风化岩体中压力型锚索抗震性能的数值模拟分析

为了更加精确地研究风化岩体中压力型锚索的抗震性能,通过FLAC3D软件对风化岩体中压力型锚索的动力响应进行了数值模拟。在地震荷载作用下,数值模拟研究了风化岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力及内摩擦角对注浆体受到的压应力和接触面上的剪应力的影响,得到了注浆体受到的压应力时程曲线和接触面上的剪应力时程曲线及其规律。结果表明:在地震荷载和预应力荷载共同作用下,风化岩体的弹性模量、凝聚力及内摩擦角的变化对注浆体受到的压应力峰值和接触面上的剪应力峰值的影响较大,而泊松比的变化对注浆体受到的压应力峰值和接触面上的剪应力峰值的影响很小。研究成果丰富了压力型锚索锚固机理内容,对压力型锚索的抗震性能分析具有参考价值,可供工程界参考。     

高预紧力桁架锚索与单体锚索平行布置支护原理及应用

综合理论分析、数值模拟、现场试验及实测,分析了高预紧力桁架锚索与单体锚索不同支护原理及其优缺点,提出高预紧力桁架锚索与单体锚索平行布置支护技术,并对其组成结构、控制机理、应力场分布规律进行系统研究.结果表明:1)单体锚索自由端预紧力在锚固体内形成的垂直应力随锚索轴向深度增大呈指数形式迅速减小,其有效作用深度为0~6m,有效作用半径为0~2.4m;2)桁架锚索新型特制联接锁紧器使闭锁结构内锚固体受水平应力和垂直应力双重作用,锚固体中性轴位置下移,更大范围煤岩体处于受压应力状态;3)单体锚索应力场以环形波纹状向岩体深部扩展,桁架锚索应力场呈燕尾形沿垂直方向向岩体深部扩展,叠加区内更大范围锚固体处于受压状态.实测五家沟矿5203特大断面开切眼顶板最大变形量为393mm,围岩控制效果良好.     

预应力锚固作用下破碎岩质边坡表层压缩效应

为研究预应力锚固作用下破碎岩质边坡的压缩效应及其对加固工程的影响，对金丽温高速公路某边坡锚固工程进行了现场监测和数值模拟研究. 研究了不同的预应力锚固结构作用下，在不同弹性模量的破碎岩质边坡中产生的压缩变形和附加应力变化规律. 讨论了预应力锚索间距和框格梁梁高对坡体表面压缩效应的影响. 结果表明，考虑到坡体岩体变形模量小，破碎岩质边坡锚固工程宜采用500～750 kN的小吨位预应力锚索. 应尽量采用带框格梁的锚固结构形式, 锚索间距可取4～6 m. 框格梁梁高取锚索间距的1/10左右是最为经济安全.     

预应力锚索锚固效应数值模拟分析

采用FLAC3D对预应力锚索在岩体中形成的附加应力场分布特征进行了数值模拟.研究结果表明：在一定预应力条件下,单根锚索在岩体中形成了类似＂8＂字型的附加应力场,锚固段剪应力分布曲线大致呈负指数形式递减,而随着预紧力量级的增加,剪应力向纵深方向转移;群锚形成的压应力区相互叠加,连成一体,形成＂碗型＂压缩加固带,锚索预应力及主动支护作用几乎扩散到整个自由段.     

预应力锚固体控制节理围岩变形的机理分析

采用理论分析、数值模拟与现场试验的方法,对节理受力张开、剪切滑移过程中不同锚固方式下锚杆应力分布规律及杆体承载特性、锚杆-锚固剂-围岩相互作用机理进行了研究.结果表明:节理张开时,加长锚固感知节理张开的灵敏度最高,既能通过预应力从岩体外部施加压应力,又能通过黏锚力-锚杆轴力实现初始高阻与快速增阻控制离层,提高支护刚度;...     

岩石锚杆锚固体围岩界面切应力分布形式的研究

基于全长黏结式锚杆切应力分布的理论表达式,研究了锚固体与围岩界面的传力机制,提出了锚固体受力比的概念;结合实际工程,建立了单根锚杆基础的有限元模型,数值分析时模拟了界面的接触,理论解与有限元解吻合较好;基于此有限元模型,探讨了改善锚固体与围岩界面切应力分布的优化措施。分析结果表明:锚固体与围岩界面切应力沿锚固深度分布极不均匀,绝大部分都分布在锚固体前段,增大锚固体直径可有效改善锚固体与围岩界面切应力分布,当达到临界锚固深度时,继续增加锚固深度对提高锚杆基础承载力帮助不大。考虑到实际岩体存在风化的情况,提出了一种简单模拟岩层节理面的数值计算方法,结果表明考虑风化时,锚固体与围岩界面切应力峰值降低,切应力分布更加均匀。更多还原     

锚固裂隙岩体破坏过程中应变场演化规律及破坏前兆的数值模拟研究

为探究锚固裂隙岩体的锚固作用,采用ABAQUS对裂隙岩体单轴加载破坏过程进行模拟,分析裂隙岩体的应变场演化规律,并讨论裂隙岩体破坏的前兆特征.模拟结果表明:裂隙岩体破裂前水平应变场演化过程可划分为理论弹性变形、裂隙萌发扩展、试件破坏3个阶段;未锚固和锚固裂隙岩体水平应变场标准差曲线表现出不同的分异阶段;与未锚固试件相比,锚固试件的峰值应力上涨了7.55％,且锚固岩体裂缝起裂预警大约发生在峰值应力的80％处.基于水平应变场演化规律进行前兆分析,将应变场分异速率的突变点作为破坏失稳前兆点.锚杆的锚固作用增强了裂隙岩体的强度和抗变形能力,提高了裂隙岩体的稳定性,模拟结果对裂隙岩体的监测和加固具有重要的参考意义.     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

风化岩体中压力型锚索锚固长度设计方法

针对压力型锚索设计的理论方法是建立在均质岩体的这一假设,考虑到实际工程中风化岩体是非均质且连续的这一特性,结合横观各向同性体在点荷载作用时的应力特征,推导了压力型锚索在风化岩体内的剪应力表达式,并在此基础上建立了压力型锚索锚固长度的设计方法,使修正后的设计方法更加符合实际工程。通过数学回归方法获得了实际工程的物理参数,采用修正后的设计方法进行了算例分析,结果表明修正后的设计方法非常符合实际工程情况。     

孔道成孔工艺对锚固力损失的分析与控制

预应力锚索锚固作用机理复杂,影响预应力锚固效果的因素众多,锚固力损失与材料性质、被锚固介质力学特性、锚夹具质量、施工工艺等因素有关.研究了锚索施工工艺中孔道成孔工艺对锚索锚固力损失的影响及控制措施,通过数学手段分析了孔道弯曲和孔道偏差影响,推导出了孔道摩擦损失理论计算公式.研究表明:孔道摩擦损失理论计算公式更加符合工程实际,具有较大的实用价值;钻孔的孔斜率与锚固力沿程损失具有相关性,孔斜率越大,锚索锚固力损失也越大,在相同的孔斜率n条件下,锚索张拉荷载P越大锚固力损失也越大;通过相应的工程措施可以减少孔道成孔引起的锚固力损失.     

锚索桩板墙中锚索应力的工程现场监测及分析

结合广西某电厂扩建工程中锚索桩板墙的实际运用,对锚索桩板墙中锚索的应力变化进行监测及分析,结果表明:1)锚索在锁定后2 h内应力变化曲线基本相同,均呈指数变化,先快后慢,但由于位置、锁定值等不同,不同锚索在2 h内的应力变化总幅度有较大差异。2)锚板墙结构中锚索应力的长期变化特征与普通边坡治理工程中锚索的应力变化走势有较大区别。3)预应力锚固工程属隐蔽工程,影响锚索预应力损失的因素较多,设计及实际运用时很难做到情况完全清楚,通过长期大量的工程数据积累,可为其他相似的锚索工程做出定量的安全评估。     

电缆隧道结构分析与设计方法

本文以某电缆隧道工程背景,研究电缆隧道的截面优化选型和设计方法。对不同的隧道截面形状和壁厚在三种工况下分别进行对比,并建立隧道结构合理的力学分析模型,采用有限元法分析隧道结构的应力场和变形场,对比分析结构的变形与强度工作状态评价电缆隧道的安全性能。同时,分析不同断面形状的特征,按照造价最低的原则,选择隧道结构较为合适的断面形式和设计方案。     

预应力悬锚式挡土墙受力特性

为了研究不同侧向预应力水平及竖向荷载对预应力悬锚式挡土墙墙背土压力、锚定板板前土压力、墙身剪应力分布特性的影响规律,设计了室内模型试验及数值模型并对悬锚式挡土墙受力特性进行测试与计算分析。研究结果表明:侧向预应力作用下,挡土墙墙背土压力呈抛物线分布并在锚杆处呈现峰值,锚定板板前土压力沿板宽度方向呈“马鞍型”分布并以约35°角向两侧扩展,锚定板板前土压力沿锚索轴向的压缩影响范围约2倍板宽;竖向荷载作用下,挡土墙侧向土压力呈“S”形分布,靠近挡墙底板位置处墙体剪应力急剧增大,应加强该类挡土墙根部配筋设计。结论可为预应力悬锚式挡土墙在公路建设中的推广和应用提供借鉴。     

Stability influence factors analysis and construction of a deep beam anchorage structure in roadway roof

Deep beam anchorage structures based on spatial distribution analysis of the cable prestressed field have been proposed for roadway roof support. Stability and other factors that influence deep beam structures are studied in this paper using mechanical calculations, numerical analysis and field measurements. A mechanical model of deep beam structure subjected to multiple loading is established, including analysis of roof support in the return airway of S1203 working face in the Yuwu coal mine, China. The expression of maximum shear stress in the deep beam structure is deduced according to the stress superposition criterion. It is found that the primary factors affecting deep beam structure stability are deep beam thickness, cable pre-tension and cable spacing. The variation of maximum shear stress distribution and prestressed field diffusion effects according to various factors are analyzed using Matlabòand FLAC3D~(TM) software, and practical support parameters of the S1203 return airway roof are determined.According to the observations of rock pressure, there is no evidence of roof separation, and the maximum values of roof subsidence and convergence of wall rock are 72 and 48 mm, respectively. The results show that the proposed roof support design with a deep beam structure is feasible and achieves effective control of the roadway roof.     

预应力锚索对大跨度扁平地下洞库开挖稳定的影响研究

为研究预应力锚索对大跨地下工程开挖稳定的影响,以大跨度扁平地下洞库开挖稳定为例,采用数值模拟的方法对锚索预应力值和间距两个因素进行分析研究,获得不同锚索预应力值和间距下地下工程的拱顶位移、衬砌最大主应力的分布规律,结果表明:随着锚索预应力值的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐降低,而锚索最大应力呈现先增加后减小的趋势;随着锚索间距的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐升高,而锚索最大应力同样呈现先增加后减小的趋势;建议锚索预应力值取200 t、间距取5 m较为适宜。     

预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工技术

结合工程实例,介绍预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工的技术特点和难点,以及狭窄场地全玻幕墙脚手架搭设、曲面幕墙空间定位、索桁架支承结构及大玻璃安装、注胶密封等施工技术。     

随机车辆荷载作用下斜拉索索力的概率模型及可靠度分析

以苏通长江大桥为工程背景,计算了随机车辆荷载作用下的斜拉索索力,采用随机过程的跨阈理论建立了斜拉索索力的概率模型,在此基础上对随机车辆荷载作用下斜拉索的可靠度进行分析。结果表明：斜拉索索力可以采用高斯平稳随机过程描述;设计基准期内斜拉索索力最大值的概率模型可通过跨闽理论确定;按随机车流数据建立的车辆荷载概率模型计算的斜拉索可靠指标为7．93～14．55。     

FLAC3D的锚杆拉拔数值模拟试验

为研究锚杆锚固力主要影响因素、锚杆拉拔过程中的整体失稳的规律等,采用三维显式有限差分法,建立锚杆拉拔数值仿真模型,进行一系列计算机模拟.结果表明:数值模拟计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆拉拔过程是可行的;锚杆拔出的过程是慢慢滑移到突然整体失稳过程;锚杆锚固效应随着锚固剂的摩擦角、粘结力和有效围压的增加而增强;锚固剂所受的剪切应力分布规律随锚杆拉拔过程而改变,在拉拔初始时,自由端至锚固端,自由端锚固剂处的剪切应力为最大,锚固端处的剪切应力为最小接近为零,随着锚杆拉拔的进行,自由端处锚固剂与锚杆的界面屈服点首先达到,造成自由端处锚固剂与锚杆出现滑移现象,而随着锚杆拉拔的进一步进行,锚固剂所受的剪切应力慢慢呈现均匀分布,均都达到了最大值,均达到了锚固剂与锚杆界面的屈服点,锚杆出现整体失稳;在锚杆的拉拔过程中,锚杆的变形规律是自由端处的变形量最大,自由端至锚固端锚杆的变形量逐渐变小,同时锚固剂变形的规律与锚杆的变形规律相同.     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型．对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析．结果表明：静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态．模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率．在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析．动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大．