有限单元法在井巷支护中的应用

本文采用常应变三角形单元求解弹性力学平面问题的基本方法，求解井巷和用室开凿后围岩应力场和位移场。在衬砌支护结构受力分析中引入了围岩阻止结构因受力变形而产生的弹性抗力概念，并形成抗力列阵，对有限单元法的基本方程进行修正，更切合了地下支撑结构的受力情况。在理论分析的基础上编成计算机软件，为井巷支护计算提供了一套快速、方便的手段。     

有限单元法在井巷支护中的应用

本文采用常应变三角形单元求解弹性力学平面问题的基本方法，求解井巷和硐室开凿后围岩应力场和位移场。在衬砌支护结构受力分析中引入了围岩阻止结构因受力变形而产生的弹性抗力概念，并形成抗力列阵，对有限单元法的基本方程进行修正，更切合了地下支撑结构的受力情况。在理论分析的基础上编成计算机软件，为井巷支护计算提供了一套快速、方便的手段。     

近地表条件下平斜井巷道衬砌结构研究

由于巷道围岩力学性质不佳、初期支护所采用的衬砌截面较薄等因素,处于不良地质条件下的巷道在二次支护之前经常会产生变形,既影响施工进度,又危及施工人员安全。基于上述问题将近地表条件下巷道初期支护衬砌结构简化为两铰拱,利用结构力学原理推导了拱脚为活动铰半圆拱拱圈弯矩及轴力计算公式。以新疆伊犁煤矿一号矿井回风井为工程背景,采用FLAC3D软件对伊犁煤矿巷道开挖后的初期支护进行数值模拟。结果表明衬砌厚度、围岩级别对衬砌半圆拱内力分布有很大影响：当衬砌厚度及围岩强度级别都减少时,半圆拱拱脚处弯矩及轴力呈同步下降的趋势|半圆拱弯矩最大值在衬砌拱脚厚度为拱顶厚度1～1.5倍之间波动最为剧烈,在衬砌拱脚厚度进一步增长后趋于平稳。当衬砌厚度不足、围岩强度水平较低时,围岩弹性抗力对半圆拱拱脚轴力影响更大,表明活动铰计算方法更适合此种力学环境下的内力计算。     

岩土工程测量中基坑支护结构荷载度量方法

设计一种岩土工程测量中基坑支护结构荷载度量方法.通过对静止土压力计算,建立位移增加后土的相互作用方程,并通过多支点结构嵌固深度计算、弹性支点计算、结构计算3个方面对基坑支护结构内力和变形计算,在此基础上,采用增量法与总量法求出施工阶段体系的实际内力和位移值,以此完成岩土工程测量中基坑支护结构荷载度量.实例分析结果表明,...     

网壳锚喷静力分析及在杜儿坪矿的应用

为了解决传统支护方式稳定性偏弱的问题,根据地面大跨度网壳结构的力学原理,进行了室内试验,设计出半刚性网壳锚喷新结构,这种钢筋网壳结构既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑,又可先撑后喷,在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构,能承受强大变形地压及采动荷载,达到用较少材料又提高喷层支撑能力与让压的目标.介绍了钢筋网壳锚喷支护的技术特色与支护原理,对其进行了静力分析,并推导出计算模型及其内力的计算表达式.完成了室内整架载荷试验,并成功应用于西山煤电集团公司杜儿坪矿区跨采巷道.     

弹性地基梁理论在软弱地基柱下条形基础中的应用

基于弹性地基梁理论,采用局部弹性地基模型,对软土地基上框架结构柱下条形基础在平面荷载下各点的内力和变形进行了分析计算。并通过有限元计算软件SAP2000不同单元划分以及JCCAD对该柱下条形基础进行数值模拟,对比了不同计算方法间计算结果的差异。结果表明:数值模拟可以较好的模拟弹性地基梁的受力状态和变形,其计算结果满足工程要求。     

采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能分析

为了探究采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能,选择包含采动作用的不良地质隧道建设区域作为研究对象,安装水土压力计和钢筋应力传感器,根据传感数据分析峰值应力分布、外荷载以及主筋内力分布,明确衬砌结构的受力性能。将采动影响下的地表变形划分为2种类型,计算变形状态下衬砌结构的弯曲轴向应力,获取不良地质隧道衬砌结构的外部垂直荷载值,实现采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能分析。采动作用下隧道衬砌结构底部轴向力包含3个峰值应力,两侧-50~50 m区域、350~450 m区域存在2个较小的峰值应力,而中间150~250 m区域存在较大的峰值应力。不良地质隧道衬砌结构,受到采动影响后呈现出受力不均匀的特点,具体显示为中间受力大、两侧受力小。     

基坑支护桩变形及内力计算的有限单元法研究

根据现行规范建议的关于水平荷载桩计算“m“法的原理,提出了采用梁单元和实体有限单元法进行同类问题分析的新方法.利用ANSYS程序,对某高层建筑基坑悬臂支护桩位移和内力进行了数值模拟计算,并与传统的“m“法分析结果进行了对比,证明两者计算结果吻合良好.同时,论述了这种方法可更方便地应用于带支撑的桩或桩板式支挡结构位移和内力计算,也将灵活适用于地层抗力系数多变的情况,因此较传统“m“法更具广泛的适用性.     

双层弹性支承梁的有限元分析

用有限单元法分析了双层弹性支承梁的静力响应．双层弹性支承梁结构由二种平行的梁(上层梁和下层梁)、上层梁和下层梁之间的离散弹簧和下层梁下部的Winkler基础组成．上层长梁、下层短梁、离散弹簧、Winkler基础和作用在上层梁上的荷载视为一个系统，并将该系统进行有限单元离散，梁单元的弯曲形函数采用Hermitian 3次方插值函数，利用变分原理及形成矩阵的“对号入座”法则建立该系统有限单元形式的平衡方程．阐明了单元刚度矩阵以及在上层梁单元作用竖向集中荷载或分布荷载下单元节点荷载列阵的形成．举例说明了该方法的应用．为类似结构的力学分析提供了一种数值方法．图5，参13．     

实测和规范荷载作用下地铁隧道二次衬砌的安全性对比分析

依托青岛地铁2号线五南区间隧道工程,采用现场监测方法得到浅埋花岗岩地铁隧道初期支护与二次衬砌间接触压力,然后结合铁路隧道设计规范计算作用于衬砌结构的计算荷载,采用荷载结构模型分别计算实测和规范荷载作用下的二次衬砌结构的安全系数并进行对比分析,得出实测荷载作用下二次衬砌的安全系数远高于规范荷载作用下的安全系数,为二次衬砌结构的设计提供了更加合理的建议。     

姜公庙隧道支护结构受力状态监测及其分析

针对隧道支护结构的受力问题,采用现场监测分析等方法,对隧道围岩与一次衬砌,一次衬砌与二次衬砌之间的接触压力,格栅拱架的钢筋轴力等进行监测及分析.结果表明:由于拱顶下沉变形量较大,拱顶的力向下传递,造成接触压力最大之处在拱肩、拱脚,而拱顶处压力值偏小;在混凝土强度尚未完全形成时格栅拱架已经开始承受较大的荷载;在较破碎的围岩体中,一次衬砌承担大部分的压力,作为安全储备的二次衬砌也承担了部分压力.     

冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力算法研究

根据盾构法隧道衬砌内力的设计原理,针对装配式高强混凝土弧板外壁的受力特性推导出了冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力分别按自由变形均质圆环法、弹性铰法及山本稔法的计算公式,并给出了计算实例。     

弹性地基梁法与经典土压力法计算支护桩内力的对比分析

对一个实际基坑支护结构分别按经典的朗肯土压力法和弹性地基梁法计算了支护桩的结构内力.由于弹性地基梁法考虑支护结构与土的变形协调,较好的模拟桩土之间的作用,比采用传统的经典土压力法更加符合实际情况,因此在同等条件下具有更好的经济效益.但按照弹性地基梁法进行基坑设计时,确定支护桩桩长等参数应当依托经典土压力法的计算结果.     

拱形整体刚性支架矩阵分析

煤矿的主要运输巷道和峒室多用整体刚性支架支护,支架与围岩形成一个结构体系而共同承受原岩应力作用。此外,巷道支架是在主动压力和被动压力同时作用下进行工作的,这种理论已应用于地下衬砌结构的设计计算。在电子计算机技术发展的今天,使用矩阵力法和矩阵位移法进行支架结构分析已很广泛。笔者根据矩阵方法分析地下结构的运算公式用BASIC语言编写了巷道支架矩阵力法分析源程序,该程序曾在BC3-80机通过并对半圆拱形整体刚性支架进行了内力分析,现简介如下。     

冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力算法研究

根据盾构法隧道衬砌内力的设计原理，针对装配式高强混凝土弧板外壁的受力特性推导出了冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力分别按自由变形均质圆环法、弹性铰法及山本稔法的计算公式，并给出了计算实例。     

单索幕墙的风振分析

单索幕墙的刚度较弱,在水平风荷载的作用下易产生较大的变形和振动,抗风设计一直是单索幕墙结构设计中的重点和难点问题。采用数值模拟的方法分析结构位移响应和结构内力响应,得到竖向索由于受到结构自重的影响,其内力变化幅值较小,横向索相对大一些,说明横向索对水平风荷载的抵抗作用更强一些。通过对结构上所有计算点和单元的位移及内力数据进行统计回归,得到适用于模型抗风设计采用的位移风振系数和内力风振系数。这对幕墙的风振分析是一个重要补充。     

锚杆加固拱力学分析及参数研究

基于锚杆锚固形成加固拱的作用机理,根据弹性理论,建立了围岩中锚杆加固拱的力学模型,对加固拱进行了力学分析,得到了成拱荷载与锚杆长度、地应力和围岩参数的关系。考虑衬砌-围岩的变形协调条件和加固拱破坏形式,推导出加固拱的厚度计算公式。经参数分析得出地应力和围岩岩性对成拱荷载及加固拱厚度的影响规律。     

岩石锚杆合理预张荷载确定方法研究

 岩石锚杆支护是稳定围岩的有效手段之一,地下工程中锚杆通过托盘施加一定的预张荷载,可以改善锚杆受力,提高锚杆的支护能力。为了能够充分发挥锚杆的支护效果,因此确定锚杆所承受的合理预张荷载具有重要的工程价值。基于围岩变形,结合弹性理论和锚杆拉拔荷载传递规律,推导出了岩石锚杆在预张荷载作用的应力分布公式,并提出了岩石锚杆合理预张荷载的确定方法,在合理预张荷载的作用下,锚杆所受的剪应力及轴力趋于均匀化,锚固强度得到提高。     

不同赋层条件下盾构隧道双向地震波激励响应分析

以广州地区地层情况为条件,研究盾构隧道在双向地震波激励作用下的横向地震响应特性,利用有限元软件ADINA的弹簧阻尼单元模拟粘弹性人工边界,有效地分析结构-地基的动力相互作用问题。对盾构隧道在地震作用下衬砌结构的应力场与位移场进行数值模拟计算,分析衬砌结构的稳定性和变形,并对计算结果进行了对比研究。     

有压隧洞衬砌支护与围岩相互作用的承载分析

通过建立围岩、衬砌联合作用有限元计算模型,对深圳供水网络丰树山隧洞-围岩相互作用问题进行了研究,得到隧洞位移和应力分布规律。通过施工开挖仿真模拟,其结果为合理选择初衬时间提供理论依据,通过结构承载模拟,计算的内力为隧洞衬砌配筋设计、初期喷锚支护参数的选择提供前提条件,其结论对地下工程设计都具有参考意义。