应力波法检测锚杆锚固质量的试验研究

对不同位置、不同缺陷长度锚杆锚固体系模型进行了室内试验,探讨了检测锚杆锚固质量时波的传播规律,指出对于有缺陷的锚杆锚固体系,波形在缺陷位置处出现畸形,变得不规则,并呈现出缓慢衰减态势;对于缺陷位置不同的锚杆,测试曲线表现出不同的波形特征。     

应力波法锚杆加固无损检测的数值模拟分析研究

应力波法锚杆加固无损检测是一种快速、有效的无损检测方法。将锚固体中锚杆和砂浆近似看作各向同性体，应用复合材料的观点，建立砂浆锚杆在力学和物理上等效的一维匀质杆件模型，并确定了等效的工程常数。在一维杆纵向波动理论的基础上给出应力波在锚固体中传播的控制方程，对锚固体缺陷进行数值模拟，通过对控制方程的系数调整，模拟分析了不同缺陷的锚固体在冲击荷载作用下的动力响应。通过实际工程中模型锚杆的实测波形和数值模拟动测曲线进行比较分析表明，采用所建模型的理论分析结果能较好地反映实际锚杆瞬态纵向动力作用特征，激振力函数、等效参数、对锚杆纵向振动特征的模拟是有效的，对提高检测结果的准确性有较重要的意义。     

锚固系统的质量管理与检测技术研究

岩石声波测试技术应用于锚固工程的无损检测中,其基本原理是采用动力瞬态激振使锚杆引起弹性振动,通过测定锚杆的振动响应来估计和推断锚杆中的缺陷。波动方程的有限元数值解表明,在锚杆灌浆体内部缺陷的探测中可用声速、幅值、波形等声参数作为判断的依据。人工神经网络这类非线性动力学系统运用于该灰色系统的质量预测可取得良好的效果。     

边坡全长黏结锚杆自由振动特性分析

假定锚杆及周边岩土体均视为连续均质的线性弹性体,锚杆与周边岩土体之间相互作用采用一线性弹簧和线性阻尼壶平行耦合方式模拟,以此建立了边坡全长黏结锚杆锚固系统自由振动力学模型,获得了锚固系统特征参数及对应振型计算公式,通过算例,结合他人锚杆锚固系统连续模型,对比验证了本文理论计算公式的可行性;指出边坡全长黏结锚杆锚固系统振动控制方程等式只可能小于零,振型函数共有三种类型,均对应三角函数型,按指数规律衰减的非周期蠕动,其中Ⅰ阶最小特征参数λ值对应第2类振动形式,之后振动类型1和2交替出现,类型1比类型2衰减特性明显,第3类特殊振动只有在锚固系统内部物理力学参数满足一定条件才能发生;各阶锚固系统特征参数λ中,对应第2类振型的λ对锚固系统的动力力学响应影响较大,尤以Ⅰ阶最为突出。开展此项研究,可为边坡锚杆锚固系统动力分析及锚固工程防灾减灾提供理论支撑,均具有重要的理论和实践意义。     

锚杆低应变动测的数值研究

岩石声波测试技术应用于锚固工程的无损检测中，其基本原理是采用动力瞬态激振，使锚杆引起弹性振动，通过测定锚杆的振动响应来估计和推断锚杆中的缺陷。该方法在力学上表现为给定扰动源信息及边界、初始条件，建立描述介质运动的支配方程，并由此求解其动力响应，通常归结为双曲型或双曲-扩散型方程的初值或初值-边值问题．波动方程的有限元数值解表明，在锚杆灌浆体内部缺陷的探测中，可用声速、幅值、波形等声参数作为判断的依据，若再加上在缺陷处的频谱畸变参数，则可使判断更为可靠。     

完整锚杆横向动力响应问题的求解与分析

锚杆锚固质量两个主要衡量指标是锚固状态和锚固力。锚固状态是指锚杆施工后的锚固段长度、自由段长度、密实度和施工缺陷等;锚固力指现场拉拔试验过程中临界破坏点的拉拔力,又称极限抗拔力。利用振动波传播具有的许多独特性质,可以在锚杆表面人工激发应力波来探测锚杆体系内部的结构和性质,以此来判断锚杆的锚固状态。锚杆的无损检测研究已提出多年,但研究方向主要为纵向振动,有关锚杆系统的横向动力响应很少有人提及。建立了锚杆体系横向动力响应的理论模型,推导了完整锚杆的理论半解析计算公式,在此基础探讨了锚杆系统横向振动随锚杆长度、激振力作用时间等变化的一些规律。     

高速铁路竖曲线终点的动力学性能分析

为研究高速列车通过竖曲线终点时的动力学性能,文章利用SIMPACK建立车-线耦合动力学模型,模拟车辆在不同工况下通过竖曲线终点时的车体垂向加速度及振动衰减时间,并计算相应的振动衰减距离。结果表明:车辆通过竖曲线终点时的垂向加速度与竖曲线半径呈二次函数关系,且行车速度越大,垂向振动加速度随竖曲线的提高下降趋势加快,与坡度差的关系不明显;竖曲线半径、坡度差以及车辆速度对竖曲线终点引起的车体振动衰减时间均无显著影响;为避免车体振动叠加,从竖曲线终点到下一个曲线的最小直线长度应不小于100 m,在线路条件较好时应不小于150 m。     

锚杆系统低应变动力响应的模型试验研究

在实验室制作了完整锚杆和不同缺陷锚杆系统模型,利用小锤锤击和超声波两种手段进行了室内模型实验,得到了相应的测试结果。通过分析认为,完整锚杆和有不同缺陷锚杆的时域响应曲线和频谱曲线有较明显的差别。用小锤激发的方式,由于各种因素的影响,杆底及缺陷反射信号不明显;而用超声波激发的方式,信号的噪声较小,杆底反射信号较明显,但缺陷处反射波较难判断。完整锚杆反射波的能量集中在较窄的频带上,而缺陷锚杆分布在较宽的频带上。     

激励入波角度对瓷支柱绝缘子振动检测的影响研究

研究了利用振动检测法对220 kV瓷支柱绝缘子进行故障诊断时,激励力的入波角度对检测结果的影响。首先,利用SolidWorks建立瓷支柱绝缘子三维模型,针对正常、下故障、上故障三种绝缘子,采用有限元数值仿真分析了在不同入波角度下的绝缘子轴向振动响应和激励方向总的振动响应特性。然后研制了瓷支柱绝缘子故障模拟实验台,实测了正常、下故障、上故障三种绝缘子在不同入波角度激励下的振动响应加速度。仿真和实测结果表明,入波角度对绝缘子轴向振动响应的影响较小,但对激励方向的振动响应存在较大影响,导致频谱图中出现新的波峰,进而对缺陷判断产生影响。     

锚固结构爆破振动规律与损伤的模型试验

 选用水泥砂浆和玻璃钢分别模拟岩石和锚杆,进行物理模型试验,结合理论分析和实践,研究锚固结构不同部位在掏槽爆破作用下的振动规律与损伤,并结合小波包分析,对动应变信号进行深层次的分解分析。结果表明：在爆破作用下,对于邻近工作面的一排锚杆,其锚固段和自由段的振动规律在频率、幅值、持续时间和波形方面明显不同,此排锚杆的振动能量大,但频带较宽,能量分散;随着离工作面距离的增加,锚固段和自由段测点的振动应变波幅值和频带迅速衰减,振动能量集中在窄的频带内,且持续时间有所增长。结合试验结果、现有的理论和实践,分析锚固结构在爆破作用下的振动损伤或失效,基于锚固结构的不同形式的损伤,从控制振动的幅值、主频段、持续时间和提高结构的抗动载性能方面,提出预防锚固结构损伤的建议。     

基于小波变换的地铁振动信号特征分析

应用小波变换对地铁引起地面振动信号进行频谱分析,利用MATLAB编制小波分解程序,对实测加速信号进行分解与重构,获得加速度信号在时频域内的变化规律,同时讨论了振动信号峰值加速度、能量与频带的关系,与傅里叶变换相比,小波变换有更高的分辨率,更适合非平稳信号的分析。     

模拟路基动力响应的原位激振试验研究

动荷载下路基动力响应规律是研究路基长期动力稳定性的基础。采用自行研制的分离式变频激振器,开展铁路路基动力响应的模型试验,研究不同激振频率、动载水平下铁路路基本体的动力响应规律,掌握石灰改良土+粉质黏土填筑的铁路路基本体的共振频率约为25 Hz,路基表层的振动加速度、动应力随着激振频率的增加而显著增大;弄清了振动加速度、动应力沿深度和水平方向的变化规律,两者在主要影响深度1.5 m处已衰减90%,表明其沿深度方向的衰减速度较无砟轨道路基情况下快,而两者沿水平方向的变化受到应力扩散效应的影响,在浅层水平面会迅速衰减,而一定深度(0.7 m)处反而比较稳定,反映了路基动力响应的空间变化特征。     

锚杆系统动测信号的特征分析

利用实验室锚杆模型试验所测得的信号,采用现代信号处理技术对信号进行时频分析,得到具体、精确的信号特征。信号的短时傅立叶变换可在相平面表达信号的强度大小,并且杆底反射信号比较明显,但不能反映缺陷处的反射信号。另外,锚杆缺陷越多,反射信号的能量也越大。通过Wigner-Ville分布计算和分析,可得到信号的能量在时间和频率中的分布情况,不同损伤的锚杆的反射能量是不同的。通过与完整锚杆信号相比较可以发现信号变化的大致位置及变化的程度。小波分析提供了更多关于锚杆锚固质量的特征信息,更适合于处理锚杆系统有损伤情况下动测波形的识别。     

基于时程分析的岩质高边坡开挖爆破动力稳定性计算方法

提出一种计算岩质高边坡爆破开挖情况下动力稳定性安全系数的时程分析方法。根据爆破振动峰值速度衰减规律和爆破振动速度或加速度时程曲线，可计算得到特定时刻作用在各条块上的爆破振动惯性力，并根据其相位确定惯性力作用方向，然后施加到各条块上。结合刚体极限平衡分析方法中的Sarma方法，即可求得对应于该时刻边坡的稳定性安全系数。以某一时间步长进行整个爆破过程的计算，可得到相应的爆破动力作用下的边坡动力稳定性安全系数时程曲线。该法综合考虑爆破振动的幅值衰减、频谱特性和相位角的变化，突破了拟静力法中用综合影响系数折减爆破荷载的局限性，得出的边坡爆破振动稳定性安全系数随时间的变化规律，可较好地反映边坡稳定性在爆破过程中的变化过程，为优化边坡爆破开挖设计提供依据。     

兆瓦级风力发电机塔架的模态分析

通过对内蒙古武川地区水平轴风力机塔架的两种工况进行现场测试,用DASP系统进一步分析,得出塔架的加速度谱及特征频率;利用ANSYS有限元软件完成塔架的建模和模态分析,考虑了塔顶上方机舱总质量的影响。计算结果与实测结果为避免塔架发生共振和进一步研究风力机塔架的动力反应提供了依据,其中模态数据对风电塔架设计和结构振动控制有一定的参考价值。     

基于Sym小波和BP神经网络的基桩缺陷智能化识别

为提高基桩低应变动测信号的分析水平,采用一种新的时频域分析方法——小波分析。利用Sym小波对基桩速度响应时程曲线进行小波分解,对指定频带上的信号分量进行特征值提取,提取的特征值为反映各频带范围内体现能量分布的功率谱均值,提取的特征值可构成反映信号特征的特征向量,同时利用BP人工神经网络的非线性映射特性建立特征向量和基桩缺陷类别之间的一种对应关系。通过数值模拟的方法可以得到大量不同缺陷类型的基桩的桩顶速度响应时程曲线,对这些数值模拟信号进行小波分解得到的特征向量为神经网络的学习提供大量训练样本。最后,利用实测信号小波分解后得到的特征向量对训练过的神经网络进行检验,其识别结果表明,训练后的神经网络能根据实测信号的特征向量对基桩缺陷进行智能化的识别。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。     

锚杆–围岩结构系统低应变动力响应理论与应用研究

建立锚杆–围岩结构系统低应变纵向动力响应的数学力学模型,为研究锚杆结构系统的无损探伤原理及方法提供理论依据。通过理论研究、实验室模型试验和数值模拟试验等技术,研究不同损伤锚杆应力波的传播规律、特性。锚杆系统动力参数的变化可准确反映锚杆的损伤程度,而动力参数的识别是衡量锚杆锚固质量的一条途径,同时提出一种对锚杆–围岩结构系统进行参数反演的遗传算法。利用现代信号分析理论,通过神经网络等现代人工智能手段,探讨锚杆系统损伤位置的确定方法和锚杆–围岩结构系统的识别方法,提出一种锚杆锚固质量定量分析的方法,建立锚杆系统无损探伤的智能诊断系统,并进行现场测试应用。     

非平稳地震激励下结构随机响应及动力可靠性研究

基于美国西部121条基岩强震加速度记录,采用Hilbert-Huang变换(HHT)生成能真实反映地震记录频率和强度双非平稳特性的非均匀调制演变功率谱,并用经验统计方法建立了根据地震矩震级、震源距预测演变谱的统计模型。运用虚拟激励法得到具有特定震级、震源距的演变功率谱作用下结构的非平稳随机响应特性,同时结合首次超越理论,分析了结构的动力可靠度问题,并且与仅具有强度非平稳特性的均匀调制地震随机激励作用进行比较,结果表明,在总能量相同的情况下,双非平稳功率谱的激励会使结构的响应更大,结构更容易失效。     

基于能力谱法原理的改进模态静力弹塑性分析

模态静力弹塑性分析法中,动力时程分析部分的可操作性较差,且分析结果不稳定.用能力谱法替代原有的动力时程分析,在现行规范加速度反应谱基础上计算结构各振型等效单自由度体系各性能水平的位移反应,然后将其转化为相应多自由度结构的位移反应,并通过平方和开方法求得结构的总位移反应,用其与结构某一性能水平的位移(层间位移角)限值进行...