陡崖块状危岩崩塌破坏时间的地震模型试验

危岩失稳崩塌是地震诱发的最严重的地质灾害之一,将造成巨大的灾害且难以预警。通过振动台模拟不同类型的地震荷载作用下块状危岩的失稳破坏,研究陡崖危岩体的破坏性质。利用高速摄影机记录危岩群发生失稳的过程,研究失稳破坏模式,发现危岩群的潜在破坏性。采用控制变量法比对各组试验数据,分析危岩块底边长、高宽比、节理倾角3个因素在不同地震荷载作用下对危岩群失稳破坏时间的影响。针对危岩群崩塌破坏时间的试验研究,以期实现对崩塌灾害进行评估、控制和采取应急措施的目的。     

拉剪倾倒型危岩失稳影响因素研究

运用断裂力学分析危岩中的倾倒变形破坏,基于岩石拉剪断裂试验,研究裂纹在载荷作用下起裂、扩展规律,探索断裂过程中裂纹的扩展行为,并探讨裂纹长度、宽度、倾角与荷载位置对危岩失稳模式与稳定性的影响。以重庆万州太白岩危岩为例,利用有限元软件ANSYS计算不同裂纹条件下裂纹尖端的应力状态,并讨论其与联合断裂应力强度因子的关系,模拟裂纹扩展的动态过程。结果表明,拉剪倾倒型危岩在受力破坏过程中,裂纹尖端出现拉应力集中,危岩的开裂从张拉破坏开始,下部出现压剪破坏,危岩稳定性的影响因子敏感性从大到小依次为:荷载位置、裂纹长度、裂纹倾角、裂纹宽度。     

卧罐爆炸初始和二次碎片的特征及对立罐前壁和球罐支柱的危害性

卧罐爆炸产生的碎片具有很强的破坏性,可能导致相邻储罐的破坏,进而引发多米诺效应。因此,研究储罐爆炸产生的初始及二次碎片是非常重要的。将碎片分为爆炸罐体自身和储罐附件在内的初始碎片以及爆炸荷载作用下周边设施破碎所形成的二次碎片,针对初始及二次碎片的数量、质量以及抛射速度建立概率分布模型,利用LS-DYNA软件对初始与二次碎片在不同速度下撞击立罐前壁的过程进行数值模拟研究,最后模拟分析爆炸碎片撞击不同尺寸球罐支柱的过程。结果表明:卧罐爆炸初始碎片数量在统计区间[1,15]内均服从离散指数分布,当碎片的撞击速度较低时,带有长、宽、高的立方体合金钢材料小型罐体碎片的破坏性最大。而当碎片的撞击速度较高时,球体附件碎片贯穿罐壁后罐壁的内能最高,应力分布最广。在本模拟实验中,不同尺寸球罐支柱在小型爆炸碎片撞击作用下均未发生失稳坍塌现象。     

下部溶洞对抗滑桩的稳定性影响试验研究

随着中国在岩溶地区边(滑)坡治理工程的广泛开展,岩溶地区抗滑桩的稳定性问题日趋突出。基于相似模型理论进行无溶洞和下部有溶洞两个室内模型试验,对下部存在溶洞时的抗滑桩受力和变形破坏进行研究,获得的研究结论如下:在破坏荷载作用下,模型发生脆性断裂,初始裂纹的产生位置向溶洞方向偏移,溶洞的存在影响裂纹初始产生位置;无溶洞模型抗滑桩水平极限承载力约为下部有溶洞模型的1.75倍,溶洞的存在显著降低了抗滑桩的稳定性;下部有溶洞时影响桩底应变场的分布,与无溶洞模型相比,同等荷载条件下,下部溶洞存在时桩底均为拉应变,更容易使抗滑桩发生失稳破坏;两个模型在加载过程中随着荷载的逐级增加声发射现象逐渐频繁,模型内部产生裂纹并逐步贯通,最终使模型发生脆性断裂。     

大跨度矩形巷道围岩失稳破坏机制及数值模拟

巷道围岩的失稳破坏是资源开采阶段面临的重要问题。首先,对巷道围岩失稳机制进行了理论分析,探究巷道稳定性的主要因素,并基于ANSYS/LS-DYNA仿真平台对不同跨度巷道（4 、6 、8 、10 m）进行动静荷载耦合响应数值模拟分析。结果表明：当巷道埋深、底板梁厚度等因素一定时,巷道跨度是影响巷道围岩失稳的主要因素。巷道围岩在初始静应力场作用时,第一主应力随着跨度的增加呈现逐渐增大的趋势;跨度的增加（10 m）会使巷道围岩x和y方向的应力发生突增现象,均在巷道底板处有相对较大的拉应力。巷道跨度的增大,导致左右两帮的移近量有所增加;顶板下沉和底板隆起的程度显著增加,加剧巷道失稳破坏风险。在静动荷载耦合作用下,巷道围岩发生失稳破坏,破坏程度随跨度的增加而增加。     

基于正交试验的岩质边坡动力稳定性分析

在通过实地调研5.12大地震后汶川震区附近道路沿线的边坡失稳与地形地貌关系的基础上,总结地震引起的边坡失稳在该区域分布以沿河流水系呈线状分布;地震引发的滑坡多集中在坡度20°～50°范围的边坡上,开始滑动的位置大多发育在边坡的中上部。采用FLAC3D方法建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质边坡三维数值模型,以永久位移作为评价指标,在对四川5.12汶川MS8.0大地震中理县地震台实测地震波校正的基础上,对该岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性进行数值模拟。计算结果表明:该岩质边坡在地震荷载作用下并未出现明显的拉应力区,主要以压-剪破坏模式为主。同时,采用正交试验设计方法,对该段边坡动力稳定性进行敏感性分析,敏感性由大到小的顺序为:坡比,水平地震加速度,竖直地震加速度,摩擦角,黏聚力。     

可缩性井壁接头的竖向稳定性研究

当作用在井壁上的竖向附加力达到一定值时,可缩性井壁接头便产生压缩变形,使积聚在井壁内的竖向应力得以释放,从而可防止井壁破坏。采用ANSYS有限元软件对祁南二矿箕斗井的可缩性井壁接头竖向稳定性进行计算分析,即接头的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。计算结果表明:可缩性井壁接头发生竖向失稳的临界荷载为24.42 MPa,而其竖向极限承载力为20.30MPa,由此可见该可缩性井壁接头不会发生竖向失稳破坏,竖向极限承载力即为设计计算的控制荷载。     

大型储罐地震作用下罐壁抗失稳可靠度分析

大型储罐在地震作用下的典型破坏形式是"象足"屈曲破坏,而轴向压应力是"象足"屈曲破坏的主要因素。结合实际工程情况,运用大型通用有限元分析软件Adina对大型储罐在不同地震烈度、储液深度下的罐壁轴向压应力进行地震作用下的数值模拟,并运用可靠性分析的JC法,分析大型储罐不同储液深度、不同地震烈度下的罐壁抗失稳可靠度情况。结果表明:在同一地震烈度下,随着储罐储液深度的增加,储罐罐壁的轴向压应力将随之增大;大型储罐同一地震烈度下储液深度越大,罐壁轴向抗失稳可靠度越低;在实际工程设计中应该首先进行工程场地地震安全性评价,尽可能避开地震带。     

黄土斜坡变形失稳破坏特征的振动台模型试验

基于低含水率黄土纯土层、低坡角斜坡、1∶25相似比的振动台模型试验,研究了黄土斜坡在地震作用下的变形发生和失稳破坏过程及其加速度和应力响应特征,对典型黄土斜坡强震失稳机制进行了探讨.试验表明:黄土斜坡对输入地震波存在着明显的临空面放大效应以及垂直放大效应;在烈度为VII度的地震荷载作用下,斜坡模型在其坡顶前缘处发生了最初的张性裂缝,随着地震强度的增加,斜坡顶部的张性裂缝逐渐由前缘向后缘推进,最终形成一系列的永久性张性破坏;在烈度为IX度的地震作用下,模型顶部出现了明显的震陷,呈现出典型的震陷型滑坡的特点.     

大悬挑预应力空间结构动力稳定分析——以贵阳奥体中心体育场为例

对贵阳奥体中心体育场大悬挑预应力钢屋盖进行地震作用下的动力稳定性进行分析.考虑了χ向地震、y向地震、z向地震和χ y z三向耦合四种情况,计及了结构几何非线性影响.分析发现水平纵向的动力失稳荷载与水平径向的动力失稳荷载相比降低显著.在竖向地震作用下结构的失稳荷载比水平纵向地震作用时的失稳荷载有所增加.在三向地震作用下,...     

架空碟形空间结构风场数值模拟和抗风优化

基于计算流体动力学方法,利用FLUENT软件对架空碟形空间结构的风场绕流特性和表面风压分布进行数值模拟,获得不同风向角下结构风压分布,分析了支撑柱高度、上碟面和下碟面矢跨比对风载体型系数分布和结构风致整体合力的影响.结果表明,支撑柱高度的选择既要有利于空气泄流,又要防止因高度过高引起风致整体合力的增大.研究发现,随着上下碟面矢跨比增加,迎风面正风压显著增大,背风面涡旋作用更加明显,结构风致整体合力呈增大趋势,碟面扁平化可明显改善结构抗风特性.给出的架空碟形空间结构抗风优化建议,可为该类结构抗风设计提供参考.     

输电塔-线体系的风致动力稳定

结合增量动力分析法和弧长法有限元分析了安徽某输电塔-导地线结构的风致动力稳定,通过杆塔顶侧移比、底层受压侧主材应力和导线挂线点反力、张力和振幅的变化规律分析了塔-线相互作用及结构动力失稳前、后的受力特征。根据非线性静力与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不水平档距塔-线结构动力失稳临界平均风速。研究结果表明,塔-线结构动力失稳过程主要为杆塔挂线点杆件屈服、塔身底部受压侧主材屈服、塔顶侧移比增大、塔底主材压屈;随着水平档距增加,塔顶侧移比增大,挂线点反力增大,导地线张力减小,导地线振幅增大,动力失稳临界平均风速减小;输电塔的风致稳定性设计应考虑动力效应及塔-线相互作用的影响。     

特高压单柱拉线塔的静力稳定性分析

拉线塔在地广人稀的地区具有性价比优势,对于特高压拉线塔,受到的载荷变大,结构尺寸也变大,需要进行稳定性的分析。针对特高压单柱拉线塔的静力稳定性问题,建立拉线的分析模型,定义并推导出拉线的等效弹性模量以及拉线临界初应力的公式,将拉线塔的主柱简化成顶端为弹簧铰支座、底端为固定铰支座的压杆,推导出弹簧的弹性刚度与主柱的计算长度系数的公式;研究了不同风荷载以及不同拉线初始预应力的情况下计算长度系数的变化规律。研究结果表明：在拉线预应力保持不变的条件下,风速越大,计算长度系数越大;在风速保持一定的条件下,拉线的初始预应力越大,计算长度系数越小;预应力超过临界初应力时,主柱的计算长度系数不再减小且恒为1。可见将拉线的初始预应力设置为大于等于临界初应力可提高拉线塔的稳定性,拉线的临界初应力可以作为实际施工的参考。     

钢制储液罐的Lyapunov特征指数及弹性动力失稳

为全面评估钢制储液罐在地震激励下的动力稳定性能,由压力-位移格式的流固耦合模型建立等效动力扰动方程,采用时变几何刚度矩阵参数化结构域抗力,修正广义扰动变量并实时调整向量模长,进而步进求解动态Lyapunov特征指数,分别在简谐地面加速度与地震激励下对某10万m3油罐进行动力稳定分析.结果表明:上述Lyapunov方法确定的动力不稳定域与Floquet方法基本一致;Lyapunov方法与B-R准则法计算的临界地震动峰值存在10%左右的最大相对误差;抗风圈有助于抑制动力不稳定域并提高临界地震动峰值.上述Lyapunov方法适用于二阶动力系统,可考虑地震持时影响且不限制地震波特性,大幅降低了动力稳定分析的计算成本并能满足工程应用精度.     

双柱悬索拉线塔塔柱参数共振研究

双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下会出现动力失稳现象,准确评估它的动力稳定性对输电线路的安全性具有重要意义。本文先根据双柱悬索拉线塔塔柱的受力特点,将其简化为下端铰支、上端弹性支撑的等截面柱;接着运用Hamilton原理建立偏微分运动方程,并通过Galerkin方法将其分解为常微分方程,然后根据鲍洛金提供的方法建立临界频率方程,从而得到塔柱的主要动力不稳定域;最后从实际工程中选取双柱悬索拉线塔进行算例分析,结果表明此算例中的塔柱不存在参数共振现象。     

无力矩顶油罐的抗震分析

计算分析无力矩油罐在强烈地震时的安全度,采用Housner简化计算方法验算油罐的稳定性,综合考虑液体静压荷载、水平地震荷载及由垂直地震加速度引起的罐体和液体压力增值,对无力矩顶油罐进行罐体抗震的稳定验算、强度验算及油罐上部节点强度验算.通过算例测定,现行标准不能使油罐在强烈地震时有可靠的稳定性,应对无力矩顶油罐增加相应措施才能达到抗震要求.     

连体位置及刚度变化对双塔楼地震响应的影响

双塔楼连体结构中的连接体使得原来彼此独立的单体变成了整体,结构的动力特性和抗震性能发生了很大变化。文章建立一对称双塔楼连体结构的空间模型,然后通过变化连体的位置和刚度,并用有限元分析软件SAP2000进行地震反应的线性时程分析,研究连体对结构的基本自振周期、顶层位移、基底剪力的影响,最后比较分析结果得出连体最优的位置及刚度。     

高耸结构振动控制模拟塔设计

介绍了高耸结构振动控制模拟塔的设计方案和模拟范围,利用塔的自振周期的可调性给出调节办法．确定了模拟地震波的施加办法及风荷载作用的模拟办法,阐述了对塔下基础、运动块（平台）和安全锁定系统的处理方法．