吸力贯入式板锚锚眼位置优化的宏单元分析

为确定吸力贯入式板锚锚眼最优位置,建立了预测SEPLA旋转上拔过程的宏单元模型,在Matlab下编制了相应的计算程序,分析了板锚锚眼切向偏心、法向偏心和泥面角对SEPLA的埋深损失、承载力及板锚旋转角的影响.结果表明:随着切向偏心比增加,板锚的旋转角和锚眼角近似线性增大,板锚埋深损失先减小后增加;随着切向偏心比增加,锚链作用线与板锚平面之间的夹角逐渐减小,这不利于发挥板锚的承载作用.随着法向偏心比增加,旋转角减小,且减小速率逐渐趋缓,当法向偏心比为0.6时,再增加法向偏心比,旋转角基本不变,锚链拉力方向与板锚近似垂直,有利于板锚承载;随着法向偏心比增加,板锚承载力系数增加,但增加速率逐渐趋缓.当板锚的法向偏心比为0.6后,承载力系数基本不再增长;随着泥面角增加,板锚的埋深损失、旋转角和锚眼角都增加,但锚链作用线与板锚的夹角不变,板锚的承载能力也基本不变;SEPLA板锚的切向偏心比不宜超过0.1~0.2,法向偏心比宜为0.6,泥面角宜为30°.     

饱和黏土中倾斜圆形锚板承载力分析

采用三维弹塑性有限元方法计算并比较了均质饱和黏土中圆形锚板在不同埋深和上拔倾角下的承载力,阐明了埋深和倾角对锚板承载力的影响,并给出了倾斜圆形锚板承载力的简单计算公式.研究表明,倾角对浅埋锚板的承载力影响较大,当锚板处于深埋状态(大于7D),倾角对承载力的影响可以忽略;锚板承载力随埋深的增加而增加,当锚板埋深超过7D,锚板承载力不再变化;对于浅埋锚板,锚板边缘附近的应力要比其他部位高很多,这对工程设计非常重要;土的相对重量是影响锚板周围土体的流动机制和锚土分离的重要因素,当其介于5～7时,锚板与土将会分离.     

砂土中水平锚板抗拔特性试验研究

运用改装的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔特性进行系统的试验研究。分析不同砂土密实度条件下锚板抗拔力和位移的关系曲线特征,研究不同埋深比下抗拔力、破坏系数和破坏位移的变化规律,并根据破坏力与破坏位移随埋深比的变化趋势得到不同密实状态下的临界埋深比。研究结果表明:砂土密实度对锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,并显著减小锚板的位移变形;增加锚板的埋置深度同样可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深比的限制,临界埋深比随密度增加有增大的趋势。以上试验结果可为建立锚板上拔预测模型提供参考依据。     

法向承力锚极限抗拔力影响因素的二维有限元分析

法向承力锚(VLA)是一种新型深海工程系泊基础,锚板的极限抗拔力是反映其工作性能的主要指标.基于假设海底软黏土为符合Mises屈服准则的理想弹塑性材料以及锚板为一刚性体,采用大型有限元软件ABAQUS建立二维有限元模型,利用接触对模拟锚板与周围土体间的相互作用.从锚板粗糙程度、埋置深度、埋置角度、宽厚比以及荷载作用位置等多角度研究影响VLA极限抗拔力的因素及其影响规律.结果表明:当锚板埋深较小时,法向承载力系数随着锚板埋深和埋置角度增加而逐渐增大;当法向荷载作用在锚板形心处时其法向承载力系数大于法向荷载作用在非形心处时的法向承载力系数.     

黄土中联合板索基础的抗拔承载力变化规律及其影响因素

 假设黄土为符合Mohr-Coulomb 屈服准则的理想弹塑性材料且锚板为刚性体, 采用有限差分模拟软件FLAC^3D建立三维数值模型, 利用接触面单元分析联合板索基础锚板上拔过程中黄土变形破坏机理, 研究了锚板抗拔承载力的变化规律及其影响因素。结果表明, 锚板的抗拔承载力随着锚板埋置深度的增加呈现近似线性增大, 但当埋深超过临界深度时锚板抗拔承载力趋于定值;增大锚板面积能够提高总承载力, 但单位面积承载力会下降;相同面积条件下, 圆形锚板抗拔承载力最大, 方形锚板次之, 矩形锚板抗拔承载力随着长宽比的增大而逐渐减小;锚板抗拔承载力随土体抗剪强度的增大而增大, 提升地基土体的抗剪强度指标(特别是黏聚力), 能够有效提高联合板索基础的抗拔承载力。     

临坡抗拔条形锚板破坏模式及 极限承载力上限分析与试验验证

考虑土体材料的非线性特征,用非线性强度准则及其关联流动法则构造临坡条形锚板上拔时的机动许可速度场,并基于上限定理导出其曲线型破坏模式及抗拔承载力上限解.此后,借助DIC图像关联技术开展了一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验,得到了不同边坡角度及不同临坡比情况下条形锚板的抗拔承载力及上方土体破裂面发展模式.对比结果表明,临坡条形锚板的抗拔承载力与本文上限解计算结果误差在13％以内,土体破裂面模式也基本吻合,从而验证了本文理论解的合理性.最后,对抗拔条形锚板的临界临坡比进行了探讨,分析结果表明临界临坡比随埋置深度和初始黏聚力的增大而增大,随单轴抗拉强度的增大而减小.     

再生块体混凝土板的冲切性能试验研究

开展了8块再生块体混凝土板的冲切试验,探讨了废旧混凝土块体、配筋率、板厚、板跨等参数对板冲切性能的影响,考察了不同规范预测再生块体混凝土板冲切承载力的有效性,建议给出了相应的修正系数.结果表明:当废旧混凝土强度低于新混凝土时,再生块体混凝土板的初始刚度与常规混凝土板几乎相同,但冲切承载力略有降低;配筋率和冲跨比保持不变时,为提高板的冲切承载力,增大板厚远比减小板跨(即减小柱距)更为有效;在板的冲切承载力计算中,合理考虑配筋的影响是十分必要的,冲跨比较小时现行规范的冲切承载力计算公式有待进一步完善;为使再生块体混凝土板的冲切承载力预测结果具有与常规混凝土板相似的安全性,建议对前者乘以0.95的修正系数.     

正常固结黏土中圆形锚板抗拔承载力

以往对吸力沉箱锚板的抗拔承载力研究多集中在均质土中,并且很少考虑安装过程对承载力的影响．为此采用弹塑性大变形有限元法研究了该类锚板在正常固结黏土中的承载力,并考虑了安装过程对承载力的影响．在大变形分析中采用了RITSS技术,从而可以模拟锚板在土中的大位移过程．研究结果表明,在土体强度梯度k〉0．5kPa／m时,锚板底部与土体可以分开情况得到的承载力系数要低于不可分开情况下的承载力系数．锚板与土分离的条件与均质土中的分离条件基本相同．考虑安装过程得到的承载力要低于预置锚板的承载力．     

均质黏土中平板锚抗拔承载力研究

采用Abaqus软件中CEL技术对平板锚在均质黏土中的抗拔特性进行大变形有限元分析(LDFE).通过比较大变形有限元分析(LDFE)结果与离心机试验数据、解析解和数值计算结果,发现具有良好的一致性.通过研究不同参数下平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力,分析平板锚埋置深度,长宽比和土体刚度的影响.分析平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力可以发现:1)平板锚的抗拔承载力会随着埋置深度的增加而增加,并在达到临界深度之后保持稳定;2)平板锚的抗拔承载力随土体刚度的增加而增大,随着长宽比的增加而减小;3)当平板锚预埋深度达到一定深度时,可以观察到合理的土体流动破坏机理,相应的拔出承载力趋于稳定.     

非线性破坏准则下法向受力条形浅锚抗拔力上限计算方法

在上限定理、相关联流动法则基础上,根据非线性破坏准则对法向受力条形浅锚极限抗拔力上限进行计算,其方法是:通过"切线法"引进变量,把锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限抗拔力的目标函数与约束条件;基于MATLAB软件平台,利用"序列二次规划算法"对该问题进行优化求解.计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,计算结果与实际结果相符;非线性参数对锚板的极限抗拔力有重要影响,对非线性岩土体进行线性简化不利于正确评价抗拔基础的承载性能,恰当引入岩土体破坏准则的非线性更加符合工程实际;提高岩土抗剪强度,加大锚板埋深,提高锚板板面粗糙度和锚板倾斜埋置均有利于提高法向受力浅埋条锚基础抗拔承载力.     

新建隧道对拟建平行隧道地层变形影响系数的确定

基于Mindlin及Loganathan解,给出正截面附加推力、盾壳摩擦力和土体损失这三个主要影响因素下新建隧道对拟建平行隧道地层变形影响系数的计算公式,并以北京典型地层为例进行分析.结果表明:正截面附加推力影响系数及盾壳摩擦力影响系数随着隧道间距和隧道埋深的增大而减小,两者最大值点随隧道埋深每增加10 m,其位置距开挖面增加1倍洞径,即6 m;土体损失影响系数随着隧道间距的增大而减小.研究结果可为类似工程提供借鉴及参考.     

偏心率对钢管轻集料混凝土受压性能的影响

为了研究钢管轻集料混凝土构件偏心受压状态下的受力性能特征,对长细比为12,28,56等共54根不同偏心率的钢管轻集料混凝土偏心受压柱的试验结果进行了分析.通过构件的荷载、挠度、应力和应变等特征曲线,研究了构件破坏的过程特征,分析了偏心率对受压性能的影响机理.试验结果表明:偏心率越大,钢管轻集料混凝土构件的纵向应变发展越快;在破坏时,截面受压区高度随着偏心率的增大而减小,中和轴逐渐向偏心一侧移动;钢管轻集料混凝土的承载力随着偏心率的增大而减小,延性随着偏心率的增大而增大;偏心与稳定对钢管轻集料混凝土的承载力影响相互独立,其承载力折减系数可以由偏心折减系数乘以稳定系数得到.基于以上分析,给出了钢管轻集料混凝土的偏心折减系数计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

装配式钢牛腿,因其结构简单、安装方便、使用安全得到广泛肯定.针对一种新型装配式钢牛腿开展研究.考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验.测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系.结果 表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征.牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度.从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中.连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大地提高节点的承载能力.钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大.节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差.     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

基于模型试验的齿坎型重力锚抗滑机制

为了探究齿坎型重力式锚碇的承载特性与抗滑机制,依托贵州省牂牁江特大桥纳雍岸重力式锚碇工程,开展了相同试验条件下平底锚碇1/4埋深、齿坎锚碇1/4埋深、平底锚碇半埋深及齿坎锚碇半埋深四种工况的室内物理模型试验,并对各工况锚碇位移-荷载曲线、锚碇-地基接触应力、地基应变及地基宏观变形破坏特征进行分析。结果表明：四种工况锚碇模型的极限承载力分别为3P（平底1/4埋深）、4P（齿坎1/4埋深）、7P（平底半埋深）和8P（齿坎半埋深）;同种型式锚碇模型增大埋深可以显著提升锚碇的承载能力,同等埋深条件下齿坎型重力式锚碇承载性能要优于平底重力式锚碇;齿坎构造能够充分调动地基联合承载;基于地基的宏观变形破坏特征将其变形破坏过程划分为无裂隙、裂隙初现、裂隙发展以及破坏四个阶段;对齿坎型重力式锚碇承力过程进行了力学分析,得出齿坎构造力学特性较好,对限制锚碇变位和提高锚碇承载能力作用明显。     

考虑楼板作用的RC框架压膜机制 抗倒塌承载力分析

为研究考虑楼板作用后钢筋混凝土框架结构的压膜机制抗连续倒塌性能,利用SAP2000建立了框架梁板子结构连续倒塌有限元分析模型,通过已有的12个抗连续倒塌试验验证了分析模型的准确性和合理性.在此基础上,通过定义考虑楼板作用后压膜机制抗连续倒塌承载力提高系数,研究了混凝土强度、楼板厚度及配筋率等参数对承载力提高系数的影响规律.结果表明:考虑楼板作用后,结构的抗倒塌承载力将显著提高,增大靠近边柱梁端的压拱效应,减小承载力再次上升时的位移.承载力提高系数随着混凝土强度等级、板的长宽比、梁底配筋率、梁高的增大而显著增加;承载力提高系数随着楼板厚度、板顶配筋率、板底配筋率、梁顶配筋率的增加而减小.     

锚碇沉井基础下沉稳定性分析

基于可靠度理论,通过对基桩极限状态方程的分析,得到了基桩极限承载力影响因素。将这一理论运用到大型锚碇沉井下沉施工的稳定性之中,得到了衡量沉井下沉稳定性的三个指标,抗滑动稳定系数,抗倾覆稳定安全系数和下沉稳定系数。以鹦鹉洲长江大桥北锚碇沉井施工为例,通过对鹦鹉洲长江大桥北锚碇沉井不同工况,不同接高阶段、不同下沉阶段中下沉稳定系数的分析可知：同一工况、同一下沉周期内,随着接高次数的增加,稳定系数逐渐增大;同一工况下,稳定系数随着下沉次数的增多而逐渐减小;不同工况中,全截面稳定系数最低。在今后类似锚碇沉井的下沉施工中可采用下沉稳定系数对沉井下沉稳定性加以分析控制。     

组合荷载作用下平板锚承载能力的数值预测

为预测组合荷载作用下平板锚的承载力,假设锚-土之间不脱离,在ABAQUS下建立了法向力、切向力和弯矩共同作用的平板锚运动变形数值模型。与极限理论解对比,证明了上述数值模型的正确,并利用其计算了法向力、切向力和弯矩组合荷载作用下板锚的极限承载力,利用Murff模型拟合了组合荷载作用下板锚的极限承载力包络面。结果表明,Murff模型能较好地拟合组合荷载作用下板锚的极限承载力包络面。     

地基中混凝土板隔振性能试验分析

为探究将混凝土板埋置在振源下或需隔振位置下这两种布置方式的隔振效果,本文采取试验研究的方法,测试了有无隔振措施时地表的加速度值,并通过两者加速度比值来衡量隔振效果。结果表明：混凝土板的埋深变化对隔振效果有较大影响,振源下混凝土板埋深参数为0.038时隔振效果显著,增大至0.153后隔振效果明显下降;隔振位置下板的埋深参数从0.019增加至0.076后板上方区域加速度比值明显增大。增大板的宽度有益于隔振,振源下板宽度参数从0.23提高至0.46后隔振效果得到了改善;同样隔振位置下板宽度参数从0.11增加至0.34后板上方振动明显减弱。增加板厚有利于隔振,但小幅度增加板厚对提高隔振效果作用不显著。此外还发现在不改变板总厚度的情况下,换用双层板的隔振效果比使用单层板要差,且双层板层间距的增大会使隔振效果变差。试验中存在当振源高频振动时隔振区内加速度比值较大的现象。由于将板埋置在振源下效果更好,本文进一步通过正交试验探究了振源下混凝土板隔振效果最优的尺寸及埋深。     

带肋板尾缘开缝叶片内的流动传热性能研究

针对燃气透平带肋板的尾缘开缝叶片,采用RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程求解结合SST γ-Re_θ转换模型数值方法,研究了3种来流湍流度、3种来流雷诺数和3种冷气质量流量比条件下叶片和尾缘开缝区域的流动传热性能,并与无肋板开缝叶片进行了对比,利用实验数据考核了数值方法的有效性。计算结果表明:随着来流湍流度的增大,带肋板的尾缘开缝叶片表面传热系数逐渐增大,开缝壁面的传热系数基本不变,能量损失系数和总压损失系数随之增加;在相同来流湍流度时,增加来流雷诺数可降低损失;增大冷气质量流量比对叶片表面的传热系数影响很小,但可显著提升开缝壁面的传热系数;与无肋板的开缝叶片相比,带肋板的尾缘开缝叶片表面的传热系数和压力系数更低,开缝壁面换热系数更高;当Re为2.0×10~6时,带肋板的开缝壁面平均换热系数比无肋板时的高14.46%,来流雷诺数分别为0.5×10~6、1.0×10~6、2.0×10~6时,相比无肋板开缝叶片,带肋板尾缘开缝叶片的能量损失系数分别增加了3.75%、5.91%、6.75%,总压损失系数分别降低了3.4%、3.37%、2.06%。