中承式钢管混凝土系杆拱桥空间稳定性分析

随着钢管混凝土结构的广泛应用,其空间稳定性问题也越来越多的显现出来,相关的研究也变得有意义。以某3跨(20 m+85 m+20 m)中承式钢管混凝土系杆拱桥作为工程背景,对其建立模型并且进行线弹性稳定分析。结果表明:该桥在成桥状态下活载对其稳定性影响较小,稳定性系数的大小主要由结构恒载决定;结构的一阶失稳模态一般为面外失稳;横撑的布置形式也对桥梁屈曲安全系数有较大影响;矢跨比在1/3~1/4.5区间内时桥梁屈曲安全系数较大,桥梁整体稳定性较好。     

地震作用下加筋挡土墙稳定性分析

为了计算地震作用下加筋挡土墙的整体稳定系数,考虑筋带对其稳定性的影响,基于塑性极限理论上限法,选用对数螺旋作为滑动面,建立了地震作用下加筋挡土墙稳定性分析模型.推导了挡土墙后滑动土体重力所作的外功率、地震对滑动土体所作的外功率、潜在滑移面上的土体粘聚力及筋带与土体间摩擦力所作的内功率,建立了稳定系数计算公式.采用遗传算法,计算了地震作用下加筋挡土墙的稳定系数.研究结果表明,考虑筋带加固作用,基于滑移面动态搜索模型计算得出稳定系数为1.337,比用《公路加筋土工程设计规范》中的方法计算得到的稳定系数大0.08,说明稳定性分析时考虑筋带抗滑移作用是合理的.      

分界点对混合拱桥受力影响研究

为增大拱桥跨越能力,缩短建设周期,降低工程造价,提出一种拱脚段采用混凝土结构、其余段采用钢箱结构的钢-混混合拱桥形式。以420 m跨的重庆万州长江大桥为依托,利用Ansys参数化分析方法,对钢-混分界点位置对主拱变形、内力及拱轴系数选取影响进行数值分析。研究发现:钢-混分界点位置对拱桥受力及变形影响显著,当分界点位置超过0.181倍拱圈跨径后,主拱变形呈马鞍形变化趋势;分界点位于四分之跨截面时,为减小拱圈恒载压力线与设计拱轴线偏移的不利影响,必须取较大的拱轴系数;分界点对拱脚至四分之跨段弯矩和3/8跨至拱顶段的轴力影响显著,对全桥拱圈应力影响相对较小。结果表明:考虑拱圈变形有利,混合拱分界点宜位于0.125倍拱圈跨径至0.181倍拱圈跨径段。     

考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析

现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性破坏准则,构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式,根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式,通过MATLAB优化计算,结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明：随着地下水位h的持续上升,边坡安全系数不断降低,临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移;非线性系数m明显影响边坡的稳定性,边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小,采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响;随着非线性系数的增大,临界裂缝深度随之增大,临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远,滑坡体体积逐渐增大;裂缝与坡顶缘距离l_m随着非线性系数m的增大而增大(当m增大0.2时,l_m增大约1 m),且随着裂缝与坡顶缘距离的增大,边坡安全系数无明显变化,临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。     

椭圆钢管T型节点应力集中系数分析

为预测椭圆管节点的疲劳性能,优化节点构造设计,以椭圆钢管T型节点为切入点,采用数值模拟方法分析了长轴-长轴、长轴-短轴、短轴-短轴3种可能的连接形式在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下节点的热点应力位置和应力集中系数,同时分析了管壁厚度对应力集中系数的影响。结果表明：进行椭圆钢管节点热点应力试验测点应重点布置于鞍部;在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下,管壁厚度越小,应力集中系数越大;从节点的抗疲劳性能和经济性出发,面外受弯时,建议椭圆钢管节点构造设计以长轴-长轴为主,轴拉和面内受弯时,建议以短轴-短轴为主。     

公路黄土坝式路堤稳定性计算方法

为提高公路黄土地区土工膜上游防渗斜墙式坝式路堤的稳定性,分析了地震力对路堤边坡稳定性的影响,引入地震力参数,采用计及条块间作用力的简化毕肖普法推导出路堤边坡稳定性系数计算公式;考虑坡面蓄水压力作用,利用力的平衡原理得出了路堤整体稳定性判定条件。路堤边坡稳定性的计算结果表明,地震力对坝式路堤的稳定性影响较大,稳定性系数在考虑地震力与不考虑地震力时最小误差为0.1(对应烈度为7°);滑出点在坡脚外的稳定性系数远远小于坡面的稳定性系数,边坡浸水稳定性系数小于不浸水稳定性系数,所以边坡稳定性检算应着重考虑滑出点在坡脚外稳定性和浸水稳定性;路堤整体稳定性计算结果表明实际沟底纵坡为2.872%时,路堤整体是稳定的,纵坡为10.000%时,是不稳定的,所以坝式路堤须设置在沟底纵坡较缓的冲沟上。     

无横撑系杆拱桥弹性屈曲稳定及其参数优选

在无横撑系杆拱桥设计中,拱肋的侧向稳定是控制设计的因素之一。以无横撑系杆拱桥弹性稳定承载力的解析表达式为基础．探讨了结构参数变化对面内、面外稳定承载力的影响;在设定无横撑系杆拱桥的面内、面外稳定承载力相等的原则下,研究了无横撑系杆拱桥的参数优选,并给出了基于稳定性的概念设计讨论。     

小宽跨比空钢管系杆拱桥稳定性研究

为了研究小宽跨比空钢管系杆拱桥的稳定性,以漳平粉煤灰综合利用项目跨河桥梁工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立拱桥三维模型。通过有限元软件分析该桥在正常使用以及偏载和检修荷载等几种不同工况下的屈曲形状和荷载屈曲系数来研究其稳定性,结果表明:该桥的面外刚度偏弱,容易发生面外失稳。     

山区圆曲线路段半挂汽车列车行驶安全性分析

根据山区圆曲线路段的特点,分析了轮胎的受力和变形情况,建立了半挂汽车列车与山区圆曲线路段的耦合动力学模型。以牵引车和半挂车的轮胎侧偏角和折叠角为指标,运用提出的动力学仿真法分析了不同车速下圆曲线路段半径、超高、滑动附着系数对半挂汽车列车行驶安全性的影响,并与运行速度法和理论极限速度法的计算结果进行对比。仿真结果表明:当圆曲线半径为125m,路面超高为2%,滑动附着系数分别为0.20、0.35、0.50、0.80时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为20、35、55、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为50km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为18、20、25、30km·h-1;当圆曲线半径为250m,滑动附着系数为0.35,超高分别为0、2%、4%、6%时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为35、38、25、20km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为60km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为30、31、32、33km·h-1;当路面超高为6%,滑动附着系数为0.50,圆曲线半径分别为125、250、400、650m时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为58、62、70、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速分别为50、60、68、71km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为28、37、48、60km·h-1。可见,提出的动力学仿真法考虑了车辆悬架动力学特性、天气与路面条件,可以准确描述半挂汽车列车的运行状态。     

提篮式拱桥拱肋内倾角对横向稳定性的影响

随着拱桥跨度的增加,拱桥的横向稳定问题成为拱桥安全性的重点,而提篮拱与相同跨度直立平行肋拱相比,将大大提高拱桥的稳定性,而得以在大跨径拱桥中使用.本文对菜园坝大桥施工及成桥状态,采用空间杆件(索)单元,研究了线弹性状态及几何非线形的稳定性安全系数,并研究了拱肋内倾角的大小对其稳定性的影响,得到了基于面外稳定性的合理内倾角值,为此类桥梁的设计提供了理论基础.     

某桥梁空心高墩的稳定性模拟分析

分别按照第一类稳定和第二类稳定的稳定计算方法,分析了某引桥各空心高墩的稳定性系数,并分别考虑了截面形式为矩形和圆形的情况.研究结果表明:第一类稳定系数远远大于第二类稳定系数,墩高越高其稳定系数越小,随着墩的高度的增加,两种不同分析方法计算分析得到的稳定系数有下降的趋势,建议对空心高墩稳定性分析采取第二类稳定分析.     

提篮式拱桥拱肋内倾角对横向稳定性的影响

随着拱桥跨度的增加，拱桥的横向稳定问题成为拱桥安全性的重点，而提篮拱与相同跨度直立平行肋拱相比，将大大提高拱桥的稳定性，而得以在大跨径拱桥中使用．本文对菜园坝大桥施工及成桥状态，采用空间杆件（索）单元，研究了线弹性状态及几何非线形的稳定性安全系数，并研究了拱肋内倾角的大小对其稳定性的影响，得到了基于面外稳定性的合理内倾角值，为此类桥梁的设计提供了理论基础．     

牵引式滑坡后缘破裂面计算方法

斜坡发生牵引式滑动破坏,形成后缘拉裂面,后缘面形态对滑坡稳定性分析及推力计算具有重要影响,但其在滑坡体内部的空间特征难以确定. 为探索后缘破裂面的形成机理和计算理论,建立合理的数学力学模型,提出后缘破裂面倾角的计算方法,确定各级滑块的最危险破裂倾角,并将其所在破裂面作为条分型式,计算各级滑块的稳定系数,实现滑坡渐进破坏过程的稳定性分析;同时,开展室内模型试验进行验证,研发了新的模型试验装置,其主体由若干渗透盒组成,能够构成各种几何形状的分段式滑面;通过向不同分段的渗透盒注水,实现牵引式滑坡的逐级失稳过程,并测试各级滑块最终形态的后缘破裂面倾角. 结果表明:后缘破裂面倾角计算值与试验值具有较高的一致性,主要集中在70° 左右,相对误差介于2%～4%之间;滑坡体失稳形成的各级滑块稳定性不同,第一级滑块的稳定程度最差,越向坡体后侧稳定性越好. 可为牵引式滑坡的稳定性分析提供新的思路.      

基于尖点突变理论的岩质边坡稳定性分析

建立了岩质边坡稳定性评价的力学模型,推导了边坡突发失稳的力学条件判据,应用尖点突变理论对岩质边坡开挖过程中的稳定性进行分析,比较了刚性极限平衡理论在分析岩质边坡稳定性中存在的不足。计算结果表明:利用刚性极限平衡法计算的边坡稳定性系数为0.989,小于1,即边坡不稳定;利用尖点突变理论计算的边坡刚度比为1.120,大于水致弱化系数的倒数0.806,即边坡稳定,与实际相符,因此,可应用尖点突变理论分析各种影响因素复杂的岩质边坡的稳定性。     

FLAC 3D在路堤边坡稳定性评价中的应用

本文采用FLAC 3D软件分析路堤边坡稳定性,注重模拟边坡在天然状态下坡面位移规律,并得出该边坡的稳定系数及给予评价。模拟结果表明FLAC 3D用于评价边坡稳定系数是有实际意义的。     

基于索面布置的扇形索面斜拉桥桥塔稳定性分析

以单承重体系扇形索面刚性拉杆斜拉桥为研究对象,根据结构受力特点,基于能量原理推导出带有刚性拉杆斜拉桥考虑拉杆扭转变形时桥塔侧向弹性稳定系数的解析计算公式;通过某扇形索面刚性拉杆铁路斜拉桥的算例,讨论桥塔拉杆锚固点采用等差间距布置的斜拉杆桥塔锚固点间距与桥塔侧向弹性稳定性的关系,分析斜拉杆的布置对桥塔稳定的影响,结论表明:计入刚性拉杆扭转变形后,桥塔侧向弹性稳定系数有所提高。计入拉杆"非保向力"作用后,桥塔稳定性系数较大,能够充分发挥拉杆的扭转和拉杆拉力的虚拟弹簧效应。给出了拉杆锚固点布置建议取值:桥塔拉杆锚固点间距等差d选取范围为[0 m,0.4 m],顶端第一根拉杆与第二个拉杆的间距d1的选取范围为[0.5 m,1.1 m]。     

外圆内椭管片结构内力计算模型

为了使地铁隧道适应地层荷载的不均匀性,参考异形管片结构形式,同时兼顾制作与施工等因素,提出外圆内椭管片结构,以保证管片结构最不利位置的刚度满足安全要求,并适当降低管片其他位置的刚度,充分利用材料特性;采用刚度阶梯折算法求解外圆内椭管片的柔度系数与自由项,建立外圆内椭管片的计算模型;参照实际工程地质条件,研究外圆内椭管片的内力分布特点;利用《铁路隧道设计规范》(TB 1003—2016)对外圆内椭管片的安全性进行评价。计算结果表明:相比于等刚度管片,在相同的荷载条件下,外圆内椭管片减小了管片结构拱顶与拱底的弯矩,将最大弯矩与最大轴力转移至拱腰,在验算时重点分析管片结构拱腰处的内力能否满足安全条件即可,简化了安全验算内容;在稳定性方面,等刚度管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为3.07、18.05和2.45,外圆内椭管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为2.79、14.86和2.21,虽然较之等刚度管片略有降低,但仍然大于安全验算要求规定的最小值2.0,可充分发挥混凝土的材料特性;在内部空间方面,外圆内椭管片在外径与等刚度管片一致的情况下,等刚度管片的内部空间面积为22.9m2,而外圆内椭管片的内部空间面积为23.76 m2,明显大于等刚度管片面积,因此,可在不扩大外径的条件下,增加了内部空间面积,提高了内部空间利用率。      

大跨度钢筋混凝土拱桥的复合非线性稳定性分析

由于存在显著复合非线性(几何非线性及材料非线性)影响,大跨度钢筋砼拱桥线弹性稳定系数已不能反映真实极限承载能力(面内稳定系数).对在建的2×118.97 m跨度钢筋砼箱形拱桥进行了非线性稳定性分析,建议设计工作中应对大跨度钢筋砼拱桥进行复合非线性分析.     

毕肖普法的土钉墙边坡稳定性分析

为验算土钉墙边坡的稳定性,以毕肖普法为基础,按照4.5H法初定滑动圆心辅助线,然后将边坡圆弧范围内的土体进行等宽度分条,根据竖向力的平衡条件以及整体力矩平衡方程,最后再通过迭代式算法计算出稳定性系数,确定最危险截面圆心的位置。然后使其与规范进行对比,如果计算出来的稳定性系数K≥[K](1.25≤[K]≤1.5),则边坡稳定;反之则需要采取相关的措施稳定边坡。     

粘土边坡的可靠性分析

Ｔａｙｌｏｒ稳定力表是分析边坡稳定常用的手段，为将Ｔａｙｌｏｒ稳定图表应用于边坡的可靠性分析，对Ｔａｙｌｏｒ稳定图表进行了重新整理，然后以新的稳定图表求得边坡的安全系数；再应用可靠性理论按一闪二阶矩的概念计算相应的可靠指标，给系数以可靠性的内容。计算时以给定的安全系数或可靠考虑得相应的在破坏概率后， 损失函数示离相应的投资总费用，并以此来选择经济合理的设计方案。