变轴力下小剪跨比RC剪力墙受剪试验研究

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

压力型抗浮锚杆承载体在建筑物抗浮工程中的应用

对抗浮锚杆而言,与拉力型锚杆相比,压力型锚杆具有耐久性好、张拉锁定时对建筑物的防水结构影响小的特点,因而有其独特的优势和适用性。但是关于压力型锚杆的承载体,现行规范或图集中没有相对的统一标准,对压力型锚杆的的设计和施工造成一定的影响。文章依托工程实例,结合设计要求及相关规范对压力型抗浮锚杆的承载体进行优化设计。改进后的承载体以钢板作为承载体核心构件,以利于加工和现场使用为指导,变传统的T型锚设计为U型锚设计。在具体工程应用中达到良好的效果,为压力型锚杆承载体的推广应用提供了成功范例。

直接拉伸、劈裂及单轴压缩试验下岩石的声发射特性

采用自行研制的岩石直接拉伸试验装置,对砂岩和石灰岩2种岩样进行直接拉伸、劈裂及单轴压缩试验。试验结果表明,2种岩石的声发射活动情况大体相同。在单轴压缩条件下,加载早期的声发射活动较为活跃,随着荷载的增加,许多试样的声发射率较加载初期有所下降,这通常被认为与试样中的裂隙压密有关。劈裂试验条件下岩样的声发射活动规律与单轴压缩条件下基本一致,所不同的是:在劈裂试验条件下,声发射活动在整个加载过程中持续不断,直至临近破坏时,声发射活动大量增加,即劈裂试验条件下未观察到与单轴压缩试验类似的“裂隙压密”阶段声发射率较高的现象,也未观察到压缩试验中试样发生微破裂时,声发射累计事件数出现阶跃、变形曲线上出现拐点的现象。在直接拉伸条件下,试样的声发射活动又有很大不同,在破坏发生前的整个加载过程中,观察到的声发射事件数和能率远少于单轴压缩和劈裂试验的结果。对于大多数试样,声发射事件仅在试样破坏时才能观察到。

压实黏土拉压组合三轴试验和扩展邓肯张模型

采用研制的卧式三轴拉压试验仪对糯扎渡和双江口心墙堆石坝心墙土料进行了常规三轴压缩试验、三轴拉伸(伸长)试验和三轴压缩–拉伸组合试验。根据试验结果,研究了压实黏土在三轴压缩、拉伸以及从压缩到反向拉伸状态下的应力应变特性。在此基础上,对邓肯张EB模型的应用范围进行了扩展,扩展后的模型可描述压实黏土从压缩到反向拉伸过程的变形特性,可用于进行土体张拉裂缝扩展问题的模拟计算。

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验,用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化,并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验,观察了试件破坏形态,测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现,掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下,其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上,分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律,并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。

沥青混合料拉压疲劳损伤试验

为研究沥青路面结构实际处于拉压应力作用下的疲劳损伤特性,针对沥青混合料AC-13开展了连续式交变正弦波形加载的小梁拉压疲劳试验。依据损伤力学基本理论,采用唯象学方法分析了沥青混合料的拉压疲劳损伤特性。介绍了拉压疲劳试验方法及影响因素,根据疲劳试验结果得到了拉压疲劳方程;基于弹性模量定义的损伤变量,建立了拉压疲劳损伤模型,拟合疲劳试验结果确定了损伤参数,获得了考虑应力水平的拉压疲劳损伤演化方程。研究结果表明:疲劳损伤参数α、β随应力水平增大而增大,且近似呈线性关系;拉压疲劳损伤演化大致呈3阶段变化规律,即损伤萌生、损伤稳定增长和损伤失稳破坏阶段;应力水平越大的损伤演化曲线越靠下,随寿命比变化疲劳损伤演化速度越缓和。

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ:现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明:3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。

大倾角拉压垫加载系统设计与应用

对于全尺寸飞机静力试验,通常采用拉压垫技术施加压向载荷,以及胶布带-杠杆技术施加拉向载荷。由于两种技术之间换装复杂,因此对全尺寸飞机静力试验,换装周期长、试验成本高。为了提高试验效率、节约成本,融合两种加载技术,研制了胶布带拉压垫技术。大部分情况压向载荷沿飞机蒙皮法向方向,或者与法向方向成一定较小的角度。现有的胶布带拉压垫技术可满足试验需求;但对某型号全机静力试验某压载工况,载荷方向与机身蒙皮法向方向成较大角度,现有的胶布带拉压垫技术无法实施。对胶布带拉压垫技术进行分析,设计改进方案,实现大倾角拉压垫压载技术。将该技术应用到某型飞机压载试验中,经过数据分析,试验数据真实有效,为以后大倾角压载试验提供解决方法。

巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究

为揭示巴西圆盘起裂模式的变化规律及其破裂演化过程,运用连续介质弹塑性分析开展巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究.通过开展二维模拟研究,探究压拉比及加载角对试样起裂破坏模式的影响;通过三维模拟研究,探究圆盘试样三维破裂面的形成及扩展过程.二维数值模拟结果表明,接触加载角及压拉比越大,巴西圆盘试样越容易发生中心起裂;端部起裂由剪切破坏引起,而劈裂裂纹进一步扩展则由张拉破坏驱动.三维数值模拟结果表明,初始起裂点位于三维圆盘端面,随加载角增大其逐渐向端面圆心移动;当圆盘发生端面中心起裂时,三维破裂面以弧形边界向试样内部发散扩展.无论圆盘试样发生中心起裂还是端部起裂,由于三维效应巴西劈裂试验可能都会低估岩石的抗拉强度.

钢筋混凝土剪力墙拉压变轴力低周往复受剪试验研究

完成了截面纵筋率为3%,剪跨比为1.5的2片钢筋混凝土剪力墙拉压变轴力低周往复受剪试验。当剪力墙反复处于拉剪、压剪受力状态时,剪力墙在拉剪阶段屈服,在压剪阶段发生脆性受压破坏。当承受的拉力较小时剪力墙为大偏心受拉,斜裂缝处竖向和水平分布筋屈服;当承受的拉力较大时剪力墙为小偏心受拉,水平通缝处截面纵筋屈服。剪力墙受压时刚度大,端部纵筋受拉后再受压容易屈曲,因此其抗压剪承载力先于抗拉剪承载力达到峰值,抗压剪承载力因混凝土的受压脆性经过峰值点后迅速下降。与拉剪受力相比,剪力墙在压剪受力时的承载力高、变形小。剪力墙的抗拉剪、抗压剪承载力和抗压剪变形能力随目标轴力幅度的提高而下降。与定轴力受剪试验结果相比,剪力墙在拉压变轴力受剪时的抗拉剪承载力降低,抗压剪承载力未有显著变化。轴拉力不仅会降低剪力墙的抗剪承载力,还会加大剪力墙受拉、受压时抗剪承载力的差异,因此应控制底部剪力墙受拉,并控制墙体受拉水平。

混凝土均匀受拉强度的试验研究

混凝土均匀受拉强度可以看作混凝土的真实抗拉强度,但试件偏心受拉不可避免给直接拉伸测试带来困难。分析讨论了混凝土均匀受拉强度试验中存在的试件制作、传力球铰和加载速度等方面的问题,并采用150mm×150mm×360mm普通混凝土棱柱体试件进行混凝土均匀受拉强度的量测,拉伸试件在端部预埋偏心可调的带锚筋钢板以传递拉力荷载。试验结果得到:ftk=0.88×0.3893f0cu.,53k78(1-1.645σ)0.4622α2,混凝土抗拉强度值小于国标《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的抗拉强度值。

基于Yoshida-Uemori模型的TRIP800高强钢回弹分析

利用自行研制的试验装置进行了TRIP800高强钢的平面拉伸压缩试验,建立了TRIP800高强钢Yoshida-Uemori(Y-U)硬化模型,并对该模型进行了验证。在此基础上,进行了U形件冲压回弹分析,结果表明:基于Y-U材料硬化模型的U形件回弹比等向硬化模型具有更大的回弹值。

轴向拉压型金属阻尼器抗震性能测试及其应用研究

以一种轴向拉压型金属阻尼器为研究对象,介绍了轴向拉压型金属阻尼器的结构构造及其理论计算方法;进行了抗震性能测试,得到了轴向拉压型金属阻尼器的屈服位移、屈服荷载及屈服刚度,并分析了其耗能能力;研究了轴向拉压型金属阻尼器在体外预应力自复位结构中的应用。研究结果表明:轴向拉压型金属阻尼器利用腹板轴向拉压耗能,避免了连接构件的局部损坏;安装方式与黏滞阻尼器相同,安装方便、易于更换;轴向拉压型金属阻尼器具有提供结构附加刚度,控制结构位移,耗能显著的优点。

三峡花岗岩在不同加载方式下的能耗特征

采用RMT,MTS刚性伺服试验机,研究了三峡工程中隔墩花岗岩在三点弯曲断裂、劈裂拉伸、三轴压缩及单轴抗压等4种加载方式下的能耗特征。试验表明,在这4种方式中,三点弯曲断裂破坏的能耗最小,其次为劈裂拉伸、单轴抗压和三轴压缩。根据试验结果,在岩石工程中可以选择合理的破岩方式及加固方式。

螺栓连接零件受拉力和压力的无线测量新方法

针对螺栓拉应力仅能测量螺栓连接零件受到的拉力,而无法测量压力的局限,在螺栓连接的两零件之间引入了高刚度弹性元件,并利用无线应变测试系统,通过测量螺栓因弹性变形产生拉力F的变化,实现了复杂工况下螺栓连接零件受拉压外力Fe的无线测量。设计、制造了测力螺栓和弹性元件;采用ANSYS软件分析了弹性元件的压应力及变形量,通过正交设计法优化了弹性元件的结构。建立了测量方法的计算模型,得到了测力螺栓受拉力F与螺栓连接零件所受的拉压外力Fe的关系,进行了不同预紧力下螺栓连接零件受拉压外力Fe的实验验证。研究结果表明,凹槽深度和单侧凹槽数量是影响弹性元件性能的关键因素。螺栓连接零件受拉压外力可以实时、准确地得到测量,零件受拉压外力与测力螺栓处受力为线性关系。

人工骨料全级配大坝混凝土的拉压力学性能

用大尺寸试件试验研究了全级配大坝混凝土在单轴拉伸与压缩荷载下的力学性能,并研究了龄期对混凝土性能的影响,给出了单轴拉伸和压缩的应力-应变全曲线及相对拉应力与相对裂缝宽度曲线。试验发现,龄期增加,混凝土的强度、弹性模量及断裂能提高,龄期对极限应变和最大裂缝宽度的影响不明显。双曲线方程可以用于表述混凝土强度、弹性模量及断裂能等力学参数与龄期的关系。

改性双基推进剂拉压不对称力学性能研究

针对改性双基推进剂在不同载荷条件下表现出不同力学响应的现象,对其进行了恒应变率拉伸和压缩试验及蠕变拉伸和压缩试验,获得了4组应变率下拉压应力-应变曲线和3组温度下拉压蠕变-时间曲线,使用应力和应变拉压不对称因子反映了拉伸和压缩曲线的不对称程度。结果表明,改性双基推进剂具有明显的拉压不对称力学性能,且该性能受到应变率和温度的影响。分析了改性双基推进剂具有拉压不对称性的内在成因,认为材料初始缺陷的扩展、材料分子链移动空间的变化、基体材料与填充颗粒材料力学性能的不同是导致改性双基推进剂具有拉压不对称力学性能的内在原因。

重载交通条件下组合式基层沥青路面结构数值计算分析

采用三维有限元方法,对重载交通条件下组合式基层沥青路面结构进行了模拟计算.对不同考核指标采用了正交试验,并进行了影响因素分析.研究结果表明,理想的组合式基层沥青路面结构应是具有较厚的、模量适中的基层材料,并且具有厚的、模量适中的稳定土底基层和强度较高的土基.

金属板材包辛格效应曲线测试方法研究综述

经历包含正反向加载复杂成型过程的冲压件,需采用考虑包辛格效应的本构模型来提高这类成型过程的模拟精度。对现有测试金属板材包辛格效应曲线的方法、常见问题进行了介绍和总结,并为以后研究包辛格效应曲线测试方法指明了一些方向。