基于Goodman单元的顺层边坡爆破动力响应数值模拟

为了研究爆炸荷载作用下顺层边坡岩体的动力响应,采用数值模拟的方法对边坡坡面及岩体内部质点振速、应力场的分布规律进行分析,采用Goodman单元模拟岩体内部软弱结构面.结果表明：边坡台阶处坡形的变化会导致质点振速和应力值波动明显,台阶突出部位"鞭梢效应"显著,但质点振速与应力并非在边坡坡面的同一位置达到峰值,因此将质点峰值振速或应力值作为评价边坡稳定性的单一指标并不合理;岩体内部质点的动力响应规律主要与介质阻尼、结构面以及边坡形状等因素有关,结构面的存在会造成爆炸应力波的反射叠加,质点振速和应力值在结构面之前也有一定程度的放大;边坡自由面对应力波的反射叠加效应不应忽视.     

爆炸应力波在SRC柱中传播特性

钢骨混凝土(SRC)柱由于钢骨的存在,与钢柱和混凝土柱有明显的不同.以理论分析和计算机模拟相结合的方法,分析了爆炸冲击波在SRC柱中的传播特征,重点研究了爆炸冲击波在SRC柱支座截面和跨中截面的传播特点以及钢骨的存在对爆炸冲击波传播特征的影响.在跨中附近,可以用平面应力波理论分析爆炸冲击波在SRC柱中的传播;在支座附近,必须用空间波动理论研究爆炸冲击波在SRC柱中的传播.钢骨的存在造成爆炸冲击波在SRC柱中的传播路径非常复杂;钢骨的存在可以导致钢骨翼缘外侧的混凝土内冲击应力增大,但是可以减小钢骨翼缘内侧混凝土内的冲击应力,从而起到保护钢骨翼缘内侧混凝土的作用.     

爆炸荷载作用下型钢混凝土柱的动力响应影响因素分析

目的数值模拟爆炸荷载作用下型钢混凝土柱损伤破坏,分析凝土等级、型钢截面形式、纵筋配筋率、柱高等因素对型钢混凝土柱在爆炸荷载作用下动态响应的影响规律.方法采用有限元显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立型钢混凝土柱的三维有限元模型,在进行型钢混凝土柱的动态响应分析时,对型钢混凝土柱各材料间共线共结点方式建模,并考虑型钢与混凝土之间的摩擦接触.通过比较相同荷载幅值条件下,爆炸与静力作用下的应力分布的异同来说明爆炸作用下应力的分布特点.结果提高型钢强度和纵向受力钢筋配筋率对型钢混凝土柱抗爆性能的提高并没有显著效果;相同最大荷载值的静载与爆炸荷载两种情况下,爆炸荷载下的破坏能力较强,破坏程度较大.结论采用高强度混凝土,选用截面惯性矩较大的型钢,以及选用截面和高度尺寸适宜的型钢混凝土柱有利于提高型钢混凝土柱的抗爆性能;细长柱的抗爆性能较弱,实际工程中尽量避免选用.     

箱式绿化混凝土挡墙稳定及变形分析

研究治理后高陡边坡的稳定状态与变形情况,考虑坡顶人群荷载与河内水位对稳定的影响,采用刚体极限平衡法与有限单元法,对箱式绿化混凝土挡墙进行稳定及变形计算分析.计算结果表明,采用箱式绿化混凝土挡墙结构治理边坡后,边坡各项安全系数均大于1.30,边坡安全系数在河内满水时高于无水时,人群荷载使得边坡整体稳定安全系数降低0.9%～3.2%;挡墙与混凝土砌块均存在应力集中现象,存在一定拉应力,边坡沉降量与水平位移量均小于1mm.箱式绿化混凝土挡墙稳定及变形均在安全范围内,从安全角度论证了该边坡治理措施的合理性.     

基于AMD和爆破荷载耦合作用下的深凹露天矿边坡失稳研究

AMD是化工(金属)矿边坡体破坏的一种特殊方式,与爆炸应力波共同对边坡体产生作用.新桥深凹露天矿边坡岩体的原位剪切试验、点载荷试验、室内模拟AMD作用试验表明:AMD蚀化后的石英砂岩,岩体层面间的抗剪强度和粘聚力减小的幅值约为13.2%～21.3%;层面间内摩擦角减小幅值在5.0%～7.5%之间;AMD一般影响垂直边坡体内部在60～100 m范围内的岩体力学性质.数值分析表明:(1)AMD对边坡体的作用主要集中在弱化区域内,边坡体的底脚和AMD作用中心区域的剪切应力减少了52.0%和64.7%;(2)随着边坡体高度和距离的增加,远场爆炸应力波对边坡扰动幅值的增加趋势明显,边坡顶部和断层部位的响应突出,损伤效应明显;边坡底脚扰动幅值最小,临空面附近台阶的扰动幅值明显大于边坡体内部;(3)AMD与爆破荷载耦合作用后,边坡体内部的应力分布主要呈现出爆炸应力场的特征,AMD影响区域形成了一个剪切应力弱区.台阶顶部最大剪切应力比单一爆炸应力场增加了1.63倍,形成了一个不稳定的弱区.图12,表3,参14.     

导流泄洪洞强度计算及边坡稳定分析

考虑泄洪洞混凝土及进口岩体的物理力学性能,基于弹塑性本构模型和Drucker-Prager屈服准则,采用三维有限单元法,对泄洪洞建立力学模型并进行应力分析;应用强度折减系数法分析了进口边坡岩体稳定性,根据稳定判别依据得到了泄洪洞边坡稳定的安全系数。     

外壳预制核心现浇装配式T型节点抗爆性研究

目的研究外壳预制核心现浇装配式结构体系在爆炸环境下的变形及力学性能,分析其在爆炸情况下的可靠性.方法建立了相同配筋率的整体现浇和外壳预制核心现浇T型节点有限元模型,进行相同爆炸荷载下的节点结构数值模拟及损害特征程度分析.结果两种不同施工工艺的T型节点钢筋应力和位移变化基本一致;新型T节点预制外壳提升了对核心混凝土的保护作用,与现浇T节点相比其损坏情况较弱;爆炸冲击波对新型T节点虽也造成了局部破坏,但未出现大面积混凝土碎裂.结论外壳预制核心现浇装配式结构具有良好的整体性和抗爆性.     

框架梁防护技术在公路岩质边坡中的应用

针对公路岩质高边坡在公路建设卸荷过程中所产生的影响,采用有限元数值模拟技术对边坡稳定性进行分析。通过实例计算分析,得出未防护边坡的稳定性较差,应用锚杆框架梁支护的边坡稳定性较好,尤其在降雨情况下该防护技术起到了很好的作用;现场试验的钢筋应力计与混凝土应变计的数据显示,边坡防护时处于弹性运营范围,增设锚杆框架梁的防护措施在边坡运营中得到了很好的效果。     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

聚丙烯纤维混凝土SHPB试验研究

采用变截面大尺寸的Hopkinson压杆对素混凝土与聚丙烯纤维混凝土试件进行了冲击压缩(split-hopkinsonbe,SHPB)试验,得到了不同应变率下的聚丙烯纤维混凝土动态压缩强度及应力-应变全过程曲线,证实了聚丙烯纤维混凝土材料的应变速率敏感性,结果对于计算聚丙烯纤维混凝土在高速冲击及爆炸条件下的响应很有意义.     

Study on the Propagation of Interface Crack of Young Concrete Lining and Rock Under Blasting Load

In the construction of water conservancy and hydropower project, young concrete lining structure is often affected by blasting load. Young concrete has a lot of micro-fractures with random distribution, which are easier to propagate and connect under blasting load. This paper focuses on the calculation on dynamic stress intensity factors of bond interface crack of concrete-rock according to concrete age. Result shows that different incidence angles of stress wave lead to different crack propagation mechanisms. Under the normal incidence of impact load, the bonding interface crack propagation of the concrete lining is mainly caused by reflection tensile stress, which forms from the free surface. With horizontal incidence of stress wave, the bond interface crack propagation of concrete lining is affected by concrete age. With the increase of concrete age, the elasticity modulus margin between concrete and rock decreases gradually, and the crack propagation form changes from shear failure to tensile damage.     

考虑层间粘结的水泥路面荷载应力数值模拟

为分析轴载和层间粘结程度对水泥路面荷载应力的影响,在基层和面层之间设置了反映层间粘结程度的接触单元,进而建立了车辆荷载作用下的水泥混凝土路面三维数值模型。利用模型分析了:1)标准轴载下层间粘结状态对水泥路面面层和基层应力的影响;2)轴载对水泥路面荷载应力的影响。结果表明:1)随着层间粘结程度增加,水泥路面板底拉应力减小,基层底拉应力增加,但基层底拉应力不大;2)随着轴载增加,水泥路面板底拉应力增加。随着粘结程度增加,板底拉应力增长速率越来越低;3)在超载条件下,综合考虑荷载应力和温度应力,层间完全粘结更有利于水泥混凝土路面板承载。     

复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形特性

运用三维非线性有限元法对某复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形进行预测,重点分析了高陡岸坡和起伏突变的地形边界对分期施工的高面板坝应力变形特性的影响.结果表明:高陡岸坡边界对大坝堆石体的应力变形影响不明显,但对面板应力变形和周边缝的变位影响较大,尤其是高陡斜坡时,对面板有明显的向河床方向的束窄作用,导致该处附近面板呈现较大拉应力区和周边缝基本都呈拉开状态;起伏突变的地形对大坝堆石体的应力变形很不利,应进行相应的技术处理.     

隧洞爆破开挖对岩质高边坡产生的振动效应研究

针对金佛山水利工程中水工隧洞爆破对左岸岩质高边坡的不利影响,采用有限元数值模拟手段,研究了隧洞爆破对边坡的振动效应,探讨了振动波的传播及分布规律,查明了边坡内部裂隙对振动波传播的影响,根据应力和振速之间的相关性,提出了该边坡的爆破振速的参考安全阀值。结果表明：金佛山水工隧洞爆破开挖对左岸岩质高边坡的振动影响较小,振速峰值未超过规范所规定阀值;由于隧洞爆破和边坡开挖爆破对边坡的坡面振动效应以及传播方向不同,导致爆破振动波通过边坡内部裂隙的传播规律也不同;根据边坡平台内外侧质点的速度分布,借鉴小湾水电站边坡工程,选取平台内侧岩体作为监测部位,根据应力和振速之间的统计规律,得到了左岸岩质高边坡的爆破振速参考安全阀值。     

徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式,提出要应的分析及实施步骤,分析表明,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布非常显著,如与外荷截作用下的应力相叠加,则可能会恶化结构构件的工作。     

水泥道面传力杆裹附混凝土应力响应模拟分析

通过数值模拟分析了温度和荷载单独和叠加作用条件下的机场道面传力杆裹附混凝土的应力响应.使用Westergaard的温度梯度理论公式对有限元模型进行了准确性验证.模拟计算结果表明:在温度单独作用下,传力杆对道面板的挠曲有约15%的约束作用;荷载单独作用在板角传力杆滑动端上方时,混凝土内产生的应力最大;荷载作用下的最大应力仅在传力杆滑动端裹附的混凝土中产生.负温度梯度不利于降低受荷板的传力杆裹覆混凝土的应力集中,正温度梯度对其有利.     

无粘结预应力混凝土结构开裂后的弯曲分析

本文建立了无粘结预应力混凝土结构开裂后弯曲计算的计算机方法。应用本方法不但能求得在破坏状态的预应力钢索的应力增大值，而且可以计算在使用状态不同应力度下的预应力钢索应 力增大值以及混凝土与钢盘的应力。     

露天矿边坡爆破振动破坏判据新方法及其应用

爆破振动危害动态应力比评价方法是根据爆破振动实地监测及质点振速预测方程,结合现场损伤破坏调查而求得岩土结构爆破振动破坏判据的一种新方法．该法综合爆破振动水平、岩体特征、现场条件及岩土支护系统等因素,可以较全面地反映岩土结构受爆破振动时的动态应力状态和损伤破坏程度．通过几个露天矿采场边坡的动态应力比评价,得出要保证露天矿边坡这种经常遭受爆破振动作用的整体性设施的安全,其动态应力比D     

不同应力条件下爆破开挖对围岩损伤效应的数值模拟研究

根据芦岭矿的工程地质资料,拟定了硬岩和软岩的典型物理力学参数,并依托芦岭矿现场爆破参数,结合ANSYS/LS-DYNA软件,通过隐式-显式连续求解,完成了不同初始应力条件下硬岩和软岩巷爆破开挖的模拟. 计算结果表明,在5~25 MPa应力水平时,随着地应力的增加,近爆腔处围岩的损伤程度并不发生变化,而远离爆腔处围岩损伤程度明显减小,地应力对爆炸载荷所造成损伤抑制作用明显;相同爆破参数下,软岩爆破较硬岩更易受地应力的作用.     

植筋系统力学性能的有限元分析

针对植筋系统某一点的应力不易测得的情况,利用ANSYS软件建立植筋有限元模型,在相同载荷和不同载荷条件下分别对不同锚固深度的植筋系统的力学性能进行有限元分析。结果表明,无论载荷是否相同,混凝土和钢筋中的von mises应力均由底部向上逐渐增大,最大值发生在锚固孔口处;随着锚固长度的增加,混凝土中的最大von mises应力有减小的趋势;植筋系统的破坏形态不仅与钢筋的锚固长度有关,还与钢筋的屈服强度和混凝土受到的约束有关。该研究为植筋的设计与施工提供了有益参考。