强震作用下大跨度连续梁桥的倒塌破坏研究

近年来,大量的连续梁桥在强烈地震中出现了构件破坏甚至发生了整体倒塌的现象,因此需要对大跨度连续梁桥的倒塌破坏机理进行研究。结合一座大跨度连续钢箱梁桥,本文首先通过LS-DYNA建立了其动力显式有限元模型,然后通过倒塌仿真分析得到该连续梁桥在强震作用下的破坏模式,重点对比分析了不同地震波及其输入作用下的破坏特征。结果表明,在强震作用下,该连续梁桥的桥墩最先发生破坏,且边主跨间的桥墩尤应引起关注;考虑竖向地震后,桥梁的破坏模式发生了改变。     

钢结构交错桁架体系在强震作用下的破坏模式

对钢结构交错桁架体系在强震作用下的工作性能进行了研究。通过采用改进的静力弹塑性(NSP)分析方法,在对一个交错桁架体系实例的原结构方案进行修改的基础上,分析了交错桁架结构布置方案在强震作用下的破坏模式和延性要求的一般特性,得到了不同布置方案在强震作用下的破坏模式特点和各个楼层的延性要求。分析结果表明:在强震作用下交错桁架体系的塑性铰发展多集中在桁架腹杆中,柱中一般无塑性铰出现,结构刚度退化小,变形能力强,具有良好的抗震性能和延性能力。     

108国道某顺层岩层边坡变形破坏机制研究

通过对108国道某顺层岩质边坡变形破坏机制进行研究,采用物理模拟试验和离散元数值模拟两种方法,再现和预测了该边坡的变形破坏全过程,对两种模拟方法作出了评价,并提出了相关建议。     

软硬互层盐岩变形破损物理模拟试验研究

 针对我国盐岩地层的地质赋存特征,开展一系列物理模拟试验,探讨倾角、夹层和界面对软硬互层盐岩变形破损的影响规律。试验结果及理论分析表明：(1) 软硬互层盐岩的单轴抗压强度随倾角变化呈两边高、中间低的U形变化规律。(2) 软硬互层盐岩的破坏模式：层面倾角θ＜30°时,为脆性硬夹层主控的整体破坏;45°＜θ＜75°时,为弱夹层或弱界面主控的剪切滑移破坏;85°＜θ＜90°时,为硬夹层劈裂破坏,局部弱夹层剪切破坏。(3) 沿弱夹层和弱界面的剪切滑移破坏是软硬互层盐岩单轴抗压强度呈现U形变化规律的内在原因。因此,设定储气库的运行压力时,需要着重考虑腔壁肩部和腰部弱夹层和界面的抗剪强度,防止其达到破坏强度而导致腔体破损,从而避免因气体泄漏而引发事故。     

单层柱面网壳在强震下的破坏机理研究

柱面网壳的结构形式、受力特性与其他网壳结构不同,造成其在强震下破坏机理的特殊性。采用基于结构响应的全过程分析方法,利用软件Abaqus,综合宏观、微观响应指标,对单层柱面网壳进行大规模的参数分析,探求其在强震下的破坏机理。通过典型算例的分析比较,确定了单层柱面网壳的破坏模式及其特征,总结了临界荷载的确定方法。在大量计算数据统计的基础上,提出了单层柱面网壳实用的动力破坏判别准则。单层柱面网壳在强震下可能出现的动力失稳破坏突然,破坏时塑性发展浅,结构刚度几乎没有削弱,结构位移小。单层柱面网壳在强震下强度破坏也可能出现,情况与前不同,其中强度破坏包括强度破坏Ⅰ和强度破坏Ⅱ,强度破坏Ⅱ有明显失稳现象而强度破坏Ⅰ没有。动力实用判别准则以最大节点位移和8p比例为参考指标,用来确定强度破坏Ⅰ和强度破坏Ⅱ极限荷载。对考虑损伤的柱壳破坏机理进行了初步探讨,损伤对不同的结构影响不同,给出了工程设计中损伤降低系数的建议值。     

破碎岩高边坡变形破坏模式及工程治理研究

以金堆城采矿场东帮破碎岩高边坡为研究对象,以实际的野外调查资料为依据,分析了该段边坡的变形破坏机理及变形破坏模式,采用极限平衡法评价了该段边坡的稳定性及其发展趋势,并根据分析结果,提出了综合治理方案。     

带压开采底板变形破坏规律的三维相似模拟研究

提出了围岩应力场及渗流场耦合作用的相似理论，研制了部分典型材料的固-流耦合相似配比，研制了三维固-流耦合相似模拟试验台，完善配套了加载系统、测试系统、开采系统和渗流场的模拟与测试系统。采用大型三维固-流祸合模拟试验台对太原市东山煤矿一采区带压开采进行了模拟，得出了一系列的规律及结论。重点讨论了煤层底板的应力、位移随工作面开采的变化规律；得出煤层底板的应力、位移一直处于动态变化过程，分析了其变化的频度与幅度及其原因，为带压开采突水防治提供理论依据。     

软弱基座型斜坡变形破坏过程研究

在现场调查的基础上，以黄河上游某电站库区一个下部有软弱基座、上部为硬岩构成的双层结构型斜坡中发育的大型滑坡为例，通过地质分析及数值模拟分析，揭示了该类斜坡的形成多以软弱基座的压缩变形为先导，从而引起上部岩体拉裂、弯曲变形，并最终受坡体内最大剪应力带控制而形成蠕滑拉裂型滑坡的特征。     

强震作用下某不稳定斜坡变形机制分析

"5. 12"汶川大地震发生后,在地震灾区发育了1 700余处"裂"而未"滑""松"而未"动"的震裂山体,这对地震灾区人民生命财产安全造成巨大危害。本文以四川省某不稳定斜坡这一典型震裂山体为研究对象,基于现场调绘-概念模型的建立-变形破坏机制及模拟验证的基本技术路线,通过野外大量的地质调绘工作为基础,全面地研究了边坡工程地质条件、坡体结构特征、岩土体结构特征以及边坡变形特征等,在此基础上,通过对该边坡地质过程发展演化特别是地震发生后斜坡体内出现的变形破坏迹象进行机制分析,建立了其变形破坏机制的概念模型。最后运用FLAC~(3D)程序对提出的概念模型进行数值模拟分析,验证了概念模型的正确性以及参数取值的合理性。     

损伤对单层柱面网壳在强震下破坏影响

利用通用有限元分析软件Abaqus,采用宏观、微观响应指标,通过对比理想与损伤两种情况下结构响应的差异,研究强震下损伤对单层柱面网壳破坏的影响。     

巫山县龚家方至独龙一带斜坡变形破坏机制

长江三峡库区地质条件复杂,2008年9月175 m试验性蓄水以来,据统计全库区发生滑坡200余处,塌岸100余处,涌浪灾害逐步显现。巫山县巫峡峡口龚家方于2008年11月23日发生崩塌,产生的涌浪高13 m,严重威胁长江航道的安全。本文对巫峡龚家方至独龙一带斜坡的变形破坏机制进行了分析,预测了斜坡变形的破坏模式,对下一步的监测预警工作具指导作用。     

爆破荷载作用下边坡渐进破坏模式的UDEC模拟研究

运用二维离散元程序UDEC,以黄麦岭磷矿采场边坡为例,模拟了爆破荷载作用下层状岩质边坡渐进破坏的全过程。结果表明,爆破荷载作用下岩质边坡的破坏,是一个由潜在滑动面上的局部破坏逐步扩展到整体破坏的过程,同时也是一个滑动面上拉剪应力传递与转移的过程,其变形破坏过程可分为累进破坏和整体滑动两个阶段。     

强冲击荷载下RC板失效仿真研究

为了更有效地模拟强冲击荷载作用下混凝土材料的失效行为,采用LS-DYNA软件,基于HJC模型,建立弹体冲击钢筋混凝土(RC)板有限元模型,研究失效类型、主应变、剪应变和应力等参数对弹体侵彻混凝土并贯穿RC板的影响规律。结果表明:当失效控制参数FS值取0或1.0～1.5时,部分模型的弹体未能贯穿RC板,与试验现象不符; 当FS值为0.1～0.9时,弹体侵彻贯穿RC板后的残余速度随FS值的增大而减小,其中FS值为0.3～0.8时,模拟得到的残余速度与试验值吻合较好; 在模型中添加失效准则,当主应变取0.225～0.275或剪应变取0.4～0.5时,弹体以606、746、1 058 m·s^-1的速度冲击贯穿RC板的残余速度计算值与试验值更接近; 在考虑主应变失效、剪应变失效或二者共同作用时,FS值为0.8时的模拟结果与试验结果的吻合程度较好; 拉伸应力失效准则不适用于较薄RC板遭受强冲击荷载作用的情况。     

红层软岩土高填方边坡变形特征分析

红层地层在我国分布广泛,红层软岩土是一种特殊岩土,其颗粒易破碎,强度低,遇水后易崩解与软化,其工程性质很难满足站场路堤填料要求。该文结合站场填方工程实例,针对采用红层软岩土这一特殊填料的高填方边坡,通过数值模拟对不同压实度下其填方区竖向位移、边坡水平位移以及应力状态进行分析,以确定合适的填筑压实度;同时,对填筑边坡的稳定性进行分析,提出了填筑边坡可能存在的最不利滑面位置。     

基于弯曲模式的层状采动斜坡变形破坏机理研究

为揭示采空区反倾斜坡变形破坏机理,针对采空区顶板层状岩体提出固定梁约束模型,并根据已有研究给出其基于结构力学和最大拉应力准则的弯曲折断应力判据。为验证约束模型的效果,以纳雍左家营崩塌为例,在详细地质调查的基础上,选取典型地质剖面1-1′剖面,对面积最大的1号采空区顶板每隔10 m取一个计算点,计算出固定梁约束模型下采空区顶板不同位置处的弯曲折断应力,同时利用FLAC^3D对其进行数值模拟,最后综合结构力学计算结果、数值模拟结果和地质调查对左家营崩塌机理进行分析。研究结果表明：固定梁可作为采空区顶板反倾层状岩体的受力模型,采空区顶板受力由固定梁向简支梁转化;采空区两侧端面应力集中现象明显,且应力集中朝顺倾向偏移,顺倾向应力集中较反倾向显著,采空区顶底板中部局部呈受拉状态,塑性区以剪切破坏为主;上硬下软不利岩性组合和节理裂隙发育的岩体造成的岩体结构破碎是崩塌源区形成的关键因素,高度临空的斜坡地形为崩滑提供了有利地形,采空区应力调整导致已有裂缝裂隙不断扩展、贯通,加剧斜坡失稳,最终形成崩塌。     

开挖边坡变形破坏过程与稳定性分析

随边坡工程大型机械开挖以来,边坡开挖施工过程中常常出现一坡到底的开挖现场,同时开挖边坡一般都要放置一定的时间才能进行防护,有时受某种因素影响,开挖边坡可能放置相当长一段时间才能进行防护,结果造成工程中大量临时边坡失稳。应用数值计算分析了开挖边坡变形破坏过程及对稳定性的影响,同对超高边坡支护提出了建议,研究结果对工程实践有一定的参考作用。     

某工程边坡降雨条件下之变形分析

深入分析某工程边坡五个监测点的监测资料,通过重点研究降雨对工程边坡变形的启动时间和缓和收敛时间的影响,以及分析变形位移规律,得出的主要结论为：工程边坡变形的启动时间和缓和收敛时间明显滞后于降雨量大且集中的时段,滞后大约20天;降雨不仅引起了工程坡体位移量值的突变,而且使工程坡体位移产生了明显的趋同性.     

注浆纠偏隧道水平位移的数值模拟

为研究影响注浆效果的影响因素,以天津市某基坑工程为背景,在既有隧道与基坑之间的场地开展原位注浆试验,同时利用大型有限元模拟软件PLAXIS模拟注浆过程,研究了注浆距离、注浆量、注浆深度、基坑开挖以及多孔同时注浆对注浆效果的影响。另外,对比分析了基坑周边有隧道和基坑周边无隧道2种情况下隧道与土体的变形规律。结果表明:采用注浆法控制隧道变形时,协调选择注浆量与注浆距离才能达到较高的注浆效率,注浆量应根据基坑开挖情况及隧道位移情况及时调整,同时后续需要在相同或相近位置进行重复注浆补偿隧道位移恢复值,才能使隧道变形得到整体控制; 当注浆范围顶部埋深与隧道轴线埋深相同时,隧道的水平位移恢复值最大,为注浆深度的确定提供了参考; 基坑开挖后注浆纠偏隧道位移的效果相较于无基坑情况时出现一定程度的削弱,并且注浆量越大,注浆效果削弱越明显; 根据注浆影响范围布置注浆孔,充分利用多孔注浆的叠加效应能够使隧道变形得到均匀控制。     

高地应力隧道岩爆破坏特征物理模型试验研究

采用岩爆相似材料制作大尺寸物理模型,自主研制隧道开挖装置,进行二维应力隧道岩爆物理模型试验,研究高地应力条件下(侧压力系数λ=2)隧道围岩岩爆等脆性破坏特征。试验结果表明:隧道开挖后,围岩有较明显的压应变波动和突变现象,拱墙处局部出现拉应变;同时,声发射能量表现出剧烈增大现象,在应变、声发射特征这两方面均表现出高应力区隧道岩爆的征兆。高地应力条件下(侧压力系数λ=2),隧道拱顶和拱底压应力集中明显而最早发生破坏,拱墙出现拉应力作用,产生张拉裂缝。围岩脆性破坏从颗粒弹射开始,随后变为碎块剥落和裂缝扩展,其变形破坏特征表现出一定的岩爆特性。     

节理对砂岩变形及破坏特征影响研究

工程岩体一般都含有各种不同级别的地质构造节理和软弱面,使得岩体的强度弱化。含有节理的岩体和完整岩石具有完全不同的力学性质。本文在三轴压缩试验的基础上,对不同节理倾角的三峡库区砂岩开展研究,探讨其变形及破坏特征。试验结果表明:①在同种围压下,节理岩样峰值强度的大小关系为:σ_60°<σ_30°<σ_90°<σ_完整。②相同围压下,完整岩样弹性模量及变形模量均高于节理岩样,随着围压升高,岩样弹性模量和变形模量逐渐增大,其增长速度随围压增大而逐渐降低。③在低围压下(＜5 MPa),节理倾角对岩样弹性模量和变形模量影响较大,相比完整岩样有较大幅度地降低,其中30°倾角和60°倾角岩样降低程度较高,弹性模量最高达31%,变形模量最高达40%;随着围压增大(大于10 MPa),节理倾角对岩样变形参数影响逐渐减小,相比完整岩样,节理岩样弹性模量降低幅度小于15%,变形模量降低幅度小于10%。④节理倾角和围压对岩石的破坏机制均有较大的影响,节理倾角及围压不同,岩样破坏形式不同。