水平旋喷拱棚结构的承载特性与机理研究

基于现场载荷试验结果与有限元分析方法,深入研究水平旋喷拱棚结构的承载特性与机理。现场试验表明:拱棚结构的荷载-变形曲线可分为三段,即承载力自我调整阶段、稳定承载阶段以及裂缝产生并不断扩展直至破坏阶段;在破坏阶段拱棚结构并未出现突然坍塌,破坏是从旋喷桩体咬合处薄弱面的底部产生裂缝开始,并不断扩展最终贯通引起的。通过分别建立旋喷桩体咬合结构模型与光滑拱结构模型以模拟实际拱棚结构,计算结果表明旋喷桩体咬合结构模型的计算值与实测值吻合较好,光滑拱结构模型的计算结果误差较大。在此基础上,利用有限元方法深入分析了水平旋喷拱棚结构的力学性能,计算结果表明:旋喷桩体的直径与咬合厚度对拱棚结构的承载力影响较大,拱棚结构的形状对承载力的影响相对较小;水平旋喷拱棚结构存在三种破坏模式,裂缝的产生主要受桩体材料抗拉强度的控制。将裂缝的产生与扩展作为水平旋喷拱棚结构破坏前的预警,可为实际工程提供科学依据。     

水泥土组合桩三维有限元数值模拟与试验研究

水泥土组合桩是一种新桩型,它是在水泥搅拌桩的基础之上发展而来的。由于桩体由两部分构成,目前国内外对芯桩与外包水泥土之间的荷载传递以及桩体本身的破坏机理尚缺乏研究。文章以现有的试验数据为基础,借助有限元分析工具对水泥土组合桩进行拟合计算,对组合桩荷载传递规律及芯桩与水泥土环桩在荷载传递过程中的相互作用和共同工作特性进行数值分析,以达到对该新桩型的进一步发展提供借鉴意义的目的。     

锚锭板对旋喷搅拌加劲桩支护刚度的影响分析与计算

通过旋喷搅拌施工技术形成大直径的斜向水泥土桩体并设置由钢绞线和锚锭板组成的锚固件,对锚固件施加预应力,实现对软土边坡和基坑的支护。根据江苏靖江、浙江温州地区淤泥地层中旋喷搅拌加劲桩的静载检测结果,验证了在加劲桩中设置锚锭板及多块锚锭板对提高其支护刚度的作用,分析了其对支护刚度的贡献。试验结果表明,合理地设置锚锭板可以有效提高加劲桩的极限承载力,降低其变形量。采用荷载传递原理对旋喷搅拌加劲桩的受力-变形特征进行理论分析,得到了旋喷搅拌加劲桩的支护刚度计算方法,与实测数据较为吻合。     

水平旋喷拱棚新工艺与载荷试验研究

基于国内水平旋喷技术存在成桩质量差、加固体周围岩土体变形大等问题,以中国京冶工程技术有限公司开发的全方位高压喷射注浆新工法及相应设备为依托,进行了水平旋喷拱棚现场新工艺和载荷试验。新工艺现场施工过程中,孔口止浆器止浆效果良好;养护28 d后隧洞开挖显示,旋喷桩搭接紧密,开挖长度内无搭接裂缝,施工效果良好;清除上覆土层后,可见旋喷桩质地均匀,纵横向搭接良好,桩–桩咬合尺寸约0.2 m;返浆试块的抗压强度约为取芯试块的60%。拱棚结构载荷试验表明,Q–s曲线相对平稳;拱棚结构的破坏主要是由于旋喷桩体搭接处产生裂缝并不断扩展,最终贯通引起的剪切破坏。通过数值模拟与实测值的对比,拱棚结构的竖向位移和水平位移均随荷载的增大而增加,最大位移值均出现在拱顶位置处。     

多排多向旋喷搅拌加劲支锚结构的应用技术

多排多向旋喷搅拌加劲支锚结构对周围土体进行加固,桩体中加入的筋体和锚锭板,使加筋体与水泥土旋喷桩粘合在一起,形成很高的锚固力.     

隧道全方位高压喷射注浆拱棚超前支护新技术

 基于对目前国内外隧道水平旋喷技术差距的分析,指出国内现有水平旋喷技术存在的成桩质量差、加固体周边岩土体变形大以及废浆液无序排放等问题。为突破隧道水平旋喷超前支护施工的关键技术,研制出大型液压双摇臂式全方位高压喷射注浆钻机,以及具有自主知识产权的配套孔口止浆器装置,并探索出一整套带孔口止浆器的隧道全方位高压喷射注浆拱棚超前支护新技术。通过现场足尺试验研究实例,详细介绍了这项新技术的全套施工工艺、施工参数及其配套机具装备,并全面展示了足尺试验旋喷拱棚的几何形态、桩–桩咬合尺寸、旋喷拱棚厚度、拱棚水泥土加固体的28 d抗压强度以及6 m长隧道开挖效果的实测资料。足尺试验成果表明,这项新技术安全可靠、工艺先进、经济环保,基本上解决了国内现有水平旋喷技术所面对的主要难题,为我国隧道超前支护工程领域提供了全新的技术手段以及配套的工法设备。     

高喷插芯组合单桩荷载传递简化计算分析

 高喷插芯组合桩(JPP桩)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。结合JPP桩不同的组合特点,采用理想弹塑性模型模拟桩侧土体的非线性,弹性模型模拟水泥土与芯桩界面的荷载传递特性,双折线函数模拟桩端土的硬化特性。基于荷载传递法,考虑水泥土与芯桩界面摩擦、水泥土或芯桩与桩周土界面摩擦,提出不同组合形式下JPP桩荷载传递的简化计算方法,并与模型试验结果进行对比,验证该计算方法的可行性和可靠性。采用提出的简化计算方法对JPP桩荷载传递机制进行分析,并对不同组合形式、不同水泥土厚度、不同水泥土弹性模量、不同刚度系数比等影响荷载传递的主要因素进行计算分析。分析结果得出：从承载力、沉降控制、经济角度综合考虑,分段组合承载效果最好;增加水泥土厚度可有效提高JPP桩承载力;JPP桩变形由高强度的芯桩控制,水泥土弹性模量的改变对JPP桩变形影响较小。     

长期荷载作用下的水泥土力学性能

高喷搅拌水泥土插芯组合桩是一种适用于软土地区的新桩型,作为其重要组成部分的水泥土在长期荷载作用下的力学性能尚不清晰。通过水泥土试块室内长期持荷试验,研究了水泥土在不同持荷时间、不同荷载大小条件下的破坏模式、承载性能,并分析了其力学性能。试验结果表明持荷时间对水泥土试块的破坏模式无明显影响,对水泥土试块的强度有较大影响,当荷载水平0.5时,水泥土强度随荷载水平的增加而增大,超过0.50后,水泥土强度随荷载水平的增加而衰减。水泥土荷载阈值可取持荷水泥土强度的28%~30%,设计时高喷搅拌水泥土插芯组合桩中的水泥土承担荷载值应小于荷载阈值。     

旋喷柱的耐久性试验与分析

本文通过对旋喷桩的微观结构观察与分析，室内水泥与土掺和量配比试验，在旋喷桩体上锯取试件进行构成成分分析，检验目前常用配方与工艺施工的旋喷桩体水泥掺入量；把对桩上锯取的存放10年、14年的不同的试件，扫当年情况重做试验，进行对比分析，认为旋喷桩的耐久性是可靠的。     

柔性均布荷载下水泥土桩复合地基应力场的有限元分析

1水泥土桩体柔性荷载作用下有限元分析模型 由于软土含水量高、抗剪强度低、压缩性大、灵敏度高等特性,我国沿海软土地区一些高等级公路在修建时往往因为工期的要求也使用了水泥土桩这种工期容易把握、质量容易控制的复合地基处理方法。但是,柔性荷载下水泥土桩复合地基桩土共同工作的性状并没有一个清楚的认识,本文利用有限元分析软件ANSYS,考虑     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验及有限元分析

对于方钢管混凝土柱隔板贯通节点,通过静力拉伸试验和非线性有限元模拟,考察隔板贯通节点的承力机制和破坏形式。结合荷载-位移曲线、试件承载力等数据结果对比,验证有限元模拟与静力拉伸试验结果的一致性。对于静力拉伸荷载作用下的隔板贯通节点,其破坏形式表现为钢梁破坏、焊缝破坏或节点域破坏;钢梁传来的拉伸荷载在节点域内主要依靠方钢管柱壁和隔板传递;方钢管柱壁的塑性区主要集中在柱壁与贯通隔板相交线处附近;贯通隔板的塑性区,主要集中在隔板浇筑孔中心与透气孔中心的连线、透气孔中心与方钢管柱壁角部的连线附近。     

K型偏心支撑钢框架耗能梁段长度探讨

通过对具有不同耗能梁段长度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行非线性有限元分析结果表明:随着耗能梁段长度的增加,K型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就越大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。     

多高层钢框架的双重非线性有限元分析

本文基于非线性连续介质力学的有限变形理论和结构分析的塑性铰形成机理 ,介绍一种用于多高层钢框架结构双重非线性分析的简化单元模式和有限元方法 ,并推导了简化单元模式的增量刚度矩阵。它可以考虑杆件横截面塑化、塑性区长度、残余应力、轴力的二阶效应和轴力降低杆件截面极限弯矩等几何和材料非线性因素的影响。通过算例表明 ,本文方法是可靠的 ,可供工程设计人员参考。     

基于分段纤维模型的网壳结构极限承载力分析

针对采用有限元通用梁单元模拟杆件无法准确计算网壳结构塑性变形的发展情况,提出采用分段纤维模型模拟结构杆件以准确计算网壳结构的极限承载力。通过参数化分析,同时考虑计算效率与精度,确定了截面纤维与杆件积分段的合理划分数量。分别采用分段纤维模型与有限元软件通用梁单元模拟杆件计算网壳结构的极限承载力。计算结果表明,采用分段纤维模型可计算塑性变形的分布位置与发展程度,且可模拟杆件失稳,采用有限元软件通用梁单元建立计算模型将高估网壳结构的极限承载力。     

基于非线性规划的岩质边坡有限元塑性极限分析下限法研究

结合塑性极限分析下限法理论、有限元离散技术以及非线性数学规划手段,将有限元塑性极限分析法运用于岩质边坡的稳定性分析。基于非线性Mohr-Coulomb屈服条件、平衡条件、边界条件以及间断面应力连续条件,提出塑性极限分析中无厚度节理单元、等厚度节理单元的有限元模式,建立带节理单元的有限元塑性极限分析非线性数学规划模型,并提出非线性规划的求解策略。最后对3个岩质边坡的稳定性进行分析,验证该方法的可行性。     

某大型钢框架煤塔复杂节点设计和分析

利用有限元软件ANSYS,对某大型煤仓支承钢框架结构的复杂节点域进行计算分析,结果表明：对复杂钢结构体系,因节点域构造复杂,其应力分布需采用有限元法补充计算,并应根据有限元分析结果进行承载力验算;节点域某些地方会进入塑性,如塑性区较小可按计算部位的＂平均应力＂进行承载力验算,如塑性区过大应增大截面或增设加劲肋使其满足承载力的要求;所设计的节点域变形很小,腹板没有发生局部鼓曲,符合总体结构刚性节点的假定。     

非均质介质破坏机制及承载力的有限元分析

地基承载介质的破坏模式将直接影响到地基承载力计算方法的选择。为了有效地对非均质成层介质的承载力问题进行分析研究,编制了有限元程序对其破坏机制进行模拟计算。结合原位载荷试验,利用试验数据对有限元分析结果进行了验证,表明有限元计算结果是可信的。在此基础上对非均质成层介质地基在外部载荷作用下内部塑性变形和破坏面的形状进行计算分析,结果表明:非均质介质地基的破坏模式主要是整体剪切破坏和局部剪切破坏两种形式;塑性变形首先出现在基础边缘,随着外载荷的增大,塑性变形区域在非均质介质中逐渐扩展并最终形成一个贯通的塑性区。     

薄壁钢管残余应力有限元分析

根据热弹塑性应力理论、有限元增量理论 ,利用大型有限元软件ANSYS对直焊缝薄壁钢管进行残余应力分析 ,分析结构表明 ,焊接中心残余拉应力最大 ,截面上拉压应力交替出现 ,并与试验结果相比 ,吻合较好 ,为残余应力的理论分析提供参考。     

基于ANSYS软件的焊接工字型截面梁残余应力的有限元分析

根据热弹塑性应力理论、有限元理论 ,用大型有限元软件ANSYS对焊接工字型截面梁进行残余应力分析 ,分析结果表明 ,焊接残余压应力的分布与截面几何参数有关 ,为用有限元分析焊接工字型截面梁残余应力提供了一种方法。     

连栋塑料温室结构计算模型的确定

借助于有限元通用程序,对简化平面模型与部分空间模型的作用进行了对比分析。