钻孔灌注桩桩头静态破碎原理与裂纹发展机理

静态破碎技术近年来在混凝土构筑物的拆除中得到了广泛应用,将该技术应用于钻孔灌注桩桩头的破除是一种新的破除方案,可以避免粉尘和噪音污染。为了分析桩头静态破碎过程中的应力分布和裂纹发展规律,利用RFPA^2D软件建立了桩头裂纹发展数值计算模型,得到了一些重要结论。研究结果表明：静态破碎是一个持续发展过程,当膨胀压达到混凝土抗拉强度,裂纹开始产生,随着膨胀压的增大,在尖端应力的作用下,裂纹得以继续发展;当膨胀孔直径为40mm时,在灌注破碎剂大约7h后膨胀压达到20MPa,混凝土开始产生裂纹;膨胀孔裂纹大致呈两条或三条形式发展,一条伸向最小抵抗线方向,其余指向相邻膨胀孔;直径为600mm和800mm的桩头在应力场分布和裂纹发展模式上差异不大。     

大断面隧道楔形掏槽孔布设优化研究与应用

为探明楔形掏槽孔倾斜角度对大断面隧道爆破效果的影响规律,以铜安高速巴岳山隧道为工程背景,结合楔形掏槽爆破破岩理论,借助力学实验获取岩体参数,建立不同倾斜角度的楔形掏模型,从应力波传播、围岩动态损伤和槽腔演化角度三个方面分析楔形掏槽孔倾斜角度对爆破效果的影响规律,提出Ⅲ围岩的最佳楔形掏槽孔布设角度。结果表明：60°布孔方式有效应力最大;70°布孔方式围岩损伤区域略大约60°,但60°布孔方式孔底围岩损伤区域最为平整;60°布孔方式的槽腔体积最大,水平方向最大尺寸约为2.18m,垂直方向约为1.68m;现场试验炮孔平均利用率为86.74%,炸药单耗量降低了0.02kg/m3。综上所述,Ⅲ级围岩掏槽孔的最优布设角度为60°。     

基于数值模拟的径向井压裂布孔方案

目前多径向井压裂的裂缝形态尚无合适的评价指标,缺乏针布孔方案设计的理论依据,限制了该技术的发展。结合某低渗稠油油藏实际参数相应的地层模型,分析不同布孔方案下裂缝形态的变化规律,并提出"最大缝控面积"理论作为布孔方案优化的依据;在明确裂缝形态的基础上进行产能模拟,并对"最大缝控面积"理论进行验证。结果表明,多径向井压裂可形成沿各径向井扩展的主裂缝;多径向井应沿水平最大主应力方向对称布孔,且在水平面内应均匀分布;优化后的布孔方案为四径向井所形成的裂缝正交且与水平最大主应力方向呈45°夹角。研究结论为现场径向井压裂联合蒸汽吞吐技术开采低渗稠油油藏提供理论依据,对该技术的推广应用具有重要的指导意义。     

水泥路面板底脱空注浆布孔方案设计及注浆压力计算方法

为了从理论上分析水泥混凝土路面板底脱空注浆加固的压力控制及布孔方式,以劈裂注浆压力及扩散半径的理论公式为基础,假设浆液在土体裂缝中的流动符合达西定律,劈裂注浆形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度,推导出水泥混凝土路面板脱空注浆时两孔、三孔、四孔和五孔注浆布置方案在注浆加固的布孔方式下注浆压力设计计算方法.研究结果表明:理论计算结果与实测结果较接近,证明了计算方法的合理性,理论分析的结果可为工程应用提供可靠依据.     

水泥混凝土路面板底脱空注浆试验

为提高板底脱空注浆的效果并优化施工工艺,研究了板底脱空注浆加固的机理,进行了2孔、3孔、4孔、5孔注浆的注浆压力现场试验及单次注浆和不同间歇时间下的二次注浆的对比试验.在试验结果的基础上,对不同注浆布孔方案下注浆压力及间歇时间对第二次注浆的压力的影响规律进行了分析.研究结果表明,随着布孔数量的增多,平均注浆压力将减小;对跑浆严重的板块应采取二次注浆,两次注浆时间间隔以6h为宜;对连续注浆板采用2孔注浆,单块裂缝板采用3孔注浆,单块注浆板采用4孔注浆来代替5孔注浆方案.     

插装阀块表面元件布局的参数化设计及布孔优化

为了提高插装阀块的设计效率和工艺合理性,提出采用参数化设计方法获得表面液压元件布局和启发式布孔算法优化内部孔道连通顺序。通过建立二通插装阀孔及常用液压元件安装面的设计特征库,结合工程经验实现插装阀块的参数化表面元件布局。基于工程规则提出了内部孔道连通设计及其布孔顺序优化的启发式布孔算法,实现了插装阀块内部孔道的高效连通、顺序优化和设计校核。工程实例表明,孔道路径总长减少68.1%,工艺孔数量减少37.5%。     

砂岩单轴压缩与劈裂破坏过程的损伤研究

在对赵固矿煤层顶板砂岩进行单轴压缩试验的基础上,结合颗粒流程序获得砂岩细观力学参数并采用编制的fish程序进行了单轴压缩和巴西劈裂试验,研究砂岩在压缩和劈裂破坏过程中的损伤演化机制。得到如下结论:压缩破坏在主控破裂面上接触力集中传递,在损伤区接触力向临近岩体转移,劈裂破坏中接触力在劈裂方向由圆盘边缘向内扩散,垂直劈裂方向由圆盘中心向边缘逐渐减小;压缩破坏砂岩损伤发展经历弥散分布、聚集成核、形成局部裂隙和宏观裂纹贯通失稳4个阶段;劈裂破坏中损伤分布在劈裂径向一定宽度范围内,微裂纹从受力复杂的圆盘边缘萌生沿着径向不断发展并突然贯通。     

高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

多处损伤含孔结构随机裂纹扩展寿命预测

首先基于LY12CZ铝合金平板的中心裂纹扩展速率试验,考虑裂纹扩展速率的随机性,采用三参数对数正态分布表征Paris公式参数的分布特性,建立了LY12CZ随机裂纹扩展分析方法。利用Monte-Carlo法模拟裂纹扩展的随机性,进一步建立了多处损伤(multiple site damage, MSD)含孔结构随机裂纹扩展寿命预测模型,并将模型程序化。通过算例验证分析,该模型能够较准确预测多处损伤含孔结构裂纹扩展寿命,得到结构的失效概率,为含孔结构的MSD评估提供有效的工程分析方法。     

孔中钢筋位置对开孔板连接件受力性能的影响

孔中带贯穿钢筋的开孔板连接件的基本力学性能指标是基于钢筋位于孔中心这种状态得到的.由于实际施工中钢筋位置会偏离孔中心,所以以开孔板连接件孔中钢筋位置为变化参数进行了9组共27个试件的推出试验,研究了孔中钢筋位置变化对开孔板连接件基本力学性能的影响.试验结果表明,孔中钢筋位置变化对开孔板连接件的承载力有一定的影响,但不显著;对开孔板连接件的延性和刚度影响较大.根据不同受力状态提出了开孔板连接件的抗剪刚度计算表达式.     

基础环式风机基础周期荷载损伤特征分析

基础环式风机基础的损伤累积破坏影响风力机系统的安全运行。针对基础环式风机运行过程中基础混凝土损伤问题,以内蒙古某49.5MW风电场为例,利用ABAQUS有限元软件建立风机基础混凝土损伤模型,对比分析了静力荷载工况与周期性荷载工况下基础混凝土损伤变化规律。结果表明：静力荷载工况下,基础主要产生拉伸损伤,受压性能稳定,钢筋骨架未达到极限状态;相较于静力荷载,在周期性荷载作用下,拉伸损伤区域增大3倍,竖向扩展增加3倍,压缩损伤面积扩展2倍,位移量增加1.6倍,钢筋应力增大0.5倍,有助于解释周期性荷载作用下基础的损伤行为。     

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点。结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差。数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考。     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

局部冲坑对导管架刚度影响的模型试验

采用缩尺4桩导管架风机模型试验研究冲坑对导管架刚度的影响。通过控制导管架基桩冲坑出现顺序及不同冲坑深度模拟冲刷过程,研究静力荷载作用下局部冲坑对导管架基础刚度、内力分配规律的影响以及冲坑分布、冲坑深度、冲坑出现顺序、冲坑坡度对导管架共振频率的影响。结果表明：荷载较小时,1.5D(D为桩径)深度以内的局部冲坑对导管架静刚度的影响较小,但冲坑对静刚度的影响随荷载增加而逐渐增大;当冲坑深度大于1D时,导管架共振频率开始出现下降趋势,此时任意基桩再出现更深冲坑都会引起共振频率的较大下降;当局部冲坑深度分别为1.5D和2D时,风机共振频率分别下降约3.2%和6.3%;当冲坑形状为圆锥形时,保持局部冲坑深度不变,改变冲坑坡度对导管架风机共振频率影响较小。     

桐柏抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁岩台开挖工艺

综合了国内多家同类工程的经验并结合桐柏地下厂房实际地质情况，确定了厂房上部合理的开挖分层方案和边墙预裂方法。进行了垂直孔或水平孔光爆以及垂直孔预裂等开挖方案试验，通过不同开挖方案爆破效果的分析和比较，最终确定了岩台的最佳开挖施工方案、最佳炮孔布置、最佳装药结构和其他相关的爆破参数。     

含预制孔洞混凝土的断裂实验研究

为研究含孔洞缺陷类岩体在单轴加载条件下裂缝萌生、扩展、演化及贯通的过程,制作了含不同数量的预制孔洞混凝土试件,进行单轴加载断裂实验,根据实验过程使用ANSYS软件进行数值模拟,分析其应力分布情况,将实验结果和数值计算进行对比,结果表明:试件的破坏模式及孔洞的贯通模式与孔洞的数量及分布有关,试件破坏模式主要为劈裂破坏和剪切破坏,使用ANSYS软件计算所得的结果和实验结果较为吻合.      

组合桥面板U肋螺栓接头疲劳受力性能

针对组合桥面板受力特点,采用一种宽口U肋,设计制作了1个足尺试件,通过疲劳加载试验检验U肋螺栓接头的受力性能,并通过有限元模型对接头受力进行了分析。试验结果显示,开裂源于母板栓孔边缘并最终裂透至手孔。有限元分析表明,母板的头排栓孔附近,距孔边缘约1/3孔径处应力集中明显,集中系数约为2.5;手孔形状、拼接板厚度及栓孔大小对母板栓孔应力集中影响很小;相较8 mm厚U肋的组合板或常规钢桥面板,该组合板的接头母板栓孔受力要大许多,但其疲劳强度也满足规范要求。     

含随机微裂纹的椭圆孔口应力分析

针对实际工程中广泛存在的孔洞边缘含有随机微裂纹的孔口应力分析问题建立了理论模型.利用微裂纹在小尺度下的局部保角性构造近似的复变函数,通过对微裂纹与宏观孔洞的尺度分离获得了不同尺度下椭圆孔口的应力场,并扩大了复变函数的应用范围.结果表明,通过近似的复变函数的构造和微裂纹与宏观孔洞的尺度分离,能够准确计算含微裂纹椭圆孔口的应力场和应力强度因子.当含随机微裂纹的椭圆孔洞所在平面承受竖向均布载荷时,椭圆长短轴的比值越大,应力强度因子的极值越大,且应力强度因子沿椭圆边缘的衰减速度越快;当椭圆长短轴的比值足够小时,微裂纹位置对应力强度因子的影响不大.     

120m直径无缝贮煤筒仓的非线性有限元分析

对120 m直径无缝钢筋混凝土圆形贮煤筒仓进行线性与非线性有限元对比分析。在有限元建模时,考虑了筒仓及地基基础的上下部协同作用。钢筋混凝土筒仓分别采用了线弹性模型和非线性弹塑性损伤模型。得出了环梁、仓壁、桩基础、承台、土体等部位的应力、位移结果。分析发现,线弹性模型各向应力峰值比弹塑性损伤模型大而变形则相反,弹塑性损伤模型更为合理,筒仓薄弱部位位于环梁与下部承台处。