拼装式锚杆（索）框架现场试验研究

现有的锚杆(索)框架都是现浇施工,其支模、浇注、养护等花费的时间较长,不利于高边坡和滑坡地质灾害的抢险与快速治理。根据锚杆(索)框架的受力特点,从减轻预制混凝土梁的重量、方便现场拼装施工的角度考虑,提出了单向变截面和双向变截面预制混凝土拼装式框架结构,并对各种拼装式框架结构进行了现场张拉加载试验。结果表明:单向变截面拼装框架结构(Ⅰ型)适用于单孔锚索拉力600～800 kN且吊机可以到达的边坡治理,双向变截面拼装框架结构(Ⅱ型)适用于单孔锚索拉力300～500 kN而需人工扛抬构件的边坡治理。     

高边坡锚杆(索)病害整治

研究目的:对三福高速公路SA8合同段K207 939~K208 200段高边坡病害整治进行了总结,并对采用锚索(锚杆)加固处理措施进行了简要介绍。研究方法:通过现场实地操作进行组织管理,结合实际不断发生的情况,在多次试验的基础上,取得了相关的施工参数,找出了合理的施工方法。研究结论:在有病害的高边坡施工时,第一级台阶必须有足够的宽度,锚索施工张拉的各个环节操作必须规范,方能取得良好效果。     

基于弹性波反射原理的锚杆(索)无损检测试验研究

通过分析国内外应力波无损检测技术的相关理论和工程应用实例,采用基于弹性波反射原理的无损检测技术对不同类型锚杆(索)进行了理想模型试验和现场原型检测,并详细记录施工资料与锚固体无损检测数据。随机抽取实际工程样本进行检测,通过剖面查验等方法对其检测结果进行对比、校正。试验结果表明:基于弹性波反射原理的锚杆(索)无损检测技术能快速有效地检测锚杆、钢锚管及锚索的锚固段、自由段长度、缺陷出现的位置和注浆饱和度。锚索施加应力后,锚索自由端长度和锚固端长度的检测信号明显减弱,须通过进一步试验来确定。     

横卧式框架反力墙结构性能试验研究与数值模拟

阐述横卧式框架反力墙结构试验研究与有限元数值模拟,分析横卧式框架反力墙试验设计及制作、加载方案及量测系统,以及中间反力墩的载荷-位移试验结果;从模型建立、钢筋和混凝土相关参数计算、计算与试验结果比较方面进行有限元数值模拟分析;提出计算与试验结果揭示的结构破坏形态为斜剪切破坏和斜拉破坏,引入的损伤变量可揭示混凝土的性能劣化,计算结果对设计有参考价值等结论。     

高应力软岩隧道锚杆(索)成孔钻具研究

为解决高应力软岩隧道锚孔,尤其是深锚孔的稳定有效成孔难题,以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托,对围岩钻孔机理进行分析,选择适宜锚杆钻机与不同型号和不同参数的钻具,开展现场钻进和锚索安装试验。从钻具失效模式、钻进工效、使用寿命及成孔效果等方面研究高应力软岩隧道适宜成孔钻具。研究结果表明：钻孔直径增加导致钻具螺纹连接处的应力复杂化,钻具出现了连接处断裂的非常规失效模式。后倾角是PDC钻具钻进工效和使用寿命的关键影响因素,设计应以20°为基准,软岩条件下适当减小其值可显著提升钻进功效,但会减小钻具的使用寿命。小、大组合式钻具由导向钻具(28 mm)和扩孔钻具(45 mm)组成,其中的导向钻具起到了增强钻具定位、提前释放围岩高应力作用,且采用较小后倾角(17.5°)设计以实现快速钻进。扩孔钻具采用3 PDC片形式以实现锚孔圆顺性的提升,使得小、大组合式钻具在使用寿命和成孔效果等方面较单一直径钻具均有显著提升,单个使用寿命达到60 m,10 m锚索的机械推入率降至9%。研究成果可为适配高应力软岩隧道(深)锚孔有效钻进需求的成孔钻具选型提供支撑和实践基础。     

快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用

为研究主要影响锚杆锚固力的因素、锚杆在拉拔过程中整体失稳的规律等,采用三维显式有限差分法,建立锚杆拉拔数值仿真模型,进行计算机模拟。结果表明:数值模拟计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆拉拔过程是可行的;锚杆的拔出过程是逐渐滑移到突然整体失稳的过程;锚杆的锚固效应随着锚固剂与锚杆间的摩擦角、粘结力和浆体有效围压的增加而增强;锚固剂所受的剪切应力分布规律随锚杆拉拔过程而改变,在拉拔初始时,自由端锚固剂处的剪切应力为最大,锚固端处的剪切应力为最小且接近为零,随着锚杆拉拔过程的进行,自由端处锚固剂与锚杆的界面首先达到屈服点,使自由端处锚固剂与锚杆之间产生滑移现象,而后锚固剂所受的剪切应力慢慢呈现均匀分布,并达到最大值(在锚固剂与锚杆的界面上达到屈服),锚杆出现整体失稳;在锚杆的拉拔过程中,锚杆自由端处的变形量最大,从自由端至锚固端,锚杆的变形量逐渐减小;锚固剂的变形规律与锚杆的变形规律相同。     

高填方路堤强夯试验与数值模拟研究

在现场进行单点夯击试验,然后,通过数值模拟进行研究。得出:4种夯击能量在5.5 m的深度处的下沉位移均达到5.0~7.0 cm;但是在深度超过6.0 m之后产生的沉降量几乎相等,各点的地表隆起量只在夯锤边缘2.0 m内有影响,超过这个距离,夯击对土体的隆起量的影响甚微。数值分析和现场试验所揭示的土体应力应变规律相同且数值相近;对于直径为2 m的夯锤,土体在1200 kN.m夯击能作用下的有效影响深度为4~6 m,锤间距(中心距)不宜大于3.5 m。上述试验和数值模拟成果可为同类条件下路基强夯加固施工提供参考。     

路堑边坡锚杆(索)框架梁设计存在的不足及对策

研究目的:通过阐述锚杆(索)框架梁加固路堑边坡的现状,对以往设计中存在的不足进行分析,根据加固边坡理论,分析锚杆(索)框架梁的耐久性,提出切实可行的锚杆(索)的防腐措施.研究结论:通过对以往设计中存在的不足分析后提出:锚杆(索)长度应根据边坡坡率、地层参数合理选定,并根据稳定性计算首先确定边坡潜在滑动面的位置,以确保锚杆(索)锚固段位于稳定地层内.锚杆(索)分别涂刷环氧树脂、氯磺化聚乙烯涂料、直接铁丝网物理隔离、或多种组合防腐措施后,由于这些措施有效隔离了腐蚀介质与钢筋(绞线)的接触,特别是物理隔离措施隔断了在其受拉时可能产生的裂缝的贯通,能起到很好的防护作用,从而有效保证其使用寿命.     

梁场强夯加固试验与数值模拟研究

结合某客运专线梁场强夯加固工程,根据强夯的动附加应力理论公式,分析了该梁场在2种夯击能量下以不同扩散角度进行扩散时的动附加应力的分布规律;利用数值模拟的方法,结合该梁场的地质条件,分析了该梁场在夯击作用下,夯点中心竖向位移随深度方向的衰减规律以及土体竖向位移随水平距离的变化规律.在对理论计算和数值模拟结果的综合分析基础上,结合强夯后检测结果,提出了强夯加固设计参数.强夯后地基承载力和夯击试验以及压缩模量计算结果表明,本次强夯加固效果显著.     

多年冻土区拼装式涵洞地基回冻与变形试验研究

通过对青藏铁路清水河地区拼装式涵洞地基温度和沉降的观测，研究多年冻土区拼装式涵洞现浇混凝土基础对冻土的热扰动影响、地基的回冻规律和冻土人为上限的变化特征，分析涵洞结构随地基冻胀、融沉产生的变形。经过2个冻融周期的现场测试和研究表明：青藏高原清水河细颗粒高温多年冻土区涵洞基础施工的时间若选在10月下旬，明挖基坑及现浇基础混凝土对基底以下多年冻土的影响深度为1．1～1．3m，施工扰动、融化后的冻土地基回冻时间为45～50d，涵洞基础施工2年后多年冻土地基人为上限上升了1．0m左右，冻土上限沿涵洞中轴线在其中部上升大，两端上升较小，这说明涵洞路基和涵洞具有保温隔热的作用；涵洞建成1年后地基沉降大部分已发生，且2年中涵洞地基的不均匀沉降基本稳定。     

隧道火灾温度场数值模拟和试验研究

火灾后隧道衬围岩的损坏程度与其温度场密切相关，本文应用了一种分析火灾时隧道三维瞬态温度场的半解析有限元法，它在一维方向上采用了三 数，另两组是采用了的插值函数，将三维转化为二维数值计算问题，并与试验结果进行了比较分析，为了解隧道内外火灾温度场分布和传递规律奠定了一定的基础。     

大功率模块用水冷散热器的数值模拟与试验研究

通过数值模拟与试验研究相结合的方法,对某电力机车牵引变流器大功率模块水冷散热器的性能进行了研究。结果表明,不同的IGBT元件模型对散热器的温升及热阻计算影响较大,发热模块模型计算出的散热器最大热阻值与试验值最为接近,相差约6%;散热器的热阻随冷却液流量的增加而减小,但与模块功率的变化无明显的关系;压降随冷却液流量的增加而增加。     

台背液压夯实处理现场试验与数值模拟研究

开展了4种不同深度(30,60,100和150 cm)和4种不同工况作用下液压夯实机处理高速公路台背的现场试验,并基于ADINA有限元分析软件建立模型对此进行了模拟研究.研究结果表明:在夯实过程中,应力从夯实区向下呈“八”字型传播,影响深度1 m以上,水平方向影响范围较小；在压力区内夯击荷载对桥台结构物影响较大,但应力小于规范规定值；在碎石与混凝土结构2种强弱材料接触面设置接触单元后,接触面的位移和应力分布更接近实际,接触面拐角有明显的应力集中.实测值和计算值部分数据吻合较好,并具有一定的规律.该试验成果和数值模拟研究可为公路台背加固工程提供重要的参考.     

PHC管桩抗震性能试验研究及数值模拟

研究目的:为研究PHC管桩在低周往复桩身横向荷载作用下的抗震性能,依据国内相关规范,在对试验工况进行数值模拟及非线性分析的基础上,设计PHC管桩标准试件,并在试验台上进行低周往复加载试验,得到PHC管桩的延性及耗能能力水平。此外,进一步研究其在拟地震力作用下的受力状态、破坏机理,发现了PHC管桩耗能能力不足的根本原因。研究结论:(1)依据国内规范所设计的PHC管桩,其延性变形及耗能能力不足,试件由于受拉区的预应力纵筋受拉断裂而发生脆性破坏,桩身裂缝未充分发展;(2)PHC管桩耗能能力不足的主要原因是预应力钢棒的脆性破坏限制了高强混凝土的裂缝发展,未能有效地发挥高强混凝土的高承压性能;(3)建议增配变形能力强的普通钢筋以改善PHC管桩抗震性能,从而增强其在高烈度地震区结构基础领域的应用效果。     

不锈钢钢筋混凝土梁动态损伤试验与数值模拟

为了研究不锈钢钢筋混凝土梁(SRC梁)在冲击荷载作用下的损伤行为,采用国内先进超高重型落锤冲击试验系统对2组钢筋混凝土梁进行竖向冲击试验,并建立考虑材料率效应的有限元模型,对实验结果进行验证与拓展.研究结果表明:在冲击荷载作用下,等截面代替后合理配筋的SRC梁具有较好的抗冲击性能;若梁的损伤逐渐接近完全破坏,则跨中峰值...     

盾构斜交下穿既有框架隧道数值模拟分析

在城市地铁建设中,经常出现新建隧道下穿既有隧道的情况,为研究新建盾构隧道施工对既有公路框架隧道的影响,以宁波地铁1号线世纪大道站—海晏北路站区间隧道斜交下穿浅覆土市政公路框架隧道工程为依托,采用三维有限元数值分析方法,研究盾构隧道在下穿框架隧道3个阶段(盾构到达既有隧道正下方前、穿越既有隧道正下方及穿出既有隧道后)施工过程中盾构机顶进力、壁后注浆压力对于上部框架隧道沉降、侧移及扭转影响的规律,计算结果表明,在盾构到达既有隧道正下方前及穿出既有隧道后,沉降量和扭转幅度在一定范围内随顶进力和注浆压力的增大而增大;盾构下穿既有隧道正下方阶段,沉降量和扭转幅度在一定范围内随顶进力和注浆压力的增大而减小。施工过程中宜随着盾构与既有隧道位置关系的改变,及时调整各项施工技术参数,减小对上部隧道的影响,保证盾构顺利掘进。     

矮塔斜拉桥索梁锚固结构力学试验研究

索梁锚固结构受力集中、构造复杂,是控制设计的关键部位。本文通过模型试验对矮塔斜拉桥索梁锚固结构的力学特性进行研究。当锚固块试验荷载加载至100%设计索力时,锚固块未出现裂缝;卸载后,测点相对残余应变均小于20%,试验截面处于弹性工作状态。加载至200%设计索力过程中,锚固块前端倒角位置开始出现细小裂纹,裂纹宽度由0.3～0.4 mm发展至0.6～0.8 mm,长度由12 cm发展至34 cm;卸载后,裂缝闭合且各测点相对残余应变均小于20%。试验结果表明矮塔斜拉桥索梁锚固结构处于弹性工作状态,强度满足设计要求,结构安全储备系数不低于2.0。     

大跨度山区桥梁风特性数值模拟及试验研究

以在建的贵州瓮马铁路北延伸线工程湘江特大桥为例,研究山区峡谷复杂地形下桥位处的风特性并指导桥梁抗风设计。采用逆向工程软件Imageware,使用曲面拟合的方式将高程数据转换成桥位附近直径8 km的地形曲面用于数值模拟和风洞试验分析。为解决模型边界的“人为峭壁”问题,通过采用改进的边界过渡段来减小地形模型中“人为峭壁”对山区桥位处风特性的影响。基于CFD数值模拟,通过改变速度入口边界位置来实现8种不同来流风偏角,研究桥轴线方向和风剖面监测点位置处的风特性。对有过渡段和无过渡段的地形模型开展风洞试验,研究横桥向风速、风剖面、风攻角以及桥梁总长1/4跨、1/2跨、3/4跨风剖面等风特性参数。研究结果表明：1)根据抗风规范确定的主梁设计基准风速较CFD方法确定的结果偏小;2)主梁高度处横桥向风速与来流入口基本风速相比,数值模拟和模型试验结果增幅分别为28%和10%;3)采用最优过渡段可使来流风速降低程度较无过渡段时小且风速保持较好;4)无过渡段时,“人工悬崖”会降低主梁高度处的横桥向风速。大跨度山区峡谷桥梁风特性数值模拟及试验研究得到了一些重要参数和变化规律,研究成果可为类似桥梁的设计研究提供...     

铝合金轴箱体锻造成型数值模拟和试验研究

试验研究了7050铝合金轴箱体锻造的工艺过程,并采用DEFORM-3D有限元软件对其进行数值模拟.结果表明,锻造出的铝合金轴箱体锻件轮廓清晰、表面光洁、尺寸精度高且组织性能超过一般铸件.通过软件模拟,了解锻件成型的应力、应变及金属流动等信息,分析了锻造温度、摩擦因数、锻造速度3种工艺参数对最大成型载荷的影响规律,为工艺的确定和设备的选取提供了理论依据.     

Ⅱ型弹条模态特征模拟分析与试验研究

为得到客货共线铁路用Ⅱ型弹条的模态特征,采用有限元模态分析方法对其在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了数值模拟。计算结果表明,0～1 500 Hz频率范围内Ⅱ型弹条在自由状态和标准安装状态下分别存在5阶和2阶模态。对Ⅱ型弹条在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了室内试验验证,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了有限元模型的准确性及有限元模态分析方法的正确性。