地表变形引起钢框架结构附加内力和变形的试验研究

为了揭示地表变形对钢框架结构的影响规律,根据地下开采引起的地表变形规律,采用物理相似模型试验,研究了单一地表变形和组合地表变形影响下,平面钢框架结构的附加内力和附加变形的演化规律,得出了单一地表变形和组合地表变形均会引起钢框架结构产生附加内力和附加变形,而且地表组合变形对钢框架结构的影响远大于单一地表变形,在组合地表变形中,水平变形主要引起钢框架结构产生附加内力,竖向变形主要引起钢框架结构产生附加变形。组合地表变形是引起平面钢框架结构破坏的主要因素。     

采动区地基、独立基础与框架结构共同作用的力学模型

根据采动区地表变形的规律和独立基础框架结构受力和变形特点，采用合理的地基模型、基础与上部结构共同作用模型和开采沉陷模型，综合应用结构力学、矿山开采沉陷学、土力学、材料力学等相关理论，建立了采动区地基-独立基础-框架结构共同作用的理论计算模型，该计算模型综合考虑了开采盆地形成过程中地表变形对建筑物的动态影响，从理论上揭示了建筑物位于下沉盆地不同位置时，地表变形与建筑物附加变形和附加内力的关系，并推导出计算采动区建筑物附加变形和附加内力的计算公式，通过计算实例进行了验证，为采动区上方框架结构建筑物的保护、加固和设计提供了理论计算依据．     

采动引起的地表变形对框剪结构的影响

利用通用有限元计算软件ANSYS进行分析,采用固定支座模型,人为地给柱脚支座以支座沉陷,以此模拟不均匀沉降.对框剪结构在采动引起的3种不同地表变形作用下进行了计算,得出了结构在不同地表变形作用下,上部结构内力的变化及分布规律.为研究采动影响下地表变形对建筑物的影响提供参考.     

采动区铁路桥沉陷加固治理

根据煤矿采动区地表沉陷变形规律，建立合理的数值计算模型，研究地下开采引起的地表移动变形对原设计的桥体结构和地基产生的附加内力和附加变形规律，提出了有效地加固治理方案，确保在采动引起的地表不均匀、大幅度沉陷过程中桥体的安全可靠和正常使用。     

地下开采后送电线路铁塔的受力性能研究

根据煤矿采动区地表变形现场实测参数,建立了合适的数值计算模型,考虑工作面推进方向与线路方向之间的相互关系对送电线路铁塔受力性能的影响,对地下开采引起的地表变形在既定送电线路铁塔内产生的附加内力和附加变形规律进行了研究。研究结果表明:不同的工作面推进方向,送电线路铁塔由不同的极限状态控制。借助足尺寸铁塔试验,得出了杆件内力的实测值,并与数值计算值进行了比较,两者吻合较好,验证了数值计算的可靠性。     

地下停车场开挖对周边建筑物的影响研究

以浙江省金华市某区域选建地下停车场为例。为了避免开挖地下停车场的施工过程引起的地表变形对周边已有建筑造成破坏,通过Peck公式预测地下斜井开挖可能引起的地表位移,然后建立了带足尺寸土体的框架有限元模型,采用逐级加载地表变形至预计值3倍的方式,得到了地表变形作用下周边建筑结构的附加内力变化规律。结果表明,地表不均匀沉降,对建筑结构边柱和纵向框架梁边柱端影响较大,但地下斜井开挖预计产生的地表变形仅使结构产生很小的附加内力,不会对周边建筑造成损害。     

地表水平变形对高压线铁塔的影响研究

以采动影响下高压线铁塔为原型,采用数值模拟方法对地表水平变形与铁塔内力和变形的关系进行了研究.分析了高压线铁塔在不同地表拉伸、压缩变形影响下铁塔内力和位移的变化规律.研究表明,随着地表水平拉伸变形值的增加,高压线铁塔内杆件的轴向压应力和拉应力均呈二次方关系增加;随着地表水平压缩变形值的增加,高压线铁塔内杆件最大压应力和最大拉应力均呈对数关系递增.地表拉伸变形对高压线铁塔的影响大于地表压缩变形的影响;地表水平变形对高压线铁塔倾斜度及横担歪斜度影响相对较小.     

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

摇摆结构体系框架柱脚BRSP耗能机制分析

钢框架结构的底层刚性连接柱脚节点在地震时内力大,容易发生损伤破坏,摇摆结构体系中需改变框架柱脚的构造形式以改善结构体系的失效模式并提高结构性能.本文提出一种可抬升的半刚性框架柱脚,设置屈曲约束钢板(buckling restraint steel plate,BRSP)以耗散能量,分别从BRSP与框架柱翼缘的厚度比α、...     

不均匀沉降引发框架附加内力的有限元分析

地基不均匀沉降会引发上部框架结构的内力重分配,产生附加内力可能导致上部结构的构件开裂甚至破坏。通过对3跨框架结构中不均匀沉降引发的内力变化及附加内力进行有限元分析,研究框架结构在边柱沉降和中柱沉降不同工况下框架柱、梁的内力情况,主要包括框架结构轴力、剪力和弯矩,通过验算框架结构内力的变化情况,分析了地基不均匀沉降下上部框架结构内力的影响及附加内力产生的原因。     

开采沉陷数据的可视化研究

利用C#语言实现了煤矿开采地表移动与变形等值线（下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形）的绘制,在此基础上进行了影响区域任意两点间的剖面线的绘制,基本实现了开采沉陷数据的可视化,可对采区上方建筑物进行了破坏等级划分,从而判别建筑物是否受到地下开采的影响以及受到开采影响的程度。     

综采放顶煤地表移动规律特殊性

调查分析了兖州矿区鲍店矿综采放顶煤工作面和普通综采工作面地表移动观测站实测资料．研究结果表明：综放开采时地表移动更加剧烈,地表危险移动范围增大,超前影响范围超过常规分层开采约４０％,下沉活跃期占总移动时间的７１．４％,活跃期下沉量约占总下沉量的９５％．研究还表明,采厚是控制超前影响角和最大下沉速度滞后角的重要因素之一,地表充分采动区存在的残余变形现象更加明显     

Influence of Underground Mining on Ground Surface and Railway Bridge Under Thick Alluvium

1 Introduction Ground surface movements, induced by under- ground mining as a kind of man-made geological ca- tastrophe, has been a major issue of geoenvironmental concern[1]. These not only destroy farm land and building structures but also influence the biological environment. Study of the pattern of mining-induced ground movements and its variation over time is very important for the protection of buildings. Up to now, some patterns of ground movement over mining areas have been known, but …     

Subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining for ultra-thick steep seams

Ultra-thick steep coal seam mining will inevitably lead to the increase of greater and violent ground subsidence and deformation. A subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining is proposed in this paper. By this method, the sequence of collapse of overlying strata and the direction of propagation of strata movement are changed, the extent of roof-side deformation thereby is lessened, and boundary angle of roof-side subsidence is reduced by 5°–10°. The mechanism of this mining method for control of strata movement has been evidenced by numerical simulation and experiments with similarity materials. A subsidence prediction model based on the variation of mining influence propagation angle can be used to evaluate the surface movement and deformation of the mining method. The application of the method in No.3 Mine in Yaojie mining area has yielded the expected result.     

采动区建筑物地基、基础和结构协同作用模型

受采动影响建筑物的移动变形和附加应力分布规律十分复杂，与建筑物的长度、高度、建筑材料、结构、刚度、地基性质、地下开采情况、建筑物所处的位置等多种因素有关．本综合采用矿山开采沉陷学、矿山岩体力学、数理科学等多学科的知识，建立了采动区建筑物地基、基础与结构协同作用力学模型．该模型可以计算采动区建筑物移动变形和各种附加内力，并采用可视化VB语言编制了相应的计算程序，通过计算示例进行了验证，为今后采动区建筑物的保护和设计提供了理论基础和计算工具．     

FLAC3D在张集煤矿开采沉陷预测中的应用分析

利用FLAC~(3D)数值分析软件,分析了高潜水的张集煤矿巨厚松散层下12171工作面重复开采对上部17278工作面移动变形区的走向位移、垂直应力分布和塑性破坏区的影响。分析结果表明:数值模拟结果与实测数据基本相符;多煤层重复采动地表下沉具有特殊性,下沉量相比于初次采动是逐渐增大的,随着重复采动次数的增加,下沉量逐渐趋于稳定;同时随着工作面累计推进距离的增加,地面沉陷范围逐渐增加,并形成塌陷盆地;两工作面顶板围岩以剪切破坏为主,局部发生拉伸破坏。