环氧涂层填充型钢绞线锚具的有限元建模与锚固性能分析

为解决环氧涂层填充型钢绞线锚具设计中锚板与夹片锥角相匹配的问题,利用ANSYS软件对其锚具进行了有限元建模和分析,计算了在锚板与夹片锥角相同以及锚板锥角小于夹片锥角10′情形下锚具的应力、变形及压力,分析了对锚固性能的影响。结果显示,锚板与夹片锥角相同时,夹片根部的Mises应力、径向应力及锚板与夹片之间的压力值都很高,产生切口效应,锚固效率小于95%,达不到锚固性能要求;当锚板锥角比夹片锥角小10′时,锚具应力、变形及压力减小了很多,未出现切口效应,锚固效率大大超过95%,完全符合锚固性能要求。此外,分析了夹片与锚板间摩擦系数对锚板受力及锚固性能的影响,可为锚具的设计和制造提供参考。     

平胜大桥自锚式悬索桥静载试验与评价

针对自锚式悬索桥静栽试验研究较少的现状,介绍主跨跨径为350m的独塔单跨混合梁自锚式悬索桥——平胜大桥主桥的概况、成桥静力特性、静载试验内容、测试方法、静载试验工况、荷载分级、测点布置、试验结果及有限元计算结果的对比,并作出了评价。有限元分析及静栽试验结果均表明：在成桥运营阶段,活载引起的平胜大桥自锚式悬索桥内力及线形变化与所受活载基本上呈线性关系;静载试验结果与理论计算值基本一致;残余变形、残余应变较小;在设计活载作用下,结构处于弹性受力状态,施工控制达到了较高的水平;同时也表明,静裁试验的理论分析模型很好地反映了实际桥梁的受力特性。     

贵阳绕城高速红粘土变形与强度特性研究

在公路工程中,红粘土的的变形与强度特性对路基及边坡稳定性具有重要影响。文中通过对贵阳绕城高速南环线红粘土路段不同含水率原状红粘土进行室内三轴压缩试验,分析不同含水率条件下红粘土的变形与强度特性。研究结果表明:红粘土的应力-应变关系表现为驼峰型应变软化特性,含水率越高,应变软化现象越明显;粘聚力随含水量的增大呈阶梯式减小,随含水率增大,内摩擦角也有所减小,但减小的幅度不大。并给出了贵阳绕城高速公路在设计及施工过程中针对红粘土水敏性特点应采取的措施。     

厦漳跨海大桥北汊主桥锚拉板锚下区域受力分析

厦漳跨海大桥北汊主桥为主跨780m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,斜拉索在主梁上的锚固采用锚拉板式结构.由于锚拉板锚下区域是应力集中最为明显的地方,为改善该区域结构受力,寻求该区域结构过渡最优方案,采用有限元软件ANSYS建立完整锚拉板结构的节段模型,分别采用弹性材料模型及理想弹塑性材料模型,对锚拉板锚下区域的不同过渡形式进行应力分析,并比较其塑性应变.结果表明,随着过渡区曲率半径的增大,应力集中区的最大应力值逐渐减小,塑性区范围也随之发生变化.根据比较分析结果,结合锚拉板结构的紧凑性要求,厦漳跨海大桥北汊主桥锚拉板过渡区选用了半径为40 mm的1/4圆弧过渡形式.     

加筋路基边坡筋土界面应变软化模型研究

土与土工合成材料之间相互作用机理的复杂性,使得通用计算程序中简单的接触面单元模型不能满足模拟界面非连续性变形的要求。为了模拟界面的位移-软化特性,通过ABAQUS中FRIC用户子程序二次开发平台纳入了界面非线性应变-软化本构模型。建立的直剪试验数值模拟验证了界面模型的有效性和可靠性。数值试验与理论计算结果非常吻合,表明该界面模型可以模拟土与土工合成材料界面的非线性位移软化行为。非线性应变软化界面模型在ABAQUS中开发的方法和实现过程为其他界面模型的开发提供了参考。     

山区悬索桥隧道锚的性能分析

为了评价隧道锚的受力性质,准确反映隧道锚的工作性能,依托某大型悬索桥隧道锚工程,建立了基于FLAC3D的地质概化数值分析模型,包括隧道锚碇与围岩,并基于现场动态监测数据进行验证。根据模型预测施工过程锚塞体及围岩的应力和位移变化规律,分析了各施工阶段隧道锚的受力性能,为施工阶段提出了防护建议,验证了成桥阶段隧道锚的稳定性及安全性。     

基于滑带软化的滑坡渐进破坏机制分析

渐进式滑坡是一个由量变到质变的动态发展过程,其破坏过程和稳定性变化规律分析是滑坡分析与处理的重点和难点。对于渐进式滑坡的破坏过程,其实质是滑带的应变软化过程,利用FLAC 3D软件的应变软化本构实现渐进破坏过程模拟;对于渐进式滑坡的稳定性变化规律,结合应变软化过程并考虑强度参数粘聚力和内摩擦角的软化程度的差异,提出一种双强度折减的动态稳定性评价方法。以奉节某渐进式滑坡为例进行这两方面的数值分析,在滑坡坡脚路基开挖之后,随着塑性剪切发展,滑坡破坏呈现由坡脚向坡顶扩展的渐进式发展规律。二者结果对比互补,验证了两种方法的合理性,很好地实现了渐进式滑坡的破坏机制分析。     

江东大桥索梁锚固区极限承载力分析

以江东大桥为背景,对自锚式悬索桥索梁锚固区借助通用有限元软件建立锚固区的精细板壳模型,研究锚同区各板件在最不利荷载组合作用下的受力特性,根据各板件的应力应变关系模型,分析锚箱结构的极限承载能力.计算结果表明:钢锚箱应力沿着传力路径由锚固位置向加劲梁方向逐渐减小.在最不利荷载组合作用下,Mises应力最大值为144 MP...     

考虑土层剪切模量径向变化的锚杆受力变形特性分析

考虑锚杆周边土层由于注浆等因素导致的剪切模量提高,假定土体剪切模量沿锚杆径向存在不同形式的大小变化,采用一次跌落软化的锚土界面模型,基于剪切位移法推导锚固段周边土体处于弹、塑性阶段时锚杆位移、轴力、剪应力解析式,提出了考虑土层剪切模量径向变化影响的锚杆受力变形特性理论,并通过算例进行了分析比较。结果表明,土体剪切模量的提高对于锚杆承载力影响不大,但可以减少锚头的拉拔位移,在计算中应给予合理考虑,可更加真实地反映锚杆荷载传递过程。     

非洲红黏土强度及变形特性研究

对三种不同含水率的原状红黏土以及重塑红黏土进行了三轴固结不排水试验,分析非洲热带雨林高液限红黏土的强度及变形特性。试验表明,三种不同含水率的原状红黏土的应力应变曲线表现出明显的应变软化特征,软化现象随着含水率降低而愈发明显,三种不同含水率的重塑红黏土应力应变曲线则表现出应变硬化特征。原状及重塑红黏土的黏聚力及内摩擦角随含水率增加而降低,含水率相同的原状红黏土残余强度值与重塑红黏土强度相近。     

富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆技术

以郑州航空港冀州路基坑支护工程为依托，提出一种富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆方法，采取后退式分段注浆工艺，向砂层中的锚孔影响区注射化学浆液，利用浆液的渗透胶结作用，提升砂层的抗渗性能和稳定性。采用该技术有效解决了富水砂层锚孔施工涌水涌砂问题，提升了锚索施工质量，具有施工快捷、安全环保、成本低等特点。     

武汉地区沙漏型岩溶塌陷数值分析与模型试验研究

隧道穿越沙漏型岩溶地质时，岩溶处理范围直接影响工程安全和投资。为量化计算岩溶处理范围进行岩溶塌陷角的分析和研究，首先，采用模型试验模拟岩溶塌陷过程,验证饱和砂性土渗流液化塌陷机制，定量研究砂层漏失量和塌陷角大小，测算出塌陷角为35.8°； 然后，通过5种工况下的岩溶塌陷过程模拟分析隧道变形形态，结合隧道变形控制标准确定隧道与溶洞的最小安全距离，反算出塌陷角为33.9°； 最后，对比分析模型试验和数值计算得到的岩溶塌陷角大小，得出沙漏型岩溶塌陷角与砂土内摩擦角近似的结论，塌陷角取值可在内摩擦角的基础上加1~3°。将研究结果应用在武汉地铁6号线沙漏型岩溶治理中，取塌陷角为35°计算岩溶处理范围，按此方案实施后盾构顺利穿越岩溶区。     

锚定板桥台施工经验及技术要点

锚定板桥台通过采取锚定板埋设在土中的抗拔力来抵抗桥台背土推力.该技术的核心在于构件预制、拼装等施工环节.文章结合张家口-涿州高速公路张家口段L7标段卧佛寺2号桥锚定板桥台施工工序多且质量要求高的特点,总结出该工程的施工经验,并通过实践提出相应的施工技术要点,为同行提供参考.     

装配式预应力可变桁架体系加固RC短梁抗弯性能试验

针对混凝土箱梁腹板开裂、跨中下挠等问题,提出一种装配式预应力可变桁架加固体系。该体系由可变桁架、预应力筋和固定斜杆组成,可变桁架通过锚杆固定于加固梁两侧,张拉预应力使桁架上顶加固梁产生反拱,以此来消除或减小梁体开裂和下挠等病害,随后用斜杆固定桁架形成劲性骨架,进一步提高加固结构刚度和承载力。首先对该体系进行介绍,然后设计4片钢筋混凝土梁进行抗弯加固试验,对加固效果及影响因素进行分析验证。研究结果表明：提出的体系具有良好的加固效果,能有效抑制和延缓裂缝发展,改善加固梁的刚度和承载能力;此次试验中,加固梁的开裂、屈服以及极限荷载分别提高了107.28%、70.92%、74.55%以上;锚杆直径对承载力影响较小,但粗锚杆能有效约束端锚板滑移,改善结构整体刚度;端锚板对加固效果影响较大,加强型端锚板能充分发挥钢桁架、钢绞线强度特征,提高构件的极限承载能力,尤其能有效改善其延性破坏特征,极限挠度提高60%以上。     

深中通道沉管临时锚拉系统承载性能足尺模型试验

为了评估深中通道沉管水下对接时临时锚拉系统的承载安全性,利用模型试验的方法对锚拉系统的传力机理及安全冗余进行了研究。首先,利用数值方法对锚拉系统进行了仿真模拟,得到了目标荷载作用下各构件的响应并明确了加载分级标准;其次,制作了临时锚拉系统的1∶1足尺模型,利用自平衡加载的方式进行了变形及应力测试。为模拟施工现场偏差,对其设置横向及竖向各5 cm预偏量,采用千斤顶加载至结构屈服。试验结果表明：随着分级荷载的递增,锚板、肋板、拉杆应力及台座位移在结构屈服前均呈线性增长规律。当单根拉杆荷载递增至试验荷载1 000 kN时,试验台座相对位移量为5.6 mm,锚板及肋板的最大Mises应力分别达到183.1 MPa及187.5 MPa,距设计强度295 MPa和280 MPa有37.9%及33.0%的设计安全冗余;在1.4倍试验荷载下,试验台座相对位移量为7.7 mm,肋板最大Mises应力为285.3 MPa,已达到其设计强度,此时锚板最大Mises应力为258.5 MPa,设计安全冗余降为12.4%;在1.85倍试验荷载下,试验台座的相对位移量达到10.8 mm,肋板率先屈服,结构已经失效,此时锚板最大Mises应力为355.0 MPa,屈服安全冗余仅为9.0%,对应的拉杆应力为606.1 MPa,屈服安全冗余为27.4%。由此得出,该锚拉系统设计安全冗余较充足,建议将7.7 mm作为现场施工位移控制的参考值。研究成果可为同类沉管临时锚拉系统的设计及施工提供重要参考。     

基于玻璃纤维锚杆微应变测试的软岩隧道松动圈测试技术及应用

为解决软弱破碎围岩地层隧道松动圈测试的难题,分析现有松动圈测试技术现状,以全长黏结型玻纤锚杆为载体,提出一种适用于破碎软岩隧道的围岩松动圈测试技术。该测试技术以锚杆微应变变化趋势为基础,结合锚杆中性点理论,可大致确定围岩松动圈范围。将该技术应用在大（理）临（沧）铁路杏子山隧道破碎炭质板岩大变形地段进行验证,结果表明： 全长黏结型玻璃纤维锚杆在松动区可与软弱破碎围岩有效协调变形,锚杆微应变变化趋势与中性点理论相符,采用锚杆微应变变化趋势表征围岩松动圈范围合理可行。同时该技术测试精度可通过调整沿锚杆长度粘贴应变片的密度来控制,有效弥补传统物探松动圈测试技术对岩体要求高的问题,在软弱破碎围岩地层中具有较好的操作性和适用性。     

钢-UHPC组合梁负弯矩区受力性能试验

为解决钢-混组合梁负弯矩区桥面板的开裂问题，以桥面连续钢-混组合梁为研究对象，负弯矩区桥面板采用超高性能混凝土（Ultra-High-Performance Concrete，UHPC）代替传统普通混凝土，对其抗裂性能展开研究，并设计3根不同负弯矩区接口形式的钢-UHPC组合梁，采用一种独特的转角加载方式进行全过程静力加载试验，获得转角、临界开裂荷载、应变等关键试验数据；基于Abaqus的混凝土塑性损伤模型建立试验梁的非线性有限元模型，并对试验过程进行模拟。研究结果表明：钢-混组合梁负弯矩区采用UHPC，能明显提高负弯矩区的开裂性能、有效解决了负弯矩区桥面板的开裂问题；建议了合理的负弯矩区接口形式及负弯矩区UHPC纵向铺设长度取0.1L；采用黏结滑移理论，提出了简易的UHPC裂缝宽度计算公式。     

裂隙膨润土边坡稳定性及锚固特性研究

基于极限分析上限定理,对含裂隙膨润土边坡的稳定性及其预应力锚索加固措施开展研究,结合平动机构和旋转机构,提出一种平动-旋转组合机构评估含裂隙膨润土边坡的稳定性;并基于空间离散技术建立含裂隙膨润土边坡半解析分析方法,研究裂隙特征和吸力效应对其稳定性的影响机制,探究预应力锚索的加固效应及锚索最优化布设方案。结果表明:膨润土边坡稳定性及锚索锚固效应均与裂隙特征密切相关,裂隙高度对边坡稳定性的影响存在临界值,超过该临界值边坡稳定性将显著降低,锚索最优倾角随锚头埋设高度和内摩擦角的增大而减小。     

钙质砂固结排水剪切特性三轴试验

为给中国南海岛礁吹填钙质砂地基上基础设施提供设计与施工参考,通过一系列三轴试验研究了钙质砂固结排水剪切特性。定性分析了钙质砂应力-应变、体变与应力路径变化规律,非线性拟合试验数据获得了不同特征状态下钙质砂抗剪强度、内摩擦角和孔隙比的归一化表达式及其参数取值,进一步定性分析给出了抗剪强度、内摩擦角和孔隙比的非线性变化特征。研究结果表明：(1)围压小于300 kPa时钙质砂发生应变软化和剪胀;特征状态偏应力随围压或相对密度增大而变大,体变随围压(或相对密度)增大而增大(或减小);钙质砂排水剪切应力路径为一系列平行直线,围压越大应力路径越长。(2)不同相对密度下特征状态抗剪强度(或内摩擦角)具有较好归一性;峰值状态抗剪强度(或内摩擦角)大于相变状态,而相变状态大于临界状态;抗剪强度(或内摩擦角)为量纲一化平均主应力的幂函数(或对数函数),而相对密度对余量内摩擦角的影响随围压增大而减小直至消失。(3)在压缩平面内,特征状态孔隙比随量纲一化平均主应力增加而减小,且不同相对密度下临界状态孔隙比具有较好归一性;特征状态孔隙比可用负指数函数予以表达,该函数的上、下限与特征状态孔隙比实际极限值基本吻合。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.