孔隙含水基岩中单层井壁外荷载实测与分析

孔隙型含水基岩中荷载的合理取值是科学设计井壁的关键。现行荷载计算方法按井壁全外表面承担全部静水压力计算,随深度增加,围岩压力和地下水静水压力增大,井壁厚度急剧增加。为掌握孔隙含水岩层井壁真实的荷载情况,解决设计难题,在内蒙古鄂尔多斯某煤矿开展了井壁实测研究。实测数据表明:地下水静水压力对井壁的影响明显小于其作用于井壁全部外表面时的值,说明现行荷载计算方法偏于保守。分析认为:不同的地质条件下降低井壁荷载的方法并不相同,当围岩压力相对地下水静水压力较大时,增大衬砌与围岩接触面孔隙率可降低总荷载,当围岩压力相对地下水静水压力较小时,降低接触面孔隙率可使总荷载值减小,当二者相等时,总荷载值不受接触面孔隙率影响。基于上述分析,在深部含水岩层中采取的提高井壁与围岩接触质量的施工措施显著地降低了地下水静水压力的影响。     

基岩冻结新型单层井壁施工技术与监测分析

 以鄂尔多斯市呼吉尔特矿区葫芦素副立井为工程实例,详细阐述国内首个基岩冻结新型单层井壁的施工工艺和监测方法,对井壁施工过程中的技术难点进行分析,给出井壁混凝土的质量控制指标。现场实测表明：(1) 凿井期新型单层井壁的钢筋应力和混凝土应变同时受基岩冻结压力与井壁温度的影响;(2) 井壁钢筋应力、混凝土应变的变化过程可分为OA,AB,BC,CD共4个阶段;(3) 凿井期葫芦素副立井竖向钢筋拉、压应力极值分别为35.5～70.8和－7.0～－45.0 MPa,环向钢筋则始终处于受压状态,其压应力极值为－41.7～－101.0 MPa;(4) 凿井期混凝土竖向、环向压应变极值分别为－190.5～－458.0和－590.4～－799.1 με,环向压应变极值为竖向的1.3～4.2倍;(5) 建议将竖筋悬吊的井壁高度取为12 m;(6) 葫芦素副立井井壁配筋于凿井期具有足够的安全储备,混凝土压应变处于安全范围。     

立井井壁沥青板滑动层配合比及性能实验研究

马头门底板下段立井井壁位于以泥岩为主的软弱岩层。泥岩易风化且遇水膨胀,当井筒掘砌后,其过程中的岩体膨胀变形压力巨大。于是对该段软弱岩层,提出采用新型井壁结构,其中沥青板滑动层是一种重要复合材料,为确保其力学特性满足设计要求,进行了其配合比及性能试验研究。     

钢筋混凝土单层井壁破裂的数值模拟研究

建立了钢筋混凝土单层井壁结构破裂的弹塑性理论,利用大型通用结构分析软件ANSYS进行了井壁结构的弹塑性数值模拟计算,得到在水平地压、井壁重力以及随时间不断增长的竖直附加力的共同作用下井壁结构内部应力、应变的动态变化过程,探讨了深厚表土中钢筋混凝土单层井壁结构破裂的力学机理以及裂缝出现的位置和扩展过程,为井壁破裂的治理和预防提供了理论依据.     

新型单层冻结井壁水平极限承载特性试验研究

针对采用双层复合井壁的井筒掘进断面有效利用率大幅降低的情况,提出一种新型单层冻结井壁结构,为获得该种井壁结构的水平承载特性,采用相似模拟试验方法,研究3个井壁的水平极限承载特性和变形破坏特征,研究结果表明,井壁竖向、环向应变值、竖向位移与竖压一致性较好,不会出现机械滞后的问题;井壁所受竖压可视为均匀竖压;泊松比与混凝土强度无关,弹性模量与混凝土强度相关;竖向极大正位移与加载围压之前的最大竖向荷载呈正比关系;竖向极大位移与水平极值位移/水平极限荷载基本呈正比关系;在忽略竖压影响的情况下,径向位移与水平应力基本上呈正比关系;井壁破坏时内侧压应变远大于井壁外侧,内侧总压应变一般为-2000～-2500με,有时达到并超过-3000με;新型单层井壁极限承载力高于普通混凝土井壁。研究结果对完善新型单层井壁设计理论以及指导新型单层井壁快速、科学施工等均具有重要意义。     

冲击荷载下K6型单层网壳结构抗冲击设计方法研究

为了提高网壳结构的抗冲击安全性能,控制网壳的破坏强度,对K6型单层网壳结构的抗冲击设计方法展开研究.首先,通过非线性静力承载力计算和灵敏度分析获得结构的关键杆件分布;然后,结合结构的冲击响应特性,提出网壳结构的抗冲击防护措施,并进行冲击作用分析;最后,从结构冗余度和抗冲击性能两方面对防护设计效果进行验证.研究表明:K6型单层球面网壳结构中的第二、三环附近是个临界区域,位移一旦超过该部位,结构刚度会急剧削弱,塑性发展程度十分严重;整体加强法可以对单层网壳结构起到较好的抗冲击效果,增大杆件直径更加有效;补强高灵敏度的构件,能够从一定程度上提高网壳结构的冗余度,在用钢量增加不多的情况下有效提高结构的抗冲击能力.     

水平冲击荷载下K6型单层网壳结构抗冲击性能研究

水平冲击荷载是更贴近于现实生活中外部物质碰撞、泥石流地质灾害、恐怖袭击等的冲击荷载类型.首先介绍了冲击荷载作用的分析方法,然后在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了跨度60m的K6型单层球面网壳抗水平冲击模型,不断变换冲击物的质量和速度对结构进行冲击.结果表明,水平冲击荷载作用下结构的动力响应过程可以分为五个关键性阶段和三种冲击模式;随着冲击物质量与速度的不断增加,网壳水平向变形、主要杆件受力和冲击力会不断增大,当质量与速度增加到一定值后,三者均不再变化;在整个冲击过程中的能量损失会随冲击力的增大而增多.     

单层折面空间网格结构风荷载特性及等效静风荷载研究

对单层折面空间网格结构的表面风压分布和风振响应特性进行研究,采用荷载 响应相关法(LRC)与惯性力法计算结构的等效静风荷载,并分析了其计算精度,结果表明：在迎风面的体育场屋盖部分,气流在经过迎风面屋盖檐口后发生明显分离,形成漩涡,此处的平均负风压和脉动风压最大;整个屋面的绝大部分表面风压都表现为负压。增加肩谷环后,结构横向刚度提高较大,结构的1阶和2阶振型由原来的结构整体水平振动变为罩棚前端内环端部的局部竖向振动;在单层折面空间网格结构的风振响应中,参与结构振动振型较多,需要考虑多阶振型影响,且参与结构振动的主要为低阶振型;在脉动风荷载作用下各振型耦合作用较小;用LRC与惯性力法得到的单层折面空间网格结构等效静风荷载,计算精度可满足工程要求。     

单层单跨变截面轻型门式刚架荷载-位移恢复力模型研究

针对单层单跨变截面轻型门式刚架的恢复力模型进行研究。首先根据整体拟静力试验的破坏过程及现象,确定骨架曲线选用三线型形式,整个骨架曲线需确定6个重要参数,经理论计算获得初始刚度K1和峰值荷载Pmax,其余参数通过有限元参数分析得到的强度、刚度拟合公式确定;经过回归分析建立了弹塑性阶段恢复力曲线卸载刚度退化公式。最后建立门式刚架结构的恢复力模型;恢复力模型与试验得到的荷载-位移滞回曲线比较发现,两者吻合程度较高。     

于家堡贝壳形单层网壳不均匀雪荷载研究

于家堡单层网壳体型较复杂,对雪荷载的选取应谨慎.基于CFD技术分别采用求解雪相控制方程和MIXTURE多相流模型对网壳表面风致雪漂进行数值模拟,得到屋盖表面雪沉积与侵蚀后形成的不均匀雪荷载.两种求解方法得到的雪荷载分布较一致,屋盖迎风面发生积雪侵蚀,随屋盖高度增加雪荷载呈抛物线形减小,至屋盖顶部天窗两侧雪侵蚀作用最大、雪压最小,天窗后部背风面处发生积雪沉积.对结构的静力和整体稳定性能进行分析,在不均匀雪荷载作用下天窗两侧部分杆件应力较均匀雪荷载时增大10%,结构极限承载力增大3%.     

单层球面网壳在爆炸荷载下动力响应研究

采用有限元方法对空间网壳结构进行内爆炸数值模拟,利用已知的空间球面网壳结构表面爆炸冲击波压力场分布,应用LS-DYNA软件研究空间网壳结构在爆炸荷载下的动力响应.通过改变结构尺寸和TNT当量,分析结构在不同情况下的爆炸动力响应,并根据分析结果提出球面网壳结构的泄爆措施.     

冲击荷载下K6型单层球面网壳结构动力破坏评判方法研究

以典型的K6型单层球面网壳结构为研究对象,分别研究了上部网壳结构和下部支承结构受冲击荷载作用时的动力响应特征,并以此为基础对结构冲击模式进行归纳.将冲击荷载作用下网壳结构的冲击模式和破坏状态相结合,提出了网壳结构的抗冲击动力性能判别指标和相应的等级分类.研究表明,冲击荷载作用下落地网壳结构和带下部支承网壳结构的冲击模式分别可以划分为5种和4种.综合结构位移、杆件进入塑性比例和冲击能量等指标,可以对单层网壳在冲击荷载下的结构破坏程度进行预估和评判.     

节约型建筑--严寒地区单层住屋研究

针对单层住屋,从多个角度进行详细剖析,旨在探索适应严寒地带的有利于社会可持续发展的建筑发展模式.     

非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力稳定性

为了研究非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力失稳机理,采用数值模拟和试验方法,依据结构峰值加速度和节点最大位移曲线将失稳过程分为3个阶段:线性阶段、非线性阶段和失稳阶段,定义了两个关键点:临界点和失稳点.研究表明,K6型网壳结构峰值加速度-节点最大位移曲线能够很好地描述结构整体的动力失稳过程,提出用临界点作为判定结构动力失稳的依据更为保守,增大结构刚度能明显提高网壳结构的稳定性;网壳结构危险点的分布位置受荷载的作用形式、荷载的大小以及输入地震波的频谱特性等因素影响,结构在线性阶段危险点点位是相对确定的,而在非线性阶段危险点点位是不确定的.数值模拟分析结果和地震振动台实验结果能够较好地吻合,验证了数值模拟计算的正确性.     

单层单跨型钢外框柱密肋复合墙体结构试验研究

基于性能的设计思想和投资-效益准则在较早的文献中就有过类似的提法，当前各种结构设计理论也都渗透了基于性能的设计思想。近些年来，在经历了几次大地震灾难的启示以及结构设计理论取得了巨大进步的基础上，基于性能的设计思想被正式提出并得到广泛认同是科学发展的必然结果。     

单层单跨型钢外框柱密肋复合墙体结构试验研究

通过对1/2缩尺比例的单层单跨钢骨外框柱及普通两块密肋复合墙体的低周反复加载试验,对比研究了型钢外框柱密肋复合墙体的破坏形态及承载能力、变形、延性、耗能等抗震性能.研究结果表明,两者的破坏形态基本一致,但型钢外框柱复合墙体的承载力、延性及耗能能力都明显好于普通复合墙体,说明边框柱中加入型钢后,该结构体系的抗震性能得到很大提高.     

冲击荷载作用下四种典型施威德肋型单层球面网壳动力响应研究

为了研究4种典型施威德肋型单层球面网壳在冲击荷载作用下动力响应特征的差别,以4种典型施威德肋型球面网壳为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行参数化建模。首先介绍了分析模型及相关参数,选用考虑材料应变率影响的杆件模型,然后选择不同的冲击点对4种类型网壳分别进行竖向冲击荷载作用下的动力响应研究,最后从网壳结构的响应模式、位移、加速度、应变能4个方面进行了分析对比。结果表明:网壳结构的冲击响应模式随冲击物动能的改变而规律性变化;在相同的冲击荷载作用下,结构的动力响应均随着冲击点离支座越远而越强烈;4种网壳中无环杆的交叉斜杆-施威德肋型球面网壳结构在冲击荷载作用下的动力响应最大,因此在网壳选型时应谨慎选用。     

雪荷载分布形式对单层球面网壳稳定性的影响研究

单层球面网壳结构具有受力合理、造型新颖和抗震性能优越等特点,其静力及动力稳定性一直是国内外研究的热点问题.网壳上部作用的雪荷载分布形式受网壳几何形态、光照和风向等诸多因素影响,雪荷载分布形式直接影响着网壳的失稳形态.为理清网壳在各种雪荷载分布形式作用下的失稳机理及确定雪荷载的最不利分布形式,首先采用分区组合法(径向与环向)对各种雪荷载分布形式作用下的网壳稳定极限承载力展开了系统研究,得出了由分区组合法得到的雪荷载最不利分布形式.针对分区组合法计算量偏大的特点,基于恒载作用的网壳特征值屈曲分析,提出了一种确定雪荷载最不利分布的方法.最后对网壳在雪荷载作用下的失效机理进行了研究探讨.计算表明,本文所提出的方法比分区组合法更为便捷实用.本文结论可为网壳结构的设计提供参考.