边坡侧向荷载计算方法讨论

《建筑边坡支护技术规范》(GB 50330—2013)采用了极限状态设计法来计算直线滑动模式下的边坡侧向岩土荷载,首先根据库伦土压力原理来计算滑体的剩余下滑力标准值,然后再乘以一个安全系数进行支护结构设计。这种设计方法不满足边坡工程的稳定安全系数设计要求,会造成边坡稳定安全系数为1.0时得到的侧向岩石压力为0。笔者以考虑稳定安全系数的锚杆锚固力计算为例,指出基于强度折减安全系数的侧向岩土荷载计算方法能满足边坡工程的稳定安全系数设计标准,使得支护后的边坡的稳定系数正好是设计安全系数。由此,提出了一个实用计算方法,即仍可采用《建筑边坡支护技术规范》(GB 50330—2013)第6章的计算公式,只是需要对滑面岩体强度c和tan φ按稳定安全系数设计标准进行折减,然后将折减后的参数代入公式计算边坡侧向岩土荷载设计值。     

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系的抗浮稳定性验算公式宜采用综合安全系数法、分项系数表达方式。群锚稳定性验算可简化为单锚稳定性验算,验算模型可按上半部分长方体、下半部分圆锥体的假定破裂面形状,锥尖深度为锚固段计算长度与自由段长度之和。群锚整体抗浮承载力为单锚抗浮承载力之和,单锚抗浮力设计值可取假定破裂体内岩土体重量与破裂面黏聚力提供的摩阻力分别除以分项安全系数后之和,分项安全系数取值水准为1.5及3.0。锚杆抗浮体系稳定性验算公式中,抗力设计值可取建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和除以1.05的安全系数、抗拔桩的抗浮承载力设计值、抗浮锚杆的抗浮承载力设计值三者之和,而浮力设计值则取建构筑物基底静水压力标准值。     

各种特殊条件下抗滑稳定安全系数定义及计算

针对挡土墙底部为逆坡、折线边坡、土坡圆弧滑动破坏等特殊情况,根据不确定荷载的性质、作用结果等因素,探讨了不同安全系数计算表达式,给出了推荐公式。通过抗滑稳定安全系数计算模型分析表明:在抗滑力大于滑动力、滑动力大于不确定荷载情况下,不确定荷载作为抗滑力考虑得到的安全系数小,而作为滑动力考虑得到的安全系数大。     

砂土地基中V-H-M组合荷载下单桩分析方法研究

海上风力发电机的大直径桩通常会受到多向荷载共同作用。在实践设计中,基础的竖向和水平承载性能是独立分开设计的,但大量研究证明竖向荷载对桩基水平承载性能具有重要的影响。将竖向荷载对大直径单桩水平承载性能的影响划分为3部分:(1)竖向荷载对桩周p–y曲线影响;(2)P–(35)效应;(3)桩侧摩阻力引起的反向弯矩。然后,以楔形体模型为基础考虑竖向荷载对桩侧土抗力极限值pu的影响推导了修正p–y曲线计算公式,在传统水平受荷桩的弹性地基梁方程中引入P–(35)效应和桩侧摩阻力引起反向弯矩,建立了均质砂土中承受水平力、竖向力及弯矩三向组合荷载下的单桩的分析方法。并将该方法应用于既有案例,验证了该理论方法的可行性。     

基桩桩身承载力设计可靠性试验研究

通过48个混凝土灌注桩试件的轴心受压和偏心受压试验,对基桩桩身破坏特性和受压极限承载力进行了研究。研究表明:(1)按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)桩身受压承载力公式工作条件系数φ_c取0.6~0.8设计配筋桩桩身承载力时,均满足可靠性指标要求,安全系数随配筋率增加而升高;(2)按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)桩身受压承载力公式成桩工艺系数φ_c取0.6~0.8设计配筋桩桩身承载力时,均满足可靠性指标要求,且安全系数随配筋率增加而降低;(3)偏心荷载作用下,试件的安全系数低于轴心荷载作用下的安全系数;(4)基桩桩身受压承载力受诸多因素影响,本文未考虑桩的配箍率、截面尺寸和土体等因素的影响,需进一步研究。     

牵引式滑坡支挡结构荷载取值探讨

牵引式滑坡一般由于斜坡前缘各种成因的卸载造成,包括河流冲刷、人工开挖,表现出分级、分区、多次滑动的特征.治理设计多采用在前缘设结构支挡,而采用最大滑体剩余下滑力、最前缘滑体剩余下滑力还是各级滑体剩余下滑力之和作为滑坡推力荷载,则成为一个选择难题.笔者经过对不同计算模式下剩余下滑力试算发现,整体模型剩余下滑力最小,偏于不安全,滑体分级累加剩余下滑力最大,偏于安全,建议采用对各分级滑体采用不同的安全系数计算剩余下滑力,以累计值作为支挡结构荷载取值.     

框架-弯剪型支撑体系中框架柱的柱端弯矩放大系数

结构在水平荷载作用下产生水平侧移,竖向荷载作用于水平侧移而产生的内力与侧移增大的现象称为二阶效应,设计时有必要考虑此放大。支撑结构本身的变形特性不同时,这种二阶效应计算公式应有区别,但是目前各国规范只有剪切型结构的二阶效应系数。本文对在水平力和竖向力作用下的框架一弯剪型支撑体系中框架柱的柱端弯矩放大系数,提出了简单的计算公式,用ANSYS有限元计算了各种算例,算例中包括了变截面、变刚度、变轴力等各种形式。比较了有限元结果与近似公式,结果表明提出的公式精度良好。     

水平荷载下联肢剪力墙墙肢附加轴力计算公式

联肢墙的震害和试验发现墙肢会出现拉剪破坏或混凝土被压溃的现象,这是由水平荷载下墙肢的附加轴力引起的。轴压比对剪力墙的抗剪承载力和延性影响较大,准确计算水平荷载下联肢墙的附加轴力是确定墙肢轴压比并计算墙肢抗剪承载力的关键。然而,当前在联肢墙结构分析设计中主要通过复杂的数值模拟分析得到墙肢附加轴力。针对这种情况,在探究了附加轴力产生原因的基础上,提出了水平荷载下联肢墙墙肢附加轴力的简明计算公式。该公式只要确定了联肢墙的几何尺寸与水平荷载的类型和大小,就能计算墙肢附加轴力的大小。通过算例分析和与有限元方法的对比,验证了该计算公式的正确性和有效性。该公式可为结构设计和性态评估提供合理依据。     

岩质边坡动力稳定性分析的几个要点

 重点讨论动荷载作用下岩质边坡稳定性的3个基本问题：(1) 动荷载作用下裂隙岩体的力学特性;(2) 边坡动力响应及安全评价;(3) 边坡加固措施(主要指锚索)在动力荷载作用下的安全性问题。在总结多年来的工作经验与研究积累的基础上,探讨边坡动力稳定性评价方法,特别是对于在地震、爆破动荷载作用下,岩质高边坡稳定性的安全评价;总结提出岩体在动荷载作用下的强度特性与研究重点;系统分析岩质边坡的动力响应;提出从动安全系数走向、潜在滑动面的动态开裂和滑移及边坡关键点的质点振动速度3个方面来评价边坡动力稳定性的思路与方法;最后就如何评价边坡预应力锚索加固措施在动荷载作用下的安全性提出科学的设计原则与评价指标。     

水力条件下具有张裂缝临河边坡稳定性分析

 临河边坡由于多种因素可引起坡顶面出现张裂缝,而在水力条件下坡体则变得越不稳定,以致可能发生失稳,因此对水力条件下张裂缝临河边坡的稳定性分析具有重要意义。基于直线滑动面方法、圆弧滑动面方法和滑动面搜索新方法,对此类边坡进行稳定性分析。在考虑渗流作用的情况下,将流网进行合理简化,且以土体、土骨架为研究对象及采用等效容重法对滑动体进行受力分析。直线滑动面时,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析,并分别研究坡外水位和张裂缝积水深度变化对边坡稳定性的影响,可得到如下结论：(1) 对于最小安全系数的计算,直线滑动面方法偏大,滑动面搜索新方法与圆弧滑动面方法相接近,但比圆弧滑动面方法小;(2) 采用相同类型滑动面搜索方法时,以土体与土骨架为研究对象分析得出的结果一致,以土骨架为研究对象和等效容重法分析得出的结果等效;(3) 坡外水位在一定高度及以下时,不同类型滑动面方法均表明边坡将处于不稳定状态;(4) 随张裂缝积水深度的升高,采用不同类型滑动面搜索方法计算得到的安全系数都将减小,说明张裂缝积水深度越高,边坡状态越不稳定。     

岩石边坡动力稳定安全系数的块体单元法分析

 将动力分析的块体单元法应用于岩石边坡地震稳定时程分析。将黏弹性人工边界条件的思想与块体单元理论相结合,建立块体系统的人工边界条件,用以模拟地基的弹性恢复能力和地基对散射波能量的吸收,从而消除波动在计算区域边界上的反射。黏弹性边界具有稳定性好,易于与计算程序结合的优点。通过动力计算所得的块体加速度计算块体的惯性力,并由此判断块体可能的滑动模式,进而根据滑动模式将惯性力分解为块体滑动力和垂直于滑动方向的作用力,由此作用力计算块体的抗滑力。块体抗滑稳定安全系数即为抗滑力与滑动力之比,从而可以得到地震过程中块体稳定安全系数时程曲线。小湾水电站进水口边坡算例体现了该方法的工程应用能力。     

传递系数法在滑坡治理削坡方案设计中的应用

 削坡减载设计的关键在于何处削坡使得削坡方案最为经济而又达到预期稳定效果,在工程实践中,一般采用不平衡推力法计算滑坡条块的下滑力和剩余下滑力,依据剪出口剩余下滑力小于或等于0这一条件来搜索最优的削坡规模及位置,一般情况下计算工作量较大。针对此问题,利用传递系数法思想,引入剩余抗滑力概念,逆向计算各条块的剩余抗滑力,不需进行优化搜索即可根据剩余抗滑力得到最优条件下削坡规模及位置,概念简单,计算方便。计算过程概括如下：根据预期安全系数从最后一个条块出发,逆向计算各条块的剩余抗滑力,剩余抗滑力依次在条块间向上传递,当剩余抗滑力为负值时,下一轮计算取为0,直到算出所有条块的剩余抗滑力,剩余抗滑力为负值的条块即为应削坡的条块,条块剩余抗滑力的负值即为应消除的荷载。     

2005年北京市火灾预测与工作重点

依据北京市近几年的火灾数据资料，计算出近五年的火灾常量值，并加以对比，从中分析出火灾的六大特点：一是电气火灾多，短路是首因；二是死伤人数同期比增幅较大；三是城乡居民住宅火灾仍居首位；四是机动车火灾上升明显；五是放火案件上升，导致人员伤亡严重；六是违章操作呈上升趋势，且违章焊割占比重较大。并有针对性地提出需重点加强的工作。     

加锚岩质边坡稳定性评价的极限分析上限法研究

基于极限分析上限法的基本原理,考虑岩石锚杆的支护效应、地震作用力和裂隙水压力的影响,提出加锚岩质边坡稳定分析计算模型。通过该岩质边坡极限分析上限法计算模型,可以将滑体按照滑裂面和侧向结构面离散为不同的滑体单元,并可构建一个机动许可的速度场。根据相关联流动法则和位移协调条件,相邻滑体单元的移动不能导致它们重叠或分离,进而可以得到应变速度场的数学表达式。应用该计算模型,不仅可以合理计算出由滑体自重、地震力、裂隙水压力和锚固力所做的外力功率,而且可以得到产生于滑体底滑裂面和侧向结构面的内能耗散。根据滑体处于极限状态时两功率相等(虚功率方程)的条件,可以推导得到加锚岩质边坡的极限分析上限法稳定系数计算公式。通过典型算例的稳定性分析计算表明,考虑裂隙水压力和地震作用力的边坡稳定系数将会减小,而合理加锚后稳定系数将会得到提高。     

一种新的节理本构模型及几种新的滑坡稳定系数计算方法

在对滑坡渐进变形分析的基础上,提出一种新的节理本构模型,推理出本构模型参数的决定方法;分析临界状态应力特征,提出临界状态应变方程,将提出的本构理论和现行莫尔–库仑临界状态准则实现无缝连接。分析现行滑坡稳定性系数计算方法的优缺点,相应地提出滑坡稳定性系数几种新的计算方法：基于渐进变形的临界状态稳定性系数计算方法、部分条块强度折减稳定性系数计算方法、综合下滑力–摩阻力稳定性系数计算方法、最大主下滑力滑坡稳定性系数计算方法,以及每一条块滑坡稳定性系数计算方法。对传统滑坡稳定性系数计算方法和本文提出的方法进行对比分析,进而提出综合下滑力–摩阻力稳定性系数以及最大主下滑力稳定性系数计算方法较能反应工程实践。最后,以实例对所提出的计算模型进行对比分析。     

鸡尾山高速远程滑坡运动过程PFC3D模拟

利用三维颗粒流软件PFC3D,对重庆武隆鸡尾山滑坡进行模拟,研究滑坡体在关键块体失稳后,在重力作用下,沿着滑动面在视倾向滑动力主导下的运动过程。结果显示:(1)对于大型远距离滑坡,在滑坡体运动路径上坡面形态确定的情况下,坡面摩擦因数和滑体强度主要影响堆积颗粒在滑坡堆积区的分布,滑坡发生区域微地形则更多地影响滑坡体所能达到的最大位移;(2)鸡尾山高速远程滑坡的发生过程是分阶段完成的;第一阶段主要是滑源区岩体的破裂化,第二阶段为破裂块体的运动及滑出;(3)通过监测速度、位移等发现滑体外围区域块体速度首先达到最大值,并具备二次加速的特征,综合速度及位移可以认为在滑体中处于上部边缘部分更有可能远距离运动;(4)对于鸡尾山滑坡,当墙面摩擦因数为0.05,黏结强度为中等(250～200 MPa)时,得到的结果与实际情形最为契合。通过模拟发现,PFC3D软件对于此类高速远程滑坡具有较好的适用性,尤其是其三维堆积形态及影响范围的初步确定可以对划定安全避让范围等防灾减灾工作提供有益参考。     

土质斜坡坡顶沉桩对指定滑动面安全系数影响分析

利用边坡稳定性计算方法,基于球孔弹塑性扩张理论,研究了沉桩力、桩端塑性区以及桩体抗滑作用对沉桩过程中滑动面安全系数的影响。通过算例,对沉桩全过程中滑动面安全系数变化进行了研究,并对桩径,边坡角度以及沉桩距边坡顶点距离对沉桩过程中边坡滑动面安全系数变化的影响进行了分析。结果表明:沉桩力及桩端塑性区对滑动面稳定性产生不利影响,使安全系数降低;当桩体穿过滑动面之后,桩体起到抗滑作用,显著提高滑动面安全系数。桩径越大,沉桩前期安全系数下降速度越快,但桩端穿过滑动面后安全系数提升也更加显著;边坡角度越大,沉桩后边坡安全系数越小;沉桩离边坡顶点越远,在沉桩前期由于沉桩力导致的安全系数下降速度越慢,塑性区对安全系数的影响也逐渐减缓,当沉桩远离边坡顶点距离达到一定值后,沉桩将不再对滑动面稳定性产生影响。分析结果对邻近边坡沉桩的设计和施工具有一定的实用价值。     

三峡库区危岩稳定性计算方法及应用

危岩是三峡库区两大主要地质灾害之一，是地层组合、地貌特征、水动力特性及地震等因素耦合异变的结果。根据危岩失稳破坏的可能模式，可将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩3类。三峡库区内危岩破坏的主要荷载有危岩体自重、天然状态的裂隙水压力、暴雨状态的裂隙水压力和地震力，可以构成3种组合：(1)自重 裂隙水压力(天然状态)：(2)自重 裂隙水压力(暴雨状态)；(3)自重 裂隙水压力(天然状态) 地震力。据此，运用极限平衡理论及岩体结构理论建立了危岩稳定性计算方法。该计算方法已经在三峡库区的危岩稳定性分析及治理工程中得到了应用。     

考虑力矩平衡的三维剩余推力法

在考虑力矩平衡的二维剩余推力法的基础上,提出了一种三维极限平衡分析方法。在忽略条柱间作用力的水平剪切分量的基础上,建立铅直方向(Z轴)、滑动方向(X轴)、垂直滑动方向(Y轴)的力平衡以及绕Y轴的力矩平衡共4个方程,平衡方程中纳入地下水、地震、支护力作用。行界面上柱间力作用方向角(条间力剪切分量与水平分量的比值)为条柱底滑面在滑动方向上的倾角乘以统一的修正系数(可称为推力方向修正系数,以进行修正),列界面上柱间力作用方向角为条柱底滑面在Y方向上的倾角。通过迭代计算,当调整稳定系数以使所有列的X向剩余推力和为零、改变滑动方向(X轴方位)以使所有行的Y向剩余推力和为零、调整推力方向修正系数以使绕Y轴的总力矩为零,求得滑坡的稳定系数、最优滑动方向及推力方向修正系数。该法适用于任意形态滑坡,并可计算得到最优滑动方向。最后对该法进行了工程应用及讨论。     

联肢剪力墙连梁阻尼器伪静力试验研究

连梁阻尼器属于平面内屈服型软钢阻尼器。通过对11个连梁阻尼器进行伪静力试验研究,结合试验现象及力-位移关系曲线对各型号连梁阻尼器的屈曲和破坏状况观察,判断其工作性态。采用数据拟合法对伪静力试验数据分析得到连梁阻尼器的双线性刚度、极限承载力和等效阻尼比的经验公式,为工程设计提供阻尼器的力学特性和本构关系。文中采用的研究思路为：提取试验结果,有限元模拟、调参,以调参后的有限元模型的解作为精确解,虚拟多种型号阻尼器,计算双线性刚度、极限承载力,回归经验公式,并确定阻尼器耗能能力评价标准。通过伪静力试验得出：双列孔连梁阻尼器的滞回性能良好,呈现整体屈曲;建议采用孔间柱长宽比α>2.5,两列孔的列间距与孔间距之比γ≥1.0,开孔率p∈［5%,20%］的双列孔连梁阻尼器。图19表5参9