塑性极限分析上限法在边坡安全系数求解中的应用

基于塑性极限分析上限法在边坡中建立一个合理的速度场,取滑动面为对数螺旋曲面,分别求得边坡滑动体、外荷载所做外功率和滑动面上内能消散率的计算表达式.然后定义材料强度储备安全系数为边坡的稳定安全系数,即边坡中岩土体的c和φ按同一比例折减后边坡达到极限平衡状态,由此可求得边坡处于极限状态时的外功率与内能消散率.再结合虚功率方程得出边坡安全系数的表达式,进而求得其最小上限解,便能确定边坡最不利滑动面的位置以及其最小安全系数.最后,以一个边坡安全系数求解为算例,把本文的计算结果与多种传统方法的计算结果比较,证明本文所提出的方法合理可行.     

陡坡地基上高填路堤极限承载力研究

结合山区高速公路建设的实践,采用大型室内模型试验,找出了荷载作用下陡坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态。通过对路堤边坡稳定性计算的极限分析上限法进行研究,根据折线形滑动面形式建立机动容许速度场,推导计算斜坡地基上高填方路堤稳定性及极限承载力的计算公式。运用此方法对斜坡地基上不同斜坡坡度、不同填土高度、不同路堤宽度以及不同路堤边坡坡度的填方路堤极限承载力进行计算,得出各个因素对其极限承载力的影响。研究结果表明:路堤填筑高度和顶面宽度对其极限承载力的影响最大,其次为斜坡坡度的影响,而路堤边坡坡度对其影响并不显著。建议在斜坡地基上填方路堤的设计与施工过程中综合考虑斜坡坡度、填土高度、路堤宽度、路堤边坡坡度、极限承载力等各种因素的影响,以确保山区高速公路安全畅通。     

孔隙水作用下的二级边坡挡土墙被动土压力上限研究

借助极限分析方法上限定理,计算考虑孔隙水压力和通过拟静力法简化的水平和竖直向地震力作用下的二级边坡的挡土墙被动土压力的上限解。根据获得的被动土压力上限解,利用MATLAB软件对上限解进行优化计算,并选取适当的参数,分析不同的边坡土体参数及地震土压力系数对挡土墙被动土压力上限解的影响,研究结果表明:二级边坡的被动土压力系数随着横向地震力荷载系数Kh,ρ角和孔隙水压力系数的增加而增加,随着内摩擦角φ和黏聚力c的增大而减小。     

某高速公路多级边坡稳定性分析

以某高速公路多级边坡为例,分析多级边坡稳定性问题。采用工程物探与数值模拟相结合的方法进行分析,利用地质雷达物探手段得到边坡内部岩体破碎程度,通过物探结果结合数值反演分析得到边坡极限平衡法计算参数,由数值模拟方法计算边坡的稳定性与地质雷达物探结果进行对比。分析结果表明:根据地质雷达探测结果,四、五、六级台阶的破碎岩体范围不小于15 m埋深,根据数值反演分析可知边坡二级及其以上台阶稳定性较差,数值模拟与物探结果相符;采用25 mm的螺纹钢筋锚杆进行边坡支护可以较好地约束坡体的塑性应变和位移。     

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.     

水位升降对顺层岩坡稳定性影响的上限分析方法

在构造顺层岩石边坡的简单直线破坏模式基础上,将强度折减技术与极限分析上限定理结合,推导边坡内外水位升降影响条件下的顺层边坡稳定性安全系数的目标表达式,并采用序列二次规划迭代法进行求解。通过算例计算,分析水位变化参数对顺层岩石边坡坡体安全系数和潜在破裂面的影响。研究结果表明:边坡内外水位升降对边坡安全系数和破坏范围存在不可忽视的影响,但当岩层倾角处于一定范围时,岩层倾角对边坡安全系数和破坏范围的控制程度更强。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

多年冻土区框架热锚管边坡支护结构的提出及简化设计方法初探

为解决多年冻土区冻融循环及全球气温升高引起的边坡失稳问题,基于"主动冷却"保护冻土的理念,结合框架锚杆和热棒制冷技术,提出一种既可主动降温、又能锚固支挡、还能减轻冻胀破坏,且适用于多年冻土边坡的新型支护结构,并阐述其技术原理;提出极限承载力和热量平衡两个设计控制指标,给出热-力共同控制的设计计算方法。将该结构和相应的计算方法应用于工程实例,计算结果表明:所提出结构不仅能防止多年冻土边坡上限退化,甚至能抬升上限,进而提高冻土边坡的稳定性;给出的计算方法能够较为准确描述结构的工作机理,为该结构的设计提供理论依据和参考。     

隧道洞口段开挖面失稳模式及塌方演化机理

针对隧道洞口段开挖面失稳塌方问题,基于有限元极限分析法,从边坡自身的安全性出发分析隧道开挖对边坡的扰动影响,揭示隧道洞口段开挖面失稳塌方模式和机理,进一步分析台阶法施工以及管棚预支护措施对于隧道开挖面安全性的影响,验证隧道洞口段长大管棚施作的必要性.研究结果表明:考虑张拉剪切同步折减的边坡安全系数计算方法,能够真实模拟...     

非均质各向异性土体中桩加固边坡稳定性研究

岩土工程中自然土质边坡稳定性问题是常见的基础性问题之一。自然界中的边坡常常处于一个维持自身稳定的状态,即内部的抵抗力不小于外部扰动力,而内部抵抗力和外部扰动力则随着边坡形状、施加在边坡的外力的改变而发生动态变化。如果在外力扰动较为强烈的情况下,边坡容易出现失稳,进而导致破坏。基于极限分析上限定理,通过建立对数螺线破坏机制,将边坡的局部土体视为滑动体,由对数螺旋坐标体系推导出内部抵抗力,即内部耗散率和外部扰动力,即外部工作率,从而对边坡进行三维分析。在抗滑桩加固作用下,基于非均质各向异性土体,推导出安全系数的功率计算表达式,基于强度折减理论获得最优的安全系数。研究结果表明：抗滑桩通过增强边坡的内部抵抗力,提高边坡安全系数。土体非均质各向异性表明边坡土体重要参数出现一定的增加或减少,这2个性质对边坡安全系数的影响不一致。边坡安全系数随非均质系数的增加而增加,随各向异性系数的增加而减少。通过与前人的研究成果对比,验证了本文计算方法与计算结果的正确性。将研究结果应用于实际边坡工程,研究了三维效应和桩加固作用对边坡安全系数的影响,获得了桩加固作用下边坡安全系数的分布规律,为类似的工程设计与施工提...     

故障树分析与危险源日志的结合

主要介绍故障树分析方法,并结合工作经验讲述如何将故障树分析结果与危险源日志进行对应链接,从而清晰、形象的为危险源的来源提供有力证据,规范项目技术风险管理。     

30t轴重电力机车转向架构架的静强度与疲劳强度分析及模态分析

依据UIC 615-4规程的有关内容对设计的30t轴重机车转向架构架强度进行校核分析,计算了转向架构架在超常工况和模拟运营工况下的载荷,采用Hypermesh软件对三维实体模型进行结构离散化,再利用ANSYS软件对转向架构架的静强度和疲劳强度以及模态进行分析。计算结果表明,该转向架构架能够满足车辆运营要求。     

运用功能的故障模式、影响、危害性分析以及故障树综合分析列车安全性

故障树分析(FTA)方法是对列车进行安全性分析的一种常用方法。将功能的故障模式、影响及危害性分析(FMECA)与FTA结合应用,首先进行功能FMECA,得出FTA的顶事件,再应用FTA从上至下进行演绎,两种方法相辅相成,使得列车安全性分析更为直观、易于理解。     

操作与支持危害分析方法在列车安全性分析中的应用

针对初步危害分析方法的不足,研究了如何将操作与支持危害分析方法用于列车安全性分析。分析工作的流程为确定分析对象,以建立任务列表,分析潜在隐患,进行风险评估并制定安全规范要求。以“列车出站”操作为实例,详细介绍了操作与支持危害分析方法的应用。     

车体地板局部模态及谐响应分析

文章以某一研发项目的车体为研究对象,运用ANSYS软件对仿真分析模型进行模态分析,得到了车体局部固有频率及振型。在模态分析的基础上,对变压器安装的两种方案进行了谐响应分析,并得到了不同频率载荷作用下的结构响应。     

胶轮导轨电车滚振试验台有限元分析

胶轮导轨电车滚振试验台是研究胶轮导轨电车轮轨关系的重要平台,激振单元是试验台的核心部件。以胶轮导轨电车滚动振动试验台的激振部分为研究对象,利用UG建立三维模型,并将其导入到ANSYS中进行有限元分析,分析试验台激振部分在最大载荷下的合位移、等效应力和等效应变的等值线云图,以及前5阶固有频率及其相应的振型。分析结果表明:伺服液压缸的存在可以提升试验台的结构特性;试验台的1阶固有频率远离激振频率;通过增加调整垫铁的数量可以提高系统的固有频率。分析验证试验台结构设计的合理性,分析数据为试验台结构的优化提供参考依据。     

单跨双线铁路曲线桥梁车桥耦合振动特性分析

为了研究单跨双线铁路曲线桥梁车桥耦合振动特性,建立车桥耦合振动模型,对列车通过单跨曲线桥(半径为600 m)内线和外线时,各板件的振动情况及影响最大的主频进行仿真计算,通过对比分析,得出与单跨直线桥的振动特性差异,为后期的单跨曲线桥结构减振处理及连续曲线桥梁(半径为600 m)研究提供理论参考。结果表明:相同条件下,顶板跨中结构位移方面,曲线桥(外线行驶)>曲线桥(内线行驶)>直线桥。顶板振动加速度方面,曲线桥(外线行驶)>曲线桥(内线行驶)>直线桥。但是在两侧板、底板振动加速度方面,曲线桥(内线行驶)>曲线桥(外线行驶)>直线桥。相比直线桥,曲线桥产生的低频振动更大,振动加速度对应的主频也较多,引起的低频噪声也更大。由于横向力的影响,桥梁结构稳定性还会受到一定的影响。     

东营黄河大桥大悬臂状态抗风计算

研究目的:东红公路东营黄河大桥位于山东省东营市,桥位地处黄河入海口,台风影响明显,因此风对结构的影响是设计需要关注的重点问题之一.通过对结构在自然风的作用下产生的内力、应力、变形及振动,并对桥梁在运营阶段的抗风能力进行分析,为工程抗风采取措施提供依据.研究结论:大跨预应力混凝土薄壁柔性墩刚构桥,处在风口和多遇台风时,风对结构的内力、应力、变形及振动的影响明显,尤其结构在龙卷风风荷载下大跨连续梁临时支墩抗扭强度不足,为此箱梁长悬臂施工力争安排在风速最小的季节内,并尽可能采取措施加强桥梁的横向刚度.     

平面环形薄板的扭转应力分析与应力

针对平面环形薄板受扭转(或剪切)时的载荷情况,在极坐标系中进行了应力计算,得出了非常简明的结论,并且应用ANSYS软件对该结论进行了校核.将空间环形薄板受相似载荷的情形下的应力分布与该空间问题简化为平面问题后的应力分布进行对比后得知,空间环形薄板的内轴面固定时应力也可采用该结论进行近似计算,从而极大地简化了应力计算工作.