Mechanical properties of rock under coupled static-dynamic loads

Rock drilling machine,INSTRON testing system,and SHPB device are updated to investigate the characteristics of rocks at great depth,with high loads from overburden,tectonic stresses and dynamic impacts due to blasting and boring.It is verified that these testing systems can be used to study the mechanical properties of rock material under coupled static and dynamic loading condition and give useful guidance for the deep mining and underground cavern excavation.Various tests to determine the rock strength,fragmentation behavior,and energy absorption were conducted using the updated testing systems.It is shown that under coupled static-dynamic loads,if the axial prestress is lower than its elastic limit,the rock strength is higher than the individual static or dynamic strength.At the same axial prestress,rock strength under coupled loads rises with the increasing strain rates.Under coupled static and dynamic loads,rock is observed to fail with tensile mode.While shear failure may exist if axial prestress is high enough.In addition,it is shown that the percentage of small particles increases with the increasing axial prestress and impact load based on the analysis of the particle-size distribution of fragments.It is also suggested that the energy absorption ratio of a specimen varies with coupled loads,and the maximum energy absorption ratio for a rock can be obtained with an appropriate combination of static and dynamic loads.

基于大变形加载及精确测量的轻质机翼静强度试验技术

针对轻质柔性机翼在静强度试验中载荷量级小、受载变形大等特点,本文提出了一种大变形轻质机翼静强度试验的加载与测试方法,制定了包括试验件支持与约束、试验载荷分配、试验加载及控制、试验测量与采集的试验技术方案。通过应用预偏加载技术、伺服电机协调加载控制技术和MPS实时工业摄影测量技术等,实现了对轻质柔性机翼的静强度试验验证,满足试验要求,可为后续同类试验提供借鉴与参考。

贝雷桥在青山冲水库工程中的设计及应用

青山冲水库工程为贵州省重点水源项目之一,是一座以灌溉、供水为主的中型水利工程。青山冲水库工程进水口交通桥承担着金属结构及机电设备安装通行的重要作用,具有跨度大,承受荷载大等特点。工程中使用的贝雷桥是使用高强度钢材制成的轻便标准化桁架单元结构,由横梁、纵梁、桥面板、桥座及连接件等组成,安装便捷,节省工期。通过贝雷桥的设计、施工、试验、验收及备案等方面全面阐述贝雷桥在青山冲水库工程中的设计及应用情况,具有一定的经济效益及推广价值。

大型水陆两栖飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术研究

大型水陆两栖飞机主起落架结构复杂,静强度试验工况多、垂向载荷高,且缓冲支柱压缩量多,为典型的小空间内高载多压缩量试验模拟技术问题,试验设计难度较高。该文提出杠杆分载与压缩量调节结合、优化试验工况顺序的技术方案,并设计可升降等强度等比例杠杆加载系统和多压缩量便捷调节装置,形成大型飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术,具有便捷、高效、安全和可靠的优点,有效解决小空间内的垂向高载和多压缩量模拟技术问题,已成功应用于大型水陆两栖飞机起落架部件的适航验证试验。

民用飞机全机静力试验前机身工况配平载荷设计

民用飞机全机静力试验中加载方案复杂,为了简化试验加载数量,传统的配平方案主要保证考核区的加载准确性,而将非考核区的载荷简化到若干加载点上。通过试验数据发现传统的配平方法对飞机机身这种薄壁结构,非考核区的配平对考核区影响较大,即使非考核区距离考核区很远;以某飞机前机身严重工况为例,基于飞机全机有限元模型,研究静力试验的载荷配平方案;通过对比分析态载荷与传统试验态配平载荷方案下的内力解,对传统全机静力试验载荷配平方案进行优化。结果表明:优化后的试验态内力解与分析态内力解基本吻合;对于飞机机身薄壁结构,圣维南原理并不适用,全机静力试验的载荷配平要与真实工况受力情况吻合,才能达到试验验证目的。

一种模拟原状泥岩动力打桩与静载试验装置的研制及应用

针对泥岩地基打入桩贯入困难、承载力不足现象及软岩易扰动难以制备模型地基的特点,通过原状软岩约束单元、锤击贯入单元、导轨支架单元、静载单元4部分的设计与联系,初步研制了基于原状软岩的模拟打桩与静载试验装置,进行标定及验证性试验、应用试验,验证装置的可行性、稳定性,分析打入桩的沉贯与承载特性,明确桩周泥岩力学特征,提出进一步研究展望与工程应用建议。研究表明:(1)验证性试验、应用试验结果与现场试验结果一致,沉贯特性、承载特性与现场试验相同,验证了试验装置的可行性;(2)荷载传递相关因子α稳定性好,进一步证实了试验装置的荷载传递稳定可靠;(3)泥岩软硬互层严重,每10 mm贯入度通过锤击数表征的贯入阻力差异性大,低强度软夹层发生的静载破坏呈现出沉降急剧增大的陡降特征;(4)打桩对桩周2d(d为桩径)范围内的泥岩造成不同梯度的损伤,每间隔0.5d,强度损失66.0%、40.5%、17.0%、7.0%,弹性模量损失80.5%、54.5%、26.5%、11.0%;(5)完善取样技术,加强泥岩软硬互层的勘察判定,增强控制贯入度的施工措施,泥岩地基打入桩承载力的理论分析、数值计算及设计施工,应按损伤梯度合理选取原状力学参数折减后的数值。试验装置具有稳定、可靠、可控等优点,可为泥岩地基动力打入桩的相关研究提供支撑。

市域快线钢弹簧浮置板静载强度试验研究

城市轨道交通以其巨大的社会效益和经济效益在国内得到了迅速发展。同时,它还面临着一些亟待解决的关键技术,如列车提速、列车诱发振动对轨道结构和周围环境的影响等。因此,钢弹簧浮置板受到广泛关注。基于此,设计一种适用于时速160 km市域快线的新型钢弹簧浮置板轨道,通过在实验室开展足尺模型静载试验,研究2倍列车轴重荷载作用下新型钢弹簧浮置板轨道的静载强度和承载能力,包括钢轨和浮置板的变形,浮置板应力及裂缝发展规律。研究结果表明:1)钢轨相对垂向位移随静载增加呈非线性增长,浮置板垂向位移随静载增加呈线性增长,且在650 kN之后增长速率有所提升,双倍轴重750 kN荷载作用下分配梁处钢轨最大相对位移为1.524 mm,浮置板板中最大位移为1.135 mm;2)浮置板受力以纵向应力为主,应力随静载增加呈线性增长,650 kN后,应力变化加剧,达到750 kN时,板边底面纵向拉应力为5.33 MPa,超过C50混凝土轴心抗拉强度;3)荷载达到750 kN时,浮置板跨中底面产生裂缝,最大裂缝宽度为0.14 mm,荷载达到1 100 kN时,最大裂缝宽度为0.28 mm。研究结果表明,新型高速钢弹簧浮置板在不利的支承和加载条件下能发挥良好的承载能力,且具有充足的安全储备空间。

小模数塑料齿轮静态强度试验台研制与实验研究

为获取小模数塑料齿轮的静态强度,研发了小模数塑料齿轮静态强度试验台,可以精准测量出不同模数、转速、材料的塑料齿轮的静态强度。重点介绍了试验台的工作原理、构成和工装零部件的设计。试验台由机械系统、电控系统和测量软件组成,主要采用卧式结构,结构紧凑,占用空间小,工装夹具设计简单,便于测量。进行了静态强度的测试试验,测试了不同材料的静态强度。该试验台的研发,解决了小模数齿轮静态强度测试不准、测试装夹困难的问题。研究对塑料齿轮设计有一定的理论价值与实际应用价值。

飞燕式钢管混凝土系杆拱桥静载试验研究——以吉安大桥主桥为例

吉安大桥主桥为飞燕式钢管混凝土系杆拱桥,文章对该桥进行静载试验,介绍了试验工况及测点布置,同时基于结构有限元软件全桥仿真模拟分析,将试验实测数据与理论数据及规范值的进行对比分析,从而判断该桥在试验荷载作用下的实际工作状态是否满足设计要求。试验结果表明:该桥上部结构强度、刚度均满足设计及规范的要求,试验结果可供同类型桥梁试验参考。

铁路路基工程中的布袋注浆桩施工技术及成桩特性分析

本研究以某铁路路基工程为例,提出了采用布袋注浆桩进行软土路基加固的方案。首先介绍了布袋注浆桩施工所需的材料和机具,以及桩位放样、钻探成孔、压力注浆和成桩检测等施工流程。在合理确定工艺参数和采取严格质量控制的基础上,选择多根试验桩展开了现场测验,并分析成桩特性。结果表明,试验桩的桩身完整性好,单侧竖向抗压强度和无侧限抗压强度均满足设计要求,取得了理想的软土地基加固效果。

基于静载试验的既有板桥承载能力评定

为了评定既有板桥的承载力,该文针对混凝土板桥马莲河桥,采用外观质量调查、混凝土表面抗压强度测试、梁体混凝土碳化深度测试及现场静载试验,了解结构在荷载作用下的实际工作状态,结果表明混凝土强度虽然满足条件,但桥梁挠度校验系数均值大于0.90,刚度较低,工作性能较低。而且缝宽度均在0.4~0.8 mm之间,远大于规范规定的限制。据此制定该桥的安全运行条件,为下一步修复和提高该桥荷载等级的加固工作提供科学依据。同时通过累积试验结果,为以后桥梁的养护和维修,以及运营期间的健康监测提供相关资料。

叠合梁斜拉桥结构强度与刚度研究

文中以坐落于深切河谷山区的某斜拉桥为例,基于静载试验方法,对叠合梁斜拉桥结构的刚度与强度进行了评估与研究。结合桥梁的特点进行有限元理论计算,确定了静载试验的工况、测试截面与测点布置。静载荷载试验结果表明,在设计荷载作用下,斜拉桥的主塔、主梁和斜拉索等结构均处于弹性工作状态,结构强度和刚度满足设计要求。

桩端土强度对桩侧阻力影响的研究

桩端阻力和桩侧阻力不是相互独立的,桩端土强度的提高会提高桩身侧阻,尤其是桩端附近桩侧土的侧摩阻力。通过静载试验研究了桩端下沉渣厚度不同以及桩端持力层不同时的超长桩实测桩侧摩阻力,阐述了桩端强度提高对桩侧摩阻力的强化作用,发现提高桩端土的强度不仅可以减小桩端沉降,还可以使桩身总侧阻提高进而可以提高单桩的极限承载力;同时运用莫尔–库仑理论分析了桩端土强度对桩侧阻力影响的作用机制。

RPC-NC组合梁界面受力性能研究

为适应高速铁路快速发展对桥梁使用性能的要求,设计12组共36个活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)双面剪切试件,进行剪切静载试验,研究RPC-NC组合梁界面的受力性能。研究表明:RPCNC剪切试件在自然粗糙状态下受剪破坏时的相对滑移量在1mm以下,说明RPC-NC组合梁的黏结界面破坏前的滑移量很小,具有很好的整体性;其抗剪承载力随NC强度的增加而增加,且随界面压应力的增加而大幅增加;试件的破坏形态在界面压力较小时为界面的突然断裂,且随界面压力的增大,试件破坏前的荷载—滑移量曲线的延性有所增加;RPC-NC组合界面在自然粗糙状态下的极限剪应力τ与混凝土抗拉强度ft及界面压力σn之间的关系可用Mohr-Coulomb准则描述,并经过对试验数据的回归得到τ=0.41f_t+2.51σ_n。

大型飞机起落架载荷修正方法研究

大型飞机起落架静强度试验中,起落架受载变形后载荷施加点位置移动引起加载力线改变,从而带来加载误差。为提高起落架变形后加载的准确度,基于撬杠施加起落架载荷传统技术,提出载荷修正方法。该修正方法主要步骤为起落架实际施加载荷与理论载荷的转换。通过对撬杠施加起落架载荷力学模型进行分析,推导得到转换公式,使用该公式对理论载荷进行修正得到施加载荷。将未修正理论载荷和修正后施加载荷分别进行试验验证:通过本文误差计算公式得到的误差与实测误差最大偏差为3.1%,使用修正后的施加载荷进行的试验过程中载荷误差小于2kN,表明该误差计算公式的正确性以及修正方法的有效性。此方法可以实现大型飞机起落架发生变形后全过程载荷的准确施加,且无需加工额外工装,为同类型起落架静强度试验提供了理论参考。

珊瑚礁地层中PHC桩原位静载试验研究

珊瑚地层是钙质砂和礁灰岩的统称。在珊瑚地层中开展预应力高强度混凝土管桩(PHC桩)的原位堆载测试,分析了桩-珊瑚地质的相互作用规律。采用光纤光栅传感技术采集加载过程中的试桩桩身应变,由计算获取桩身轴力,分析加载过程中珊瑚地层中PHC桩基础的承载特性。试验结果表明,(1)桩-土响应处于线弹性阶段;(2)桩的承载发挥状态与入土深度显著相关,且入土深度超过15倍桩径时桩端阻力发挥峰值;(3)桩的安装方式几乎不影响其在珊瑚地层中的承载性能,但贯入能量的大小则显著影响;(4)入土深度和贯入能量的大小,影响珊瑚地质的破碎程度,颗粒破碎显著影响珊瑚地质中桩的承载发挥特性。通过原位测试可知在珊瑚地质中在贯入深度在15倍桩径以内,入土深度与桩端阻力正相关,与桩侧摩阻力反相关。

钢骨联肢剪力墙抗震性能试验研究

为进一步研究钢骨混凝土剪力墙在不同轴压比下的各项抗震性能,明确其受力机能、破坏状 态、耗能机理,为工程设计人员提供合理有效的设计参数,为将来进一步的研究提供基础,本研究以三个 联肢钢骨剪力墙试件的伪静力抗震试验为基础,从强度、变形和能量等三个方面判别和鉴定各试件的抗 震性能。同时利用多种方法计算试件的承载力,计算结果表明,利用现有规范计算钢骨剪力墙抗剪承载 力是精确可靠的。

薄壁内压圆筒模糊静强度的最小可靠度

应用模糊可靠性设计理论,在最苛刻的气压与液压试验条件下,研究了钢制薄壁内压圆筒模糊静强度的可靠度范围.结果表明,初始模糊屈服强度在气压试验时的最小可靠度范围为Rs1=98.14%～99.75%,在液压试验时为Rs2=91.64%～96.74%.初始模糊爆破强度在气压试验时的最小可靠度范围为Rb1=99.99954%～99.99999%,在液压试验时为Rb2=99.979798%～99.997928%.

成灌铁路跨度32m预应力混凝土简支箱梁腹板竖向受力性能试验研究

我国客运专线各种标准梁型在实际应用之初均进行了实体箱梁的试验研究工作,以掌握结构的实际受力性能,对于保证箱梁的正常、安全使用起到了重要作用。以新建成灌铁路跨度32m预应力混凝土简支箱梁为研究对象,对梁端变截面处腹板在预施应力条件下的受力状态进行了计算分析和测试,对跨中等截面段腹板在模拟运梁车运梁通过工况下的受力性能进行了计算分析和静载试验。根据箱梁腹板受力性能试验研究结果,对箱梁的截面构造和预应力束布置进行了设计优化、完善,改善了腹板的竖向受力性能,静载试验结果表明在运梁、运营工况下箱梁能满足正常使用要求。

飞机结构强度试验商载施加技术研究

根据中后机身连续开口区强度试验技术需求,提出了一种新型的商载加载装置设计思想,通过分离引出加载方式解决了以往机身商载不能按理论载荷施加到各框的问题。该加载方式显著降低了加载杆拉力和杠杆弯矩,对机身的改动较小,加载装置更轻巧、试验换装简便。试验结果表明,该方法试验加载装置稳定,载荷传力明确,能更真实地模拟机身的受载情况。试验实施简便,可推广应用于同类型机身试验设计、载荷处理、加载夹具设计及载荷加载方案设计。