高速列车气动荷载作用下隧道内配电箱安全性分析

当高速列车通过隧道时,其周围所产生的气压波不可避免地对轨旁电力附属设施造成气动冲击影响。配电箱作为一种隧道内广泛分布的轨旁电力附属设施,在气动荷载作用下,其锚固安全性会受到一定影响。以配电箱为研究对象,利用Abaqus与Fluent进行联合仿真分析其结构安全性。利用流体力学计算软件Fluent,建立空气-高速列车-隧道三维CFD数值计算模型,得到了气动荷载时程曲线;基于Abaqus有限元计算软件,建立配电箱-锚栓-隧道结构的三维精细化有限元模型,研究气动-地层荷载联合作用下配电箱、锚栓与衬砌的动力响应特性以及高速铁路隧道轨旁配电箱的破坏模式与影响因素。研究结果表明：在气动-地层荷载联合作用下,相对于配电箱以及锚栓本身,锚栓安装基座的衬砌表层混凝土最容易发生破坏;混凝土的破坏形状呈现以锚栓中心为轴线的表层椎体分布特征,混凝土潜在破坏模式为渐进式剥离破坏与黏结破坏;混凝土内拉应力与锚栓直径呈现明显的负相关性,为避免因混凝土破坏而造成配电箱脱落等安全事故,可适当提高锚栓直径。     

重复荷载作用下栓钉连接件力学性能的试验研究

进行了16个栓钉连接件试件在重复荷载作用下的滞回性能实验研究,考察横向配筋率和栓钉间距对栓钉力学性能的影响。结果表明:栓钉连接件的滞回曲线较为饱满,耗能能力强;当横向配筋率在0.4%~0.79%之间时,试件的延性和耗能能力都得到明显的提高;继续增加到1%时,试件的延性开始下降,但耗能能力继续增加;同样,当栓钉间距在40~80mm之间时,试件的延性得到提高,而耗能能力下降;当栓钉间距在80~160 mm之间时,试件的延性开始降低,但是,耗能能力提高。     

循环荷载作用下浅埋坎儿井地基的稳定性研究

坎儿井是中西亚及我国新疆地区的特色地下水利工程结构。随着“一带一路”倡议的提出,在上述地区修建高速铁路不可避免地会遇到与坎儿井交汇问题。低矮路堤下隐伏浅埋的坎儿井暗渠可能会在高速列车荷载作用下塌陷,进而影响上部地基和路基的稳定。通过模型试验研究循环荷载作用下的浅埋坎儿井地基稳定性,探讨了暗渠埋深对地基土压力演变规律的影响,并结合PIV技术分析了地基土体的压缩变形特征及潜在破坏面。研究结果表明：1)随循环荷载增大,暗渠上方的土压力沿地表深度增加由先增后减的演化规律转变为持续减小,且最终均小于水平两侧的土压力;2)随着暗渠埋深增加,地基结构所能承受的最大循环荷载频率增加,在暗渠未完全塌陷时的地表沉降减小,但暗渠完全塌陷后的地表累计沉降也随之增大;不同暗渠埋深地基开始出现较大地表沉降变形的临界循环荷载频率均为5～10 Hz;3)上覆荷载作用下,浅埋暗渠地基土体的高变形区域随暗渠埋深的增加由“倒锥型”转变为“漏斗型”,潜在滑动破坏面在暗渠埋深达到7.5D(D为暗渠直径)后仅发展至暗渠上方;在暗渠埋深5.5D至7.5D之间存在循环荷载作用效果转折的临界点。试验结果为探讨坎儿井地区高速铁路地基的稳...     

基于SQP优化和上限法的倾斜荷载下条形浅基础极限承载力计算

对均质地基岩土体上条形基础承受倾斜荷载的情况,根据线性破坏准则和相关联流动法则,利用极限分析中的机动法,构建了一个承受倾斜荷载作用的条形浅基础的二维机动许可破坏模式.根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限承载力的目标表达式,并把其转化成了一个求含有非线性约束的极限承载力上限解最小值问题计算模型.应用MATLAB软件平台,对建立的计算模型采用序列二次规划法(SQP法)进行了承载力上限解优化求解.研究结果表明:极限上限分析结合优化理论SQP法适用于该问题的求解;荷载的倾斜程度对条形基础地基承载力影响较大;相同计算参数条件下,构造刚性块较少的简单的相容速度场也能够求得较为精确的数值,因而计算的速度和效率也将得到大幅提高;影响参数分析表明,计算参数取值对极限承载力量值具有非线性影响且权重存在差别,将结果与已有文献资料进行了分析比较,所得结果较前人研究成果有一定改进.     

埋入式后压浆管桩竖向抗拔破坏模式研究

埋入式后压浆管桩作为一种新型桩基础,集钻孔灌注桩和预应力管桩的优点于一体,可以解决灌注桩桩身质量不可靠和预应力管桩沉桩困难等问题。对埋入式后压浆管桩的竖向抗拔试验进行CT扫描,得到不同位移状态下模型桩的CT扫描图像,直观地揭示破坏面的发展规律,并建立破坏面方程。对其他学者提出的抗拔桩破坏面方程进行优化,通过静力平衡方程,获得优化后破坏面方程对应的埋入式后压浆管桩抗拔极限承载力函数,并采用遗传算法确定优化后破坏面方程的参数。将多种理论假定破坏面与试验获得的破坏面进行对比分析,验证所得破坏面方程的准确性。研究发现：埋入式后压浆管桩在上拔位移到达0.45倍桩径时发生破坏,此时灌浆层与土体紧密结合,两者之间未出现明显位移,破坏仅发生在灌浆层之外的桩周土体中;破坏面从桩底向桩顶延伸,越靠近桩顶,破坏面距离桩身越远,破坏面在桩底与混凝土侧壁相切,在地面与水平面的夹角接近42°,呈喇叭形破坏;本文的理论假定破坏面与试验获得的破坏面的相关指数R2=0.97,前人的理论假定破坏面与试验获得的破坏面的相关指数R2=0.91,本文的破坏面方程更加贴近试验获得的破坏面。研究成果对埋入式后压浆管桩的设计计算具有...     

活性粉末混凝土梁受弯非线性全过程分析

采用活性粉末混凝土（RPC）材料的单轴拉压应力—应变关系,考虑RPC梁受力特性,以平截面假定及数值积分法为基础,根据内力平衡关系编制RPC梁的截面计算分析程序,计算其弯矩—曲率关系曲线。在此基础上利用共轭梁法,进一步得出RPC梁的荷载—挠度关系曲线,获得任意一级加载后的任意节点的位移,从而达到对RPC梁进行全过程分析的目的。用7组RPC梁的三分点破坏加载试验对数值计算结果进行验证,试验结果表明：RPC梁受力全过程中平截面假定仍然适用,数值计算出的配筋PRC梁的荷载—挠度全曲线、破坏形态以及极限荷载与试验结果吻合良好;无筋RPC梁试验结果均小于理论计算结果,且相差较大,无筋RPC梁的最终破坏模式为单一裂缝的脆性破坏。建议设计RPC梁时,在受拉区配置一定量的抗裂分布钢筋。     

混杂纤维增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

进行了普通混凝土和单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及掺合钢/聚丙烯混杂纤维的钢筋混凝土梁抗弯性能试验.试验研究表明,混杂纤维的掺入可以显著提高梁的抗开裂性能,并且在一定程度上提高梁的正截面极限承载力.试验还表明混杂纤维能有效地抑制裂缝的出现和发展,降低了脆性破坏的发生,提高了梁的刚度和延性.