炭质泥岩路堑边坡湿化变形模拟分析

为探究炭质泥岩路堑边坡湿化前、后的变形规律,通过三轴压缩试验确定邓肯-张EB模型的参数,并利用FLAC3D软件模拟了不同坡高、坡比的炭质泥岩路堑边坡的湿化变形.研究结果表明:坡比为1︰1.5、坡高为16 m的二级炭质泥岩路堑边坡的干态、湿态的最大水平位移、竖向位移均发生在一级、二级边坡坡顶.湿化后的最大水平位移、竖直位...     

多因素影响下水工隧洞最小覆盖层厚度力学分析

综合考虑中间主应力系数n、渗流体积力pw及剪胀系数β等的影响,采用统一强度理论和D-P准则,根据应力、位移连续性条件,计算得到了圆形水工隧洞径向应力σr、环向应力σθ的解析解;推导出隧洞围岩塑性区半径r和最小覆盖层厚度h;分析了渗透系数比kd/kc、剪胀系数β、岩体强度参数c、φ及中间主应力系数n对最小覆盖层厚度h的影响.结果表明:当kd/kc≤500时,h值相对较小,当kd/kc>500时,h值趋于一定值;不考虑渗流时,h值增大约94％;c、φ值对h值影响较明显;采用统一强度理论计算,h值随着n的增大而增大,采用D-P准则计算,h值则出现波动,呈现中间主应力的区间性;采用两种理论计算的h值均随着β的增大而增大.     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

土压力在位移影响下的近似求解方法

在现有研究的基础上,可以用正弦,指数或双曲线函数来模拟松弛应力,挤压应力与位移之间的关联。从双曲线函数这一方面入手,通过水平基床系数结合邓肯-张模型确定公式中参数,建立了考虑位移非线性影响的主动与被动土压力计算公式。该公式简单易懂,物理含义明确,能够反映位移对土压力的非线性影响,具有较好的可计算性,能够很好的模拟出支护结构土体位移的情况。     

降雨条件下公路节理边坡稳定性分析

结合某公路节理岩质边坡,采用离散单元法,考虑节理岩体应力与渗流耦合机理,对降雨条件下节理边坡稳定性进行分析。重点分析了边坡主应力分布和位移矢量图,节理张拉和剪切位移以及边坡渗流产生的空隙水压力。分析结果表明:节理边坡变形主要受优势节理面控制,产生平面滑移。节理张拉和剪切位移趋势与边坡变形规律是一致的,地下水流动产生空隙水压力会加剧边坡的变形趋势。     

心墙堆石坝应力路径三维有限元分析

对某深厚覆盖层上心墙堆石坝进行了三维有限元应力应变计算,分析了堆石坝及地基在填筑期及蓄水期的应力路径变化特征。研究表明:无论是填筑期还是蓄水期,坝体及地基内的应力路径可近似为线性变化,大主应力与小主应力增量之比以及偏应力与球应力增量之比均基本保持常数;两个比值在填筑期与蓄水期不相同,且比值的大小还与该点的位置、所处材料区域环境有关。研究成果为进行土石坝相关试验提供了依据,同时也为进一步研究心墙堆石坝应力变形分析的本构模型提供了参考。     

地基对加筋土挡墙影响的对比分析

为了分析地基对加筋土挡墙的影响，开展了两组离心模型试验. 首先根据相似理论确定试验相似比尺，其次根据相似比尺选取试验材料并制作模型进而开展砂土与黏土地基工况时的模型试验，最后采集并分析了填筑期与施工期的墙体位移、水平土压力、基底竖向应力与筋材应变. 结果表明:砂土地基时墙体的位移最大值位于结构的上部；黏土地基填筑阶段时墙体的位移约为砂土地基时的3倍并且加载阶段时墙底的位移可达30 cm；水平土压力系数沿着高度方向非线性分布，同时加载期的数值小于填筑期时的值；黏土地基时的墙背水平土压力系数小于砂土地基时的数值；与砂土地基时相比，黏土地基的变形可以减小面板底部竖向应力集中的趋势，使其竖向应力与自重应力比值接近1.0；与砂土地基时筋材拉力相比，由于黏土地基时墙体位移较大，因此此时底部筋材应力可增大3倍，同时筋材应变最大值出现的位置相对更远离墙面.      

循环荷载下重塑黄土变形特性

为研究主应力方向和大小耦合变化对土体应力-应变状态及非共轴性的影响, 采用空心圆柱扭剪仪对饱和重塑黄土开展一系列循环扭剪试验, 分析了应力-应变状态和非共轴角的变化规律及影响因素。试验结果表明: 轴向应变始终处于压缩状态, 环向应变先负向累积再正向累积, 径向应变基本处于受拉状态, 剪切应变的受拉与受压状态交替出现, 轴向、环向和剪切应变曲线的波动特性明显, 而径向应变曲线的波动特性弱, 说明循环荷载作用下各应变分量表现出不同的发展规律; 轴向和径向应变及环向和剪切应变变化幅值随中主应力系数的增大先增大后减小, 说明中主应力系数影响各应变分量的累积; 随着主应力方向角旋转范围的增大, 轴向和径向应变逐渐减小, 环向应变由负向往正向变化的趋势提前, 剪切应变变化幅值逐渐减小, 说明主应力方向角旋转范围影响各应变分量的发展趋势; 剪切和正偏应力-应变曲线滞回现象明显, 且刚度发生循环强化, 但剪切刚度的循环强化比正偏刚度更明显, 说明土体出现次生各向异性, 这是引起非共轴现象的内在因素; 非共轴角变化曲线随中主应力系数的增大先下移后上移, 随循环次数的增大而逐渐上移, 随偏应力幅值的增大其变化范围增大。可见, 循环荷载下中主应力系数、循环次数和偏应力幅值可显著影响饱和重塑黄土的应力-应变状态及非共轴性, 在黄土工程设计和本构关系研究中应加以考虑。      

土质高边坡在饱和状态下的稳定性分析

土质高边坡在重力式挡土墙作为支护条件下处于稳定状态,然而,一旦经历长时间强降水作用,高边坡土体便处于饱和状态,安全系数必然降低,严重时发生滑坡事故[1].为了防止事故的发生,提前预知边坡的稳定性状况,研究土体内某一点应力变化,推导出应变值和稳定性系数.利用ANSYS模型与理论计算对比,得出最小稳定系数即安全系数,结合现场实测水平位移数据对边坡稳定性进行判定.结果表明,在饱和作用下,土体内部抗剪强度指标减小,稳定性降低,水平位移变大.     

渠江金盘子船闸输水系统水力学原型观测研究

为了研究高水头船闸原型与模型试验的差异,更好的积累高水头船闸原型运行经验,对渠江金盘子船闸输水系统进行了水力学原型观测.结果表明:该船闸进出口、闸室内流态较好;闸室内船舶系缆力满足规范要求;闸室充、泄水的流量系数较模型增大12％～ 16％,与国内、外船闸输水系统研究基本一致;由于泄水阀门开启速度远大于设计和模型试验研究...     

拱坝静动力特性的数值模拟分析

为研究某大型水电站高拱坝实际受力特性和地震动响应规律,利用有限元软件ANSYS的APDL语言进行二次开发,建立拱坝与地基相互作用的三维有限元模型,分别对高拱坝在基本组合下进行静力分析和特殊组合下的动力分析。结果表明:基本组合下拱坝的位移以顺河向最大,并出现在坝顶指向下游,在组合3下顺河向变形可达到37.65mm,坝体最大主应力分布在坝底部位。采用兰索斯法对高拱坝进行动力自振特性分析,得出第一阶频率值为3.34Hz,振型以顺河向为主。坝体的最大动位移和最大地震动应力值均小于规范规定值,表明该拱坝设计方案合理,安全可靠。     

考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究

为了研究多箱室箱梁基于梁格法计算的影响因素,考虑了横坡构造对多箱室箱梁的受力特性进行了分析.对梁格法理论的应用进行拓展,推导了适用于具有横坡构造的多箱室箱梁梁格截面特性值计算公式,并讨论考虑横坡的合理性;采用数值模拟的方法进行参数分析,通过改变加载位置、箱梁宽跨比、横坡大小等参数,对研究对象的受力特性进行了对比分析.研究结果表明:考虑横坡时,梁格截面刚度特征值更加接近实际,减小了12.12%的误差;具有横坡构造的多箱室箱梁的梁格模型与实体有限元模型计算结果吻合程度好,但仍无法反映箱梁在承受荷载时产生的畸变;考虑横坡构造的梁格法计算精度的提高主要体现在截面横向位移计算结果上;当箱梁宽跨比大于0.8时,采用梁格法计算时需要考虑横坡的影响;随着横坡大小从0增加到2%时,截面的竖向位移最大差值增加了758%,呈线性递增.      

基于水平应变监测信息的边坡稳定性评价研究

基于有限元法,建立了3个不同坡顶距的边坡数值模型,通过在条形基础上施加逐渐增加的附加荷载,得到了边坡的位移、应变响应,探讨了边坡的破坏形式,分析了边坡不同高程处测线最大水平应变与边坡稳定性系数的关系。研究表明:随着基础荷载的逐渐增加,土体的水平应变也逐渐增加,但最大水平应变和最大水平位移出现位置并非出现于滑动面上,但通过水平应变分布可以观察土体的局部应力状态;边坡稳定性系数与测线最大水平应变之间存在一定的拟合关系,当坡顶距较小时,可采用对数函数或幂函数进行拟合,当坡顶距较大时,可用线性函数进行拟合;综合比较不同坡顶距的边坡模型中不同测线最大水平应变与稳定性系数的相关系数,发现最佳监测区域在边坡的中上部。     

基于Biot理论的沙井地基固结沉降分析

将非线性弹性本构关系(邓肯-张模型)引入Biot固结理论有限元程序,把砂井地基等效为砂墙,并模拟实际施工中分级加载过程,采用平面应变有限元方法对其固结沉降与超静孔隙水压力消散的规律进行研究。与实测结果的对比表明,平面有限元方法可较准确的预测沙井地基的固结沉降,并能有效模拟分级加载过程中地基沉降与超静孔隙水压力消散的规律。该方法对确定软土地基上的路堤施工进度和路面铺设时间都具有较高的应用价值。     

柔性横系梁钢管混凝土双柱墩抗震性能分析

基于Pushover分析方法与滞回分析,探索柔性横系梁对钢管混凝土双柱式桥墩抗震性能的影响,采用非线性纤维梁柱单元,建立单柱墩、柔性横系梁双柱墩和刚性横系梁双柱墩模型,并进行计算对比分析,研究横系梁刚度的变化对墩顶位移能力、位移延性系数及滞回性能的影响。结果显示,随横系梁刚度增大,墩顶的位移延性能力减小,位移延性系数增大,桥墩水平承载能力提高,同时滞回耗能性能提高。     

朔黄重载铁路路桥过渡段加固路基的检测与分析

在既有重载铁路中,路基、桥梁与涵洞等构筑物连接的路桥过渡段是线路的薄弱环节,对其进行检测,评估路基承载力是保证线路平顺度和列车安全、平稳运行的关键.采用地基系数K30试验、轻型动力触探试验和室内试验对加固后的朔黄铁路第170号桥路桥过渡段质量进行了检测.试验结果表明：①地基系数K30能够直观地表征路基刚度及承载能力,加固后朔黄铁路170号桥路桥过渡段不同位置处的地基系数K30值提高15%～40%左右;②地基系数K30和轻型动力触探试验结果N10有显著的线性关系,压实系数与地基系数K30不存在相关性;③既有重载铁路路桥过渡段路基质量检测应进行大量的轻型动力触探试验,再辅以地基系数K30试验进行校核,对提高检测的工作效率、降低检测成本、减少检测工作对既有线运营的干扰有重要的意义.     

用有限元强度折减法分析非饱和土边坡稳定性

大多数天然和人工土坡都是非饱和土边坡,由于基质吸力的存在使得边坡的安全系数有所提高。基质吸力和边坡的稳定性密切相关,然而基质吸力的大小随着边坡的环境改变而改变。基于Mohor-Coulomb破坏准则和强度折减法,针对不同地下水位、边坡坡度和基质吸力相关的内摩擦角b,对非饱和土边坡稳定性进行了有限元计算。计算结果表明,采用无量纲位移Eδmax/rH2随强度折减系数变化的关系曲线上位移陡然增大时所对应的强度折减系数,作为边坡的稳定安全系数是合理的。     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法.结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小.实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考.     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法。结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小。实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考。     

有限元强度折减法在非饱和土边坡稳定性分析中的应用

绝大多数天然和人工土坡都是非饱和土边坡,由于基质吸力的存在使得边坡的安全系数有所提高。基质吸力和边坡的稳定性密切相关,然而基质吸力的大小随着边坡的环境改变而改变。基于Mohor-Coulomb破坏准则和强度折减法,针对不同的地下水位、边坡坡度和基质吸力相关的内摩擦角咖“,对非饱和土边坡稳定性进行了有限元计算。计算结果表明,采用无量纲位移Eδmax/rH^2随强度折减系数变化的关系曲线上位移陡然增大时所对应的强度折减系数,作为边坡的稳定安全系数是合理的。