路堑顺层边坡稳定性分析及支挡防护数值模拟研究

为研究含泥岩夹层顺层白云岩边坡的变形特征、稳定性及支挡防护,以某路堑边坡为例,基于midas GTS有限元软件进行了数值仿真计算,并结合现场观测分析边坡开挖及支挡防护后的坡体变形特征、应力状态、塑性区分布、抗滑桩受力特性,以及边坡加固后的稳定性状态。结果表明,研究边坡开挖至路基标高后,泥岩夹层出露,其破坏模式为平面滑动,稳定性系数为0.92,边坡不稳定,需做进一步支挡;边坡开挖后预应力锚索在坡体表面发生应力集中,且产生了良好的反向约束力,改善了坡体内部的应力分布;坡脚施加抗滑桩后与预应力锚索共同约束坡体,防止其沿泥岩夹层滑动,起到了良好的阻隔作用,且二者相结合后固脚强腰效果良好,确保了边坡整体稳定与局部稳定;经长期观测,边坡采用抗滑桩+框架锚索等多种结构综合治理具有良好的支护效果。

建宁县某水厂边坡支护与排水设计

依托于建宁县某新建水厂边坡支护工程,采用动态设计法对场地的填方段边坡和挖方段边坡进行支护和排水设计,通过对安全性、施工难度、经济性、稳定性、效果等对比分析,最终选择挖方段边坡采用框架锚杆支护,而填方段边坡采用抗滑桩+锚索和挡土墙联合支护方案以及采用地表集水明排+坡体软式透水管或泄水管泄水的排水设计,采用极限平衡法验证了支护后的边坡稳定性。

高速公路顺层边坡锚索框架梁和抗滑桩联合支护体系变形特征研究

以贵州省乌长高速公路某顺层高边坡为例,建立有限元模型,对锚索框架梁-抗滑桩支护体系的变形规律进行研究。结果表明:对各排锚索施加相同的预应力值不合理,存在锚索框架和抗滑桩顺序破坏的风险,应根据各排锚索随桩顶位移的变化规律,设置差异化的预应力值,使锚索框架和抗滑桩两种支护形式同时达到最佳支护效果;靠近桩顶位置,应设置较低的预应力值,远离桩顶位置,应设置较高的预应力值。提出基于变形协调条件下的锚索预应力值计算方法,得到的锚索预应力值与数值模拟计算结果误差在6%以内,满足设计精度要求。

关于掘锚一体机截割装置滑移架的拓扑优化研究

以JM340型掘锚一体机截割装置中的滑移架为研究对象,基于先进的拓扑优化技术和HYPERWORKS有限元软件对滑移架进行优化改进。拓扑优化结果表明,滑移架的拓扑数值存在很大差异,说明工作时不同区域的受力表现出不均匀性的特点。通过在立板两侧设置加强筋、掏槽油缸连接座箱体区域设置加强筋、去除导轨套筒连接箱体中间区域材料的方式进行结构优化,优化后的滑移架重量降低3%。通过累计1年时间的应用,发现滑移架具有良好的运行稳定性,可提升其使用寿命。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

机场目视遮蔽物安装的公差容差问题探讨

虹桥机场绕滑系统中设置的目视遮蔽物在我国属于新生事物,长约240m,连续且对称布于跑道延长线两侧,杆体整体高度5.8m,面板红白花纹相间,为起飞飞机的驾驶员提供目视遮蔽功能。针对这种大体量金属构件在施工中有可能因主立杆间距累积公差过大会影响后续面板安装,还有可能出现花纹交错情况影响整体视觉效果的问题,论文在传统施工工艺措施的基础上提出一种新型的施工工艺技术,较完美地解决了传统施工方法累积公差过大的问题,并结合面板安装预留的容差不足导致施工难度加大的问题提出了建议。结论是:一方面通过新型施工工艺减少累计公差,另一方面建议产品设计之初要预留足够容差。

柱脚设置盖板式滑移摩擦节点单层钢框架抗震性能研究

钢框架结构柱脚在地震作用下发生塑性屈曲将对震后修复造成困难。基于损伤控制概念,研究在柱脚设置盖板式滑移摩擦节点(CPSFJ)钢框架的抗震性能及损伤情况。设计并制作了2个1/2缩尺的单层钢框架试件,其中一个为柱脚设置CPSFJ钢框架试件,另一个为普通钢框架试件,对其进行拟静力加载试验。普通钢框架在加载结束后,柱脚处屈曲严重。柱脚设置CPSFJ的钢框架,在加载过程中CPSFJ如期发生滑移;钢柱段无明显损伤变形,CPSFJ拼接盖板发生弯曲变形,黄铜摩擦片表面出现磨损,可在震后复位钢柱、更换拼接盖板和摩擦片以实现修复;框架滞回曲线饱满,骨架曲线无明显下降,表现出良好的抗震性能。

甘肃简牍博物馆结构选型与设计

甘肃简牍博物馆位于高烈度区,结构设计使用年限为100年,地震作用大;建筑物布局呈高低错落状布置,为了便于建筑功能布局、使用及后期维护,不设置防震缝,刚度及质量分布不均匀,扭转问题突出;局部大开洞,存在较多联系薄弱部位,局部存在大跨、大悬挑,主体与交通核之间为大跨连廊,采用钢桁架连体连接,基于以上抗震不利因素,对比了层间隔震+钢筋混凝土框架与屈曲约束支撑+钢筋混凝土框架两种结构方案,简要介绍了两种结构方案及整体计算指标,综合考虑受力合理性、安全性、结构冗余度,建筑外立面处理难易程度,功能布局的适用性,施工周期,后期维护、检修及更换的便利性,经济性等各方面因素,最终选取了屈曲约束支撑+钢筋混凝土框架结构方案。

基于OpenSees的钢筋混凝土柱数值模拟分析

为深入研究钢筋混凝土柱的抗震性能,基于已有该类试验基础上,通过改变轴压比、体积配箍率、剪跨比3个参数变化,运用OpenSees有限元软件对单根钢筋混凝土柱进行低周往复加载。由滞回曲线绘制出骨架曲线,研究分析不同参数下试件的延性变化及刚度退化规律;研究结果表明,在低周往复加载下,轴压比越大,柱的延性越小,刚度退化越大;配箍率越大,柱的延性越大,刚度退化越小,变形能力增大;剪跨比越大,柱的延性越大,刚度退化越小,但承载力变小。

狭小空间内贝雷架整体水平滑移定点拆除施工技术

为保证狭小空间内主体结构内部大跨度贝雷梁拆除的安全性及经济性,发明了一种新型拆除技术。通过小型液压千斤顶将处于洞口上的贝雷架两侧顶起,利用小型液压平板叉车进行支撑,同时根据定位路线固定角钢轨道后,采用人力将贝雷架整体滑移至既定区域进行拆除。结合BIM技术,在拆除施工前进行等比例建模,充分模拟现场实际工况,对拆除施工工程提前进行策划,最终成功拆除狭小空间位置的大型贝雷梁,大大减少了传统卷扬机吊拆的安全风险,同时达到了节约场地、节约工期、降低施工成本的目的。

部分共同作用框架组合梁有限元分析模型

本文提出了一种新的适用框架整体分析的组合梁有限元模型。在分析了相互作用程度对组合梁刚度影响的基础上,根据Newmark等人的一维部分相互作用理论,建立起部分共同作用组合梁平衡微分方程;结合框架组合梁受力特点引入合理的边界条件,推导出了能够考虑滑移的组合梁单元弹性刚度方程;还给出了常见非节点荷载的等效荷载公式。该组合梁单元节点自由度少,每个构件只需一个单元来模拟,方便了带组合梁钢框架的结构分析。本文的研究还为进一步地考虑混凝土开裂、压碎,钢材屈服等非线性因素,建立组合梁单元弹塑性刚度矩阵提供了理论基础。

基于滑移理论的装配式混凝土框架延性节点研究

依据我国《建筑抗震设计规范》[1]"三水准"的抗震设防目标,以"延性耗能节点,节点区较弱于预制构件"为基本设计原则,设计"滑移理论"为基础的装配式框架"多重耗能机制"延性节点,考虑到装配式框架侧向刚度较薄弱,沿预制框架梁纵向设置预制框架柱横向支撑,形成结构传力途径与控制结构侧向变形截然分开的新型结构体系。最后对节点关键连接部位的力学性能及影响节点延性性能的关键技术问题:节点耗能机制、滑移路径、延性连杆,进行了分析研究。研究表明,滑移路径对延性节点耗能机制的有效发挥、框架竖向荷载的传递、框架稳定性等起关键性作用;通过改变普通连杆两端的约束条件,可有效改善连杆的延性性能使其成为延性连杆,这对增强延性节点在大震作用下的耗能能力起到了重要作用。

消能支撑框架结构的非线性分析

本文介绍了六榀钢筋混凝土支撑框架模型（两榀为普通支撑框架，另四榀为消能支撑框架）在低周反复荷载作用下的工作性能和试验结果；编制了非线性程序、对试验模型进行了计算分析，计算结果和试验实测值符合较好；另外还计算了两榀足尺消能支撑框架结构，研究不同的消能器滑移荷载对结构抗震能力的影响，结果表明消能支撑框架结构具有良好、稳定的抗震性能。

隧道穿越既有支挡结构设计方案优化研究

山地城市交通工程建设过程中,出现了大量隧道穿越既有支挡结构的情况,隧道建设过程中可能会导致边坡的滑移破坏。本文以重庆曾家岩嘉陵江大桥工程为依托,边坡支挡结构拟采用抗滑钢架+锚索桩,依据勘察报告,采用荷载-结构法对隧道穿越既有支挡结构时采用的不同支挡结构加固方案和不同嵌固条件下支挡结构典型剖面的内力和变形进行研究。研究表明:随着新建支挡结构的左右桩嵌固深度的加大,支挡结构的水平和竖向最大位移在量值上均呈现出先减小后增大的趋势,最大弯矩量值呈现出减小的趋势,最大剪力量值呈现出先减小后增大的趋势,最大拉力量值呈现出减小的趋势,而最大压力量值亦呈现出减小的趋势。通过方案对比分析,采用抗滑钢架+锚索桩的加固方案有利于控制既有支挡结构的变形,确保地面变形在合理的范围内。

采用装配式滑支板式楼梯的RC框架结构抗震性能

基于ABAQUS对楼梯建立有限元模型,通过与试验楼梯的对比验证数值模型的适用性;用该基础模型分别对采用现浇抗式板式楼梯和装配式滑动支撑板式楼梯的钢筋混凝土(RC)高层框架结构模型进行时程分析,从位移响应、塑性损伤发展及地震响应的角度研究各方式对结构抗震性能的影响,比较了多高层结构滑支楼梯的抗震性能。结果表明:带现浇抗式连接楼梯的框架结构位移响应大,扭转效应加剧,应力更加集中,地震作用增大,结构损伤严重,更易发生受拉及受压破坏;带装配式滑动支座楼梯的框架结构位移较小,应力分布较均匀,构件损伤较小,能作为安全通道在震后得以保留,在位移响应、应力损伤及地震响应多方面的效果均优于带现浇抗式连接的框架结构;带滑动支座的高层相较于多层在整体应力、塑性发展、损伤范围及程度上均更严重,滑动效果表现更好。

基于混合惩罚函数法的型钢混凝土框架柱优化设计

基于型钢混凝土结构构件的粘结滑移理论和受力性能研究,提出了型钢混凝土框架结构柱单目标离散型变量优化设计方法。设计变量取结构构件几何尺寸、截面尺寸、材料强度和型钢截面尺寸,目标函数取构件的造价,约束条件为型钢混凝土组合结构基于粘结滑移理论的设计计算理论以及现行设计规范中所规定的合理的设计基本要求、计算要点和构造措施。为型钢混凝土框架结构的优化设计提供了实用方法与途径,亦可为其他型钢混凝土结构的优化设计提供参考。

考虑节点模型的混凝土框架结构抗震性能分析

利用OpenSEES有限元平台中的Beam-Column Joint节点单元和梁柱纵筋粘结滑移单元,建立了考虑梁柱节点模型的混凝土框架结构有限元计算模型,分析了国内研究者已完成的两榀两层双跨混凝土框架结构在低周反复荷载作用下的试验,计算得到的滞回曲线和骨架曲线与试验曲线吻合良好。在此基础上,还对国内研究者已完成的一榀两层双跨混凝土框架结构的拟动力试验进行了模拟分析,模拟得到的结构位移时程反应曲线和结构底层层间恢复力曲线与试验曲线基本一致。分析表明考虑梁柱节点模型的混凝土框架结构有限元计算模型能够较好地反映混凝土框架结构在低周反复荷载与地震荷载作用下梁柱节点处纵筋的粘结滑移特性和整体结构各阶段的滞回性能,从而验证了OpenSEES有限元平台中的Beam-Column Joint节点单元和梁柱纵筋粘结滑移单元在混凝土框架结构抗震性能分析中的适用性,为研究混凝土框架结构的抗震性能提供一条简便途径。

考虑多种非线性变形的RC框架单元模型

提出一种钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析的杆件单元模型 ,着重介绍节点滑移子单元和剪切子单元的柔度矩阵的建立过程 .该单元模型把框架结构构件 ,由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等 3个在节点上串联的子单元组成 .这两个子单元模型能够分别考虑纵向钢筋在节点内的粘结滑移 ,构件关键受力区域的剪切变形随复杂加载历史的变化过程 .该法从子单元柔度矩阵的计算到单元刚度矩阵的建立过程 ,力学概念明确 ,大大简化多种变形成分和复杂加载历史下 ,构件单元刚度矩阵的建立过程 。

抗滑移系数对框架中钢梁高强度螺栓拼接性能的影响研究

抗滑移系数是高强螺栓摩擦型连接中的一个重要参数。本文对框架中高强螺栓拼接采用不同抗滑移系数时的性能,以及接触面的抗滑移系数大于和小于设计值时的性能,进行了单调荷载和循环荷载作用下的研究。结论表明:采用不同抗滑移系数设计的拼接节点,其性能差别很小,在设计时可不予考虑;接触面抗滑移系数大于或小于设计值,将直接导致拼接区的滑移出现和耗能性能的不同,但对拼接的极限承载能力并无影响。

用FZ501毛纺细纱机纺中长及棉型纤维纱

为了用FZ5 0 1毛纺细纱机纺中长纤维和棉型纤维纱 ,对其牵伸装置进行了分析 ,制定了“张力式双胶圈双区牵伸”的改造方案。通过与几种不同型号细纱机的纺纱质量对比表明 ,经牵伸改造的FZ5 0 1毛纺细纱机所纺中长纤维纱和棉型纤维纱的质量均与专纺中长纤维纱的A5 13MA细纱机的纺纱质量相近 ,纱线质量较好 ,取得了较理想的纺纱效果。