基于楔形效应的隧道锚锚体长度设计探讨

采用围岩破坏阶段的极限状态公式,计算得到各级荷载对应的锚体长度,并以7倍设计荷载计算得到的锚体长度为研究对象,结合最大剪应力公式和抗滑移稳定公式对其进行稳定性安全系数验算分析。结果表明:1)利用极限破坏状态公式计算的各级荷载与锚体长度呈线性增长的关系;2)采用2种公式计算的安全系数符合规范要求。     

基于线性规划模型的高填路堤稳定性上限有限元分析

在山区修建高速公路越来越普遍,基底存在软土的斜坡地基上的填方路堤对高速公路的稳定性有很大影响。目前关于高填路堤稳定性的研究多采用极限平衡法,其基于假定的破坏模式,破坏模式的合理性影响计算结果的精确性,而上限有限元法无需假定破坏模式。文中基于极限分析上限有限元法编制求解安全系数的程序,针对广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路D合同段K164+160—280,求解不同参数条件下高填方路堤的安全系数和临界破坏状态下的速度场,与FLAC3D数值模拟结果对比,该方法计算结果的最大误差为16.05%,最小误差值为1.72%。     

在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标研究

通过规范环比法分析比较了建国以来我国颁布实施的6部公路桥梁设计规范的安全度,结果表明,早期规范公路桥梁设计规范中钢筋受拉破坏控制构件的安全系数高于85规范和04规范,但混凝土受压破坏控制构件安全系数基本一致。进而对单一安全系数极限状态表达式进行了可靠度分析,并回归得出了单一安全系数与可靠指标的关系。以此为基础,确定了历版规范对应的承载能力极限状态目标可靠指标。最后根据国内相关规范及研究成果,确定了在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标,为合理评估在役混凝土桥梁安全性能提供了依据。     

考虑内部应力状态的公路滑坡稳定性分析方法

坡体发生失稳破坏是影响土木工程设计和施工过程的重要工程问题,要解决这一问题必须要掌握滑坡体的稳定安全状态,而传统的滑坡稳定性分析方法由于不能考虑滑坡体内部应力应变状态而与滑坡实际情况往往不符。文中提出的有限元极限平衡法将传统的极限平衡法和有限元法相结合,通过弹簧单元模拟滑坡潜在滑动面和滑床间的接触摩擦问题,根据潜在滑动面上的应力计算滑坡体稳定安全系数,通过滑坡体内部拉应力分布阐释滑坡失稳机理和滑动发展趋势。研究结果表明,滑坡体内部应力状态对滑坡体稳定性影响较大,有限元极限平衡法计算的滑坡体稳定安全系数与实际情况更接近。     

地下连续墙局部与整体稳定性分析

连续墙的稳定性问题在实际工程中是比较重要的工程问题.在分析了连续墙可能的破坏形式后,提出连续墙的局部与整体破坏模式.利用极限分析上限定理,构建摩尔-库伦土体中两种破坏模式的速度机动场,并求得了相应的外力功率与内部能量耗散,利用内外功率相等,将稳定性问题转化为非线性规划问题,并提出了相应的约束条件.利用优化算法,求得了局部破坏的稳定系数与整体破坏的安全系数,并分析了连续墙的稳定性随强度参数的变化规律.     

用局部最小安全系数法的边坡破坏分析

本文介绍了一种用最小安全系数法对局部破坏的研究方法，边坡中的有效应力状态用德朗克－普雷格（Ｄｒｕｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ）非线性应力应变关系的有限元法进行计算，根据莫尔－库仓破坏准则来估计土的抗剪强度，沿着边坡的滑动方向，危险滑动面通过联结局部破坏点来确定，建议的方法所获得安全系数和毕晓普法，萨马法（Ｓａｒｍａ）测得的安全系数一致性很好。然而危险滑动面的位置比毕晓普的稍有偏离，这可能是由于各自方法公式     

滑移面为直线假设下的斜坡稳定分析

假定斜坡的滑移面为直线,用极限平衡法推导了倾斜边坡的临界高度,解出了倾斜边坡中安全系数最小的滑动面的位置,确定了边坡中稳定土体的临界角度.这些结果都用解析式表达出来,为边坡的稳定分析和设计提供了可靠的理论依据.     

考虑地下水作用的连续墙开挖稳定分析

地下连续墙在开挖的过程中容易发生失稳破坏,因此其稳定性分析是重要的工作.分析了地下连续墙的局部与整体破坏模式,并考虑开挖时的地下水作用.利用极限分析上限定理,构建运动许可的速度机动场.利用积分,求得了地下水的外力功率,结合土体重力功率与内能耗散,得到了稳定性问题的数学表达式.在该问题的几何约束条件下,利用优化算法,求得了地下连续墙局部破坏的稳定系数与整体破坏的安全系数.最后讨论了地下水高度对连续墙稳定性的影响.     

强度折减法在公路高边坡工程中的应用

有限元强度折减法,是通过不断降低岩土体强度使边坡达到极限破坏状态,从而计算得到边坡的破坏滑动面和强度储备安全系数.首先简单介绍了强度折减法的基本原理和理论,在此基础上,以某高速公路高边坡工程为例,具体阐述了该方法的相关应用.工程实例表明,该方法得到的滑带位置以及安全系数与传统的极限平衡法所得到的结果较为一致,表明了该方法的适用性和准确性.并且该方法还能进行边坡的应力、应变以及位移等分析,弥补了极限平衡法所存在的不足,具有较好的运用前景.     

基于可靠性的桥梁结构弹塑性极限承载力评估

由于目前桥梁结构弹塑性极限承载力评估缺乏确实可行的方法,给桥梁结构的承载力评估带来了不便。基于可靠度理论和单一系数设计准则提出了一种桥梁结构极限承载力评估方法,将目标可靠度指标转换为易被工程设计人员所接受的极限荷载安全系数,并给出了不同安全等级的桥梁结构在不同状态及破坏模式下的相应安全系数容许取值,为桥梁结构的弹塑性极限承载力评估提供了依据。并采用此方法对东江大桥-刚性悬索加劲钢桁桥的最大悬臂阶段及成桥阶段进行评估,结果表明大桥在两阶段下的弹塑性极限承载力均满足要求,同时也验证了该方法简单实用。     

基于强度折减法的土质边坡安全系数计算

利用有限元强度折减法并结合FLAC3D程序,对二维均质土坡、二维非均质土坡和三维均质土坡3个经典算例进行分析。采用3类失稳判据分别判定边坡的安全系数,并将其与极限平衡法的计算结果进行对比。结果表明:有限元强度折减法与极限平衡法的计算结果接近相等,能够较精确地计算土质边坡安全系数;3类失稳判据判定的安全系数不完全相等,但差别甚微,表明3类失稳判据都能用于判定边坡临界失稳状态。     

黄土边坡悬臂式与全埋式单排两桩抗滑桩原位模型试验

以单排两桩抗滑桩为研究对象，将室内抗滑桩缩尺模型试验方法中的重塑土条件改进为原状土条件，参照岩土体现场直剪试验方法设计了抗滑桩现场模型试验，在高速公路高陡黄土边坡上进行悬臂式、全埋式抗滑桩原位缩尺模型试验，确定2种埋设方式的模型桩与原状黄土体相互作用至极限状态过程中的受力变形规律，探究2种埋设形式的抗滑桩在原状黄土中的受力分配过程，获得2种埋设形式的模型桩各自的破坏模式。试验结果表明：各模型桩在受力过程中均经历了零位移阶段、有效变形阶段和失效阶段，并将3个阶段的分界点分别定义为临界启动荷载和临界阻滑荷载。2种埋置形式的模型桩均属于多点依次断裂破坏，两悬臂式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约68 cm处，A桩为两桩中的首先破坏桩，两桩的临界启动荷载为32.5 kN，临界阻滑荷载为75.5 kN；两全埋式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约51 cm处，A桩为两桩中的首先破坏桩，A桩的临界启动荷载为32.5 kN，B桩为22 kN，两桩的临界阻滑荷载为93 kN。在全埋式条件下，两桩在受力过程中均存在明显的相互协调过程，而这一过程在悬臂式条件下并未出现。试验结果为抗滑桩破坏预警及设计计算提供了数据支持。     

独柱墩梁桥倾覆临界状态分析及规范法的适用性

为了对独柱墩梁桥的倾覆机理与安全性评价进行研究,以哈尔滨阳明滩大桥已发生倾覆事故的独柱墩梁桥为例,进行精细化三维有限元建模,将支座视为橡胶单元,并记入几何、材料双重非线性,在多种基准验算荷载作用下进行结构极限破坏状态的全过程分析;同时提出4个依次发生的临界倾覆状态,连续描述整个倾覆过程中不同阶段的受力临界行为,利用抗倾覆安全系数的概念针对不同临界状态定量确定独柱墩梁桥的抗倾覆性能,并结合实际倾覆事故进行合理性验证。将规范法、仿真分析的结果与实际情况进行了对比,研究结果表明：基于理想支承刚体转动的规范方法会明显高估其抗倾覆性能,运营阶段不仅应避免支座脱空现象,还应进一步控制上部结构梁体扭转角不超限;建议采用弹性体空间计算模型,计算支座恒载反力与活载最大竖向负反力的比值,作为针对第1临界倾覆状态（支座脱空）的抗倾覆安全系数;当55 t车辆或公路-I级作为验算荷载时,该系数应分别大于1.3或2.0,并计入橡胶支座与主梁底面之间的相互作用。     

挡土墙新老验算方法的理论对比

挡土墙设计有两种验算方法,一是采用总安全系数模式的容许应力法,二是采用分项安全系数模式的极限状态法。从理论角度对两者进行了对比分析,结果表明,后者优于前者。     

悬臂施工混凝土桥基于可靠度的分项安全系数

在混凝土桥梁平衡悬臂法施工过程中，最重要的一个方面是由倾覆引起失稳的极限状态。文中首先提出在这类桥梁施工中所包含的主要假设、荷载以及方法体系。基于可靠度的校准过程，就是确定一组分项安全系数，将其用在构件的设计中，以确保桥梁在施工过程中的稳定性。最后举例比较主跨为120m桥梁在分别采用建议的分项安全系数和整体安全系数为1.5时所使用的稳定构件的设计值。     

悬臂施工混凝土桥基于可靠度的分项安全系数

在混凝土桥梁平衡悬臂法施工过程中，最重要的一个方面是由倾覆引起失稳的极限状态。文中首先提出在这类桥梁施工中所包含的主要假设、荷载以及方法体系。基于可靠度的校准过程，就是确定一组分项安全系数，将其用在构件的设计中，以确保桥梁在施工过程中的稳定性。最后举例比较主跨为120m桥梁在分别采用建议的分项安全系数和整体安全系数为1.5时所使用的稳定构件的设计值。     

强度折减法在边坡稳定分析中的应用

系统介绍了有限差分强度折减法的基本原理,指出了在数值分析过程中,判定边坡达到极限平衡状态的标准之——边坡滑动带塑性区的完全贯通。对一有特定滑动面的边坡实例(Zhang Xing提供的椭球体滑面)进行了有限差分强度折减法数值模拟,对比分析了此边坡在达到极限状态前和极限状态时滑动带的塑性区发展和贯通情况,由滑动带塑性区完全贯通这一标准得到了此边坡的安全系数,与Zhang Xing提供的安全系数相近,说明有限差分强度折减法计算的安全系数具有一定准确性。通过变换边坡岩体的物理力学参数,再次用有限差分强度折减法分析了Zhang Xing提供的椭球体滑面,得到不同安全系数,由此可知有限差分强度折减法计算的边坡安全系数是一个与岩体物理力学参数有关的量,说明此方法计算的安全系数有一定的局限性,需要进一步改进。     

基于分项安全系数的混凝土桥梁耐久性设计方法研究

从现有的混凝土结构耐久性研究成果出发,以实现混凝土桥梁设计使用寿命作为耐久性设计的目标,结合混凝土桥梁的结构设计特点,提出了一套实用耐久性设计方法.通过相关内容的文献收集、整理及结果分析,确定了引起结构性能退化的主要耐久性作用及其极限状态,系统总结了现有耐久性设计理论和方法,提出了基于分项安全系数的耐久性设计理论和设计方法,将环境作用的影响作为荷载,采用结构设计规范常用的荷载与抗力的关系式,引入分项安全系数,针对影响混凝土桥梁耐久性能的主要环境作用建立了对应的极限状态方程,进行耐久性极限状态的验算,并详细论述了相关安全参数的意义和取值范围.最后以碳化作用为例进行了耐久性验算.     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

钢筋混凝土斜板桥极限承载力试验

通过对整体式钢筋混凝土筒支斜交板桥的模型试验和计算机模拟分析，对其在集中荷载下的破坏形态和极限承载能力作了探讨。分析分明，整体式筒支斜板的跨中边缘和钝角附近常处于受力不利状态，破坏也从此开始；设计入钢筋混凝土材料的弹塑性性质后，斜板桥的极限承载力明显高于线弹性分析结果。