部分二次二阶矩法在公路边坡可靠度分析中的应用

为研究边坡结构可靠性,利用随机摄动理论和精度较高的部分二次二阶矩法(PSOSM),考虑边坡结构上主要随机变量(如土性参数粘聚力c、摩擦系数f和重度γ等)对结构可靠性的影响,研究了各随机变量在相互独立和相关的情况下对公路边坡结构可靠性的影响,并计算了结构的可靠指标β和β对这些随机因素的敏感度。结果表明:当随机变量围绕各自均值向正、负方向波动时,边坡可靠指标β对c正负方向变化的敏感性相同,而β对f和γ负方向变化的敏感性更大,说明f和γ围绕各自均值由减小方向变化时,对结构可靠性影响更大。另外,在考虑参数间互相独立和相关两种情况下,同一随机参数对结构可靠指标β具有不同的影响结果。说明参数随机性在公路边坡结构可靠性分析中是不容忽视的。     

基于安全系数解析式的边坡稳定评价体系研究

以简单土坡的圆弧面滑动为研究对象,将滑动土体分为主动区域和被动区域,视被动土体作用为增加抗滑力矩,采用积分方法推导抗滑力矩及滑动力矩的解析表达式,进而得到安全系数解析式;依托该解析式建立了可靠性分析的功能函数数学模型,并采用Monte Cado法求解失效概率和可靠指标.借助纯黏性土、均质边坡的确定性模型,将黏聚力与重度、坡高的比值作为随机变量,分析了其概率分布类型及变异特征对失效概率的影响规律,以及安全系数和失效概率的相互关系.结果表明:该安全系数解析式是精确的;参数变异性的影响不容忽视,当参数变异性较大时,传统的安全系数法不能给出切合实际的评判,而可靠指标法则更合理;对于不同的参数变异性情况,安全系数与失效概率(或可靠指标)关系曲线中呈现明显的交叉点,且其位置与参数分布类型有关.     

土性参数变异性对路堤稳定风险率影响分析

将有限元模拟、蒙特卡罗法与径向基理论相结合,建立了一个可用于评价土性参数变异性对路堤稳定风险影响的随机模型。以佛山"一环"南线K13+340为研究背景,分析了软土层粘聚力、摩擦角的变异性对路堤稳定风险率的影响,结果表明,软土层力学指标的变异性对路堤稳定风险影响显著,摩擦角的随机变异性对路堤稳定的平均影响大于粘聚力。     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。     

土体强度参数与边坡变形破坏研究

土体的稳定性在很大程度上取决于土的强度参数粘聚力c、内摩擦角φ值指标。应用数值计算分析了土体的c、φ值对边坡变形破坏及稳定性的影响;结合工程实践分析了降雨和开挖扰动对边坡土体c、φ值及边坡变形破坏的影响。     

一次二阶矩法及其在边坡可靠性分析中的应用

以极限平衡理论和传统的安全系数方法为基础,运用一次二阶矩法建立边坡可靠性分析的极限状态功能函数,对边坡的稳定性进行了可靠性分析,探讨了随机土性变量内聚力、内摩擦角和容重的均值及其变异系数对其可靠指标的影响。结果表明,内摩擦角的变异性对可靠指标的影响大于内聚力变异性的影响,可靠指标对内摩擦角的变化更为敏感,变量之间的相关性对可靠指标的影响很小。在岩土工程中,岩土介质的变异性很大,因而采用定值安全系数与可靠指标结合进行边坡稳定性评价的方法将更为准确合理。     

基于强度折减法的均质高边坡稳定性分析

通过建立有限差分数值模型,采用强度折减法对临离高速公路均质高边坡稳定性进行了系统分析。将强度折减法计算得到的边坡安全系数与传统的有限单元应力法计算结果进行对比,结果表明:两者安全系数基本相同,从而验证了该计算方法的合理性。最后,分析了粘聚力、内摩擦角以及剪胀角等重要参数对边坡安全系数的影响。     

考虑能量耗散的2级边坡参数反演分析

反分析是获得岩土工程强度参数的重要方法。基于2级边坡塑性力学极限分析,在Mohr-Coulomb破坏准则下,建立2级边坡容许速度机动场,分别推导2级边坡的重力功率及边坡内部能量耗散功率的表达式,并结合强度折减法,求得其安全系数。以某边坡工程为例,根据不同粘聚力c及内摩擦角φ下的安全系数变化情况,得到安全系数为1时的c-φ曲线,并据此进行参数反演。计算结果表明,此方法可靠有效。     

基于逆可靠度法的三塔悬索桥主缆与中塔鞍座抗滑安全系数研究

为合理评估三塔悬索桥主缆与中塔鞍座抗滑安全系数,提出了一种基于逆可靠度法的主缆与中塔鞍座抗滑安全系数计算方法。在考虑结构参数变异性前提下,通过一次逆可靠度方法将目标可靠指标和抗滑安全系数联系起来,进而评估结构的安全性。运用所提方法评估了某算例的抗滑安全系数,并进行了参数分析。计算结果表明:抗滑安全系数随着目标可靠指标的增大而减小;参数随机性对抗滑安全系数影响较大,忽略参数随机性求得抗滑安全系数偏大;摩擦系数、结构恒载、均布活载对抗滑安全系数影响较大,而抗滑安全系数对主缆弹性模量和主缆面积不敏感。     

考虑空间变异性的地基极限承载能力上限有限元分析

基于极限分析上限法,对考虑空间变异性的地基极限承载能力进行上限有限元分析;空间变异性的引入形式采用黏聚力随深度线性增大和黏聚力按高斯随机场分布两种方法进行;在OptumG2中考虑两种模式的参数变化模式并进行建模分析,得到两种模式下不同土体参数的变化情况对地基承载力的影响规律。分析结果表明:土体的内摩擦角、外加超载、黏聚力均值和土体重度,其中任一参数值的增大,均会导致地基极限承载能力的增大;当保持黏聚力的均值不变时,均质条件下的地基承载力较土体黏聚力随深度线性增大时大,且变化梯度越大,相应的地基承载力越小;对于土体黏聚力呈高斯随机场分布的情况,地基承载力计算结果的平均值、最小值和最大值随黏聚力均值的增大不断增大,且随机场参数的变化也会对地基的极限承载力产生影响。     

基于离散元的顺层岩质边坡加固及稳定性分析

为研究顺层岩质边坡加固机理及稳定性问题,基于离散元方法,利用FLAC 3D软件建立二维模型,对岩体参数敏感性进行了分析,同时得出抗滑桩加固机理。主要得到以下结论：岩层倾角、坡角、内摩擦角和黏聚力对顺层岩质边坡稳定性影响显著,边坡安全系数对坡角和内摩擦角的改变更为敏感;内摩擦角以及黏聚力的增大会导致边坡抗剪强度增大,使抗滑力大于下滑力,进而使顺层岩质边坡安全系数增大;通过研究抗滑桩的布设以及桩间距,发现桩间距为2D~3.5D时,桩位5号时为最优布设位。     

基于随机场理论的路堑边坡稳定性可靠度分析

与传统的安全系数法分析边坡稳定性相比,以概率统计为基础的考虑到岩土性质的变异性和不确定性的可靠度方法更为客观。针对黄延高速公路一个典型的路堑边坡工程,将空间随机场理论引入到边坡稳定可靠度分析中,构建基于传递系数法的功能函数,得到内摩擦角和粘聚力相关和不相关及不同方差折减系数情况下的破坏概率,获得了一些基本结论。     

道路改扩建条件下石砌拱涵稳定性研究

为研究张家口原公路改扩建为高速公路过程中,填土高度增加情况下石砌拱涵稳定性,采用有限差分数值计算方法,分析了不同填土高度情况下的拱涵－地基应力的变化规律。根据拱涵砌体的抗拉强度和抗压强度,建立砌体的等效粘聚力和内摩擦角,从而分析结构的安全系数。计算结果表明:结构体系的破坏主要源于地基的失稳,拱涵本身具有较高的安全系数。     

兰渝铁路盖家阴山滑坡稳定系数水敏性分析

以兰渝铁路盖家阴山滑坡为例,进行了滑带土大型直剪试验,讨论了滑带土的c,φ值随含水率变化规律.通过传递系数法进行了滑坡稳定系数对强度参数c,φ值和地下水位变幅的敏感性分析,结果表明:随着含水率的增加,内摩擦角φ基本呈线性减小,黏聚力c呈现先增加而后又逐渐变小的特征;滑带土黏聚力c每降低1 kPa,稳定性系数将减小0.01~0.02;内摩擦角φ每降低1°,稳定性系数将减小0.07~0.09;在降水和地震条件下,当水位变幅系数δ大于0.53时,滑坡体将会发生蠕滑变形,甚至是失稳滑动.     

坡顶超载情况下的土坡影响因素敏感性分析

为了研究超载对边坡稳定性的影响,基于强度折减法分别计算了不同内摩擦角、粘聚力、土体重度、坡角、坡高、超载宽度、超载离坡肩的距离、超载大小等8种影响因素作用下土坡超载时的稳定性系数。并通过数值模拟,分析了土坡超载的破坏机理,结果表明：坡顶超载时,内摩擦角对土坡稳定性的影响最为显著,而超载宽度的影响最小。自重作用下边坡土体和超载作用下的边坡土体由于其自身强度不足而失稳的破坏机制有所不同：自重作用下失稳时,塑性区一般从坡脚延伸到坡顶;而当坡顶有超载作用下失稳时,塑性区一般从超载作用区域下和坡脚处同时扩展延伸并贯通,最终导致破坏。     

悬臂式单排桩可靠度分析研究

基于m法和p-y曲线法两种有限单元模型,对路堑边坡单排桩支挡结构进行静力分析,在此基础上,对悬臂式单排桩结构进行随机分析.结果表明:强度参数的变异性基本不影响荷载值的均值,均值的大小基本与确定性分析的荷载值相同;强度参数变异系数越大、相关距离越大,荷载值的变异性越大.最终,根据极限状态法反算的安全系数,给出路堑边坡单排...     

Effect of arc surfaces friction coefficient on coupler stability in heavy haul locomotives: simulation and experiment

The heavy haul coupler/buffer system equipped with arc surfaces on the coupler tail and the follower is widely applied to connect the locomotives and wagons. As one of the most important parameters, arc surfaces friction coefficient plays a key role in coupler instability, which threatens the safety of trains. To investigate the effect of arc surfaces friction coefficient on coupler stability, a simulation model adopting the latest modelling methods is established and field tests employing the locomotives equipped with different friction coefficients are conducted. The results show that the friction coefficient of arc surfaces can affect the coupler yaw angle remarkably. Increasing the friction coefficient can improve the coupler stability. However, under severe compressive force condition, the increased friction coefficient can be reduced quickly, which calls for further attention.     

双轮式横向力摩擦系数自动测试系统

路面抗滑能力是道路安全性能的重要指标。路面抗滑测试技术的发展趋势,将在先进的检测硬件设备的支撑下,实现快速连续的检测,且测试设备的制造及测试费用低。据此,文章评述了双轮式横向力摩擦系数自动测试系统的组成结构和工作原理,对其测试数值与我国现行试验规程的SFC值进行相关性研究以及SFC值修正。双轮式横向力摩擦系数自动测试系统的总体使用效果良好,具有明显可观的社会和经济效益。