危岩主控结构面损伤-断裂数值模拟研究

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型,而主控结构面受荷损伤断裂扩展过程是危岩发育机理研究的核心技术.本文通过对主控结构面裂端损伤区范围确定及损伤区损伤材料参数的求解,运用有限元数值模拟方法对天然状态工况、持续暴雨工况及地震工况进行了数值模拟,获取了不同工况主控结构面的断裂韧度富余系数,与危岩体的稳定系数具有良好的一致性.     

危岩主控结构面的冻胀力计算公式研究

主控结构面的形成和扩展是研究危岩发育机理的核心。基于损伤力学、断裂力学、弹性力学等理论,对冻融循环条件下主控结构面的产生和扩展进行了研究。提出了主控结构面损伤扩展的条件,建立了冻结状态下作用在主控结构面上的冻胀力计算公式,通过工程实例给出了公式的运用方法,分析了影响主控结构面冻胀力大小的因素,为危岩发育机理的深入研究奠定了理论基础。     

危岩稳定性分析研究现状及趋势

危岩崩塌灾害是三峡库区乃至整个西部地区主要地质灾害类型,具有泛生性、突发性、隐蔽性及致灾严重性等基本特性。基于对国内外研究文献的检索分析并结合笔者多年在三峡库区的研究实践,将危岩稳定性研究现状概化为危岩形成机制、危岩稳定性计算方法、危岩稳定性评价方法、数值分析的应用等4个方面,系统梳理了每个方面的研究情况,发现国内外学者聚焦危岩体主控结构面端部裂纹平面扩展问题,对危岩体稳定性与变形特性的影响机制进行了深入系统的研究,但未考虑危岩空间形态的影响,缺乏对主控结构面四周贯通中部区域非贯通情形下的三维断裂稳定的研究。指出了危岩稳定性分析进一步研究中应高度聚焦的3个研究方向,即危岩体破坏的三维断裂表达、危岩体稳定性预测、危岩体稳定性监测预警技术。     

滑塌式危岩控制设计工况数值模拟研究

危岩是迄今国内外研究最薄弱的地质灾害类型之一，尤其在危岩分类及识别、发育机理、稳定性分析及有效防治方面目前处于定性、半定量阶段．根据危岩失稳模式可将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩三类，目前在进行危岩稳定性分析中，拟定了三种荷载组合工况，分别是工况一(自重 天然状态裂隙水压力)、工况二(自重 暴雨状态裂隙水压力)和工况三(自重 天然状态裂隙水压力 地震)．本文通过对滑塌式危岩有限元数值模拟，基于位移场和应力场分析得到工况二为最不利工况的重要结论，换言之，工况二即为滑塌式危岩治理工程的控制设计工况．     

考虑月球引潮力和昼夜温差效应的危岩稳定性分析

危岩稳定性是科学分析崩塌灾情的关键环节。根据天文固体潮理论,分析了月球引潮力造成危岩重力效应出现昼夜交替变化的特征,建立了危岩受月球引潮力作用的荷载计算方法;分析了昼夜温差效应对危岩主控结构面内充填物吸水膨胀特性的影响,提出了膨胀力计算公式;引入月球引潮力和昼夜温差效应膨胀力修正危岩稳定系数计算公式,实例分析表明,考虑月球引潮力和昼夜温差效应后,危岩的稳定系数可降低0.96%～6.73%,坠落式危岩劣化程度更为明显。研究成果对进一步实施危岩破坏机理研究有积极意义。     

考虑月球引潮力和昼夜温差效应的危岩稳定性分析

危岩稳定性是科学分析崩塌灾情的关键环节.根据天文固体潮理论,分析了月球引潮力造成危岩重力效应出现昼夜交替变化的特征,建立了危岩受月球引潮力作用的荷载计算方法;分析了昼夜温差效应对危岩主控结构面内充填物吸水膨胀特性的影响,提出了膨胀力计算公式;引入月球引潮力和昼夜温差效应膨胀力修正危岩稳定系数计算公式,实例分析表明,考虑月球引潮力和昼夜温差效应后,危岩的稳定系数可降低0.96％ ～6.73％,坠落式危岩劣化程度更为明显.研究成果对进一步实施危岩破坏机理研究有积极意义.     

滑塌式危岩控制设计工况数值模拟研究

危岩是迄今国内外研究最薄弱的地质灾害类型之一,尤其在危岩分类及识别、发育机理、稳定性分析及有效防治方面目前处于定性、半定量阶段.根据危岩失稳模式可将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩三类[1],目前在进行危岩稳定性分析中,拟定了三种荷载组合工况,分别是工况一(自重+天然状态裂隙水压力)、工况二(自重+暴雨状态裂隙水压力)和工况三(自重+天然状态裂隙水压力+地震).本文通过对滑塌式危岩有限元数值模拟,基于位移场和应力场分析得到工况二为最不利工况的重要结论,换言之,工况二即为滑塌式危岩治理工程的控制设计工况.     

三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究——以万州区太白岩为例

陡崖是山丘地区常见的地貌景观，是危岩灾害孕发的起源地．以三峡库区万州区太白岩陡崖为例，笔者运用危岩发育链式机理探讨了陡崖的形成过程，指出陡崖是危岩链式发育的必然结果．得到了危岩主控结构面连通率与弹性模量及危岩体损伤度之间的相关参数，运用岩石蠕变时效本构关系建立了危岩微观链蠕变稳定时间计算式，初步建立了陡崖长期稳定性预测方法．初步得到了太白岩陡崖微观链稳定时间在891—15904年之间，在8万年内将会有危岩体逐渐发育的结论     

危岩研究现状及趋势综述

危岩是山丘地区陡高边坡主要的地质灾害类型之一，多组岩体结构面相互组合构成稳定性较差的岩体称为危岩体，危岩体失稳、运动即为崩塌．笔者基于对国内外大量危岩研究资料的分析，将其研究现状概化为危岩失稳模式、危岩稳定性计算方法及危岩锚固计算方法等三个方面，据此对危岩研究的发展趋势进行探讨。     

三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究--以万州区太白岩为例

陡崖是山丘地区常见的地貌景观,是危岩灾害孕发的起源地.以三峡库区万州区太白岩陡崖为例,笔者运用危岩发育链式机理探讨了陡崖的形成过程,指出陡崖是危岩链式发育的必然结果.得到了危岩主控结构面连通率与弹性模量及危岩体损伤度之间的相关参数,运用岩石蠕变时效本构关系建立了危岩微观链蠕变稳定时间计算式,初步建立了陡崖长期稳定性预测方法.初步得到了太白岩陡崖微观链稳定时间在891～15904年之间,在8万年内将会有危岩体逐渐发育的结论.     

模态柔度指标在简支梁桥损伤识别中的应用

基于模态柔度理论,构造模态柔度差及模态柔度差曲率指标为损伤识别参数.选取简支梁桥为数值模拟算例,对单位置及多位置损伤识别工况的数值模拟分析验证了两个指标的有效性.结果表明：模态柔度差曲率指标更适合于结构的损伤位置识别.     

危岩研究现状及趋势综述

危岩是山丘地区陡高边坡主要的地质灾害类型之一,多组岩体结构面相互组合构成稳定性较差的岩体称为危岩体,危岩体失稳、运动即为崩塌.笔者基于对国内外大量危岩研究资料的分析,将其研究现状概化为危岩失稳模式、危岩稳定性计算方法及危岩锚固计算方法等三个方面,据此对危岩研究的发展趋势进行探讨.     

扩张管锥角对催化转化器气流流动特性的影响

催化转化器的结构对气流流动特性有较大的影响。催化转化器扩张管锥角是影响气流流动特性的主要因素之一。应用数值模拟的方法对催化转化器的气流流动特性进行了研究．建立了催化转化器的流体力学模型。对催化转化器的气流流速分布、截面流速不均匀系数和压力损失进行了分析。数值模拟结果表明，较大的扩张管锥角容易造成气流分离，使旋涡区增大，截面流速不均匀系数和压力损失增加。     

混凝土抗剪强度尺寸效应的细观数值模拟

混凝土的抗剪强度关系到混凝土结构的安全。采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和抗剪强度,将所得数值结果与混凝土重力坝设计规范参考值比较,结果较为吻合,从而为混凝土力学性能的数值模拟开辟了新途径。同时研究表明混凝土试件的抗剪强度存在明显的尺寸效应。     

基于刚度改变的旧桥损伤分析与研究

根据既有钢筋混凝土桥梁的受力特点及损伤程度，分析研究了纯弯构件与偏心受压构件在开裂后单元刚度变化规律及分级刚度退计算方法，并结合实桥进行了结构诊断的数值模拟和空间结构的非线形理论分析计算，结果表明：在评定旧桥结构承载能力时，应按分级刚度退化非线性理论跟踪模拟其损伤过程。     

钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤评估方法

为了建立侧向冲击荷载作用下钢管混凝土柱的损伤评估方法,以钢管混凝土柱近支座落锤冲击试验为基础,结合数值模拟和理论分析,研究预加轴力、冲击体质量及冲击速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响. 选取冲击体质量和速度作为损伤评估主控变量,建立基于剩余承载力的损伤评估指标D的计算式,并划分损伤评估等级. 以典型钢管混凝土结构柱为例,通过仿真试算拟合其损伤评估曲线,并建立损伤评估的图解方法. 研究结果表明:冲击体质量和速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响显著,预加轴力的影响呈现出变异性;D=0.3,0.5,0.7时的损伤评估曲线将坐标平面划分为4个面域,分别代表钢管混凝土柱发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤及破坏失效;根据冲击体质量和速度的组合点与损伤评估曲线的位置关系,可以快速判定钢管混凝土柱的损伤程度.      

吊杆断裂对系杆拱桥动力性能的影响

为研究系杆拱桥在吊杆突然断裂下的力学性能变化,以某计算跨径90m系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件进行吊杆破断过程的数值模拟,分别研究跨中长吊杆断裂与拱脚附近短吊杆断裂两种工况下其余构件的内力变化,并与静力分析结果对比。分析结果表明:长吊杆断裂对其余构件内力的影响更明显;同时,吊杆断裂瞬间产生的动力响应不容忽视,不宜采用静力方法模拟。     

基于支持向量机和模态曲率的桥梁结构损伤识别

提出了一种用于桥梁结构损伤识别的支持向量机方法。该方法以结构损伤前后的模态曲率差参数为支持向量机的输入参数,c-svc算法为损伤位置识别算法,ε-svr算法为损伤程度识别算法。最后以三跨连续梁桥为数值模拟算例,以存在单个及多个损伤单元为损伤工况,验证该方法的有效性,识别结果表明基于支持向量机和模态曲率的损伤识别方法能够准确识别出结构的损伤位置,损伤程度识别误差在4%以内。     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析.结果表明：不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.     

预制装配式板梁桥的模型修正方法

为反映在役桥梁的实际状况,提出了板梁桥的模型修正方法.假设铰缝相对位移与铰缝剪力成正比,并将铰缝刚度、板梁抗弯刚度和板梁抗扭刚度均作为未知量进行修正.基于板梁边实测位移建立位移方程,并采用QR分解法得到矛盾方程组的最优解.模型考虑了多个静载试验工况、多个荷载及荷载偏心的特点,可以直接应用于桥梁荷载试验.对有防撞护栏和有损伤的板梁桥进行了数值模拟,结果表明:无论是板梁有较大损伤,还是有复杂附属结构,该修正方法均可给出准确的修正系数;试验应尽可能采用多个试验工况,并将荷载布置在被测试的铰缝和板梁附近.