基于破碎站卸料臂结构的优化设计

破碎站作为最为重要的露天煤矿开采机械设备之一,其性能直接影响到作业效率与安全性。鉴于我国大型破碎站卸料臂作业安全系数低,不适合恶劣环境作业等诸多问题,研究在分析卸料臂几何结构特征的基础上,通过模型建立的方式,对三种典型力学行为条件下卸料臂结构的力学特征进行仿真分析,从而实现破碎站卸料臂的结构优化,提升机械设备的安全系数与承载力。仿真实验结果显示,原卸料臂的工字型截面在外界因素作用下极易产生变形,造成结构稳定性欠缺,致使作业安全系数降低,可见原结构并不适用于高寒等特殊作业环境。通过进一步研究显示,原卸料臂结构端处横梁截面应更改为箱型结构,数值模拟结果表明在高寒大风等恶劣环境下卸料臂结构的承载能力相较于原设计有着明显提高。     

岩土锚固工程安全性能影响因素分析

岩土锚固工程在边坡、隧道、深基坑、结构抗浮或抗斜以及硐室结构中保证工程的稳定性问题越来越受到关注,本文对锚杆的安全系数、试验及验收技术以及不合格锚杆的处理方法三个直接影响其安全性的要点展开分析,为提升我国岩土锚固工程的安全系数,促进岩土工程整体质量的提升。     

关于桥梁结构线弹性稳定安全系数的讨论

针对桥梁工程中关于结构线弹性整体稳定安全系数的计算方法存在争议并给桥梁设计及计算带来不便的情况,对现存的三种常用方法进行了阐述,提出了线弹性分析时应注意的三个观点;以一下端固结柱为例,对三种不同的线弹性稳定安全系数计算方法进行分析对比,提出了一种新的计算方法--改进的线弹性稳定安全系数计算方法,并结合某钢管混凝土劲性骨架拱桥对各不同计算方法进行分析.结果表明:针对如今线弹性稳定安全系数计算方法的不足,新方法对承重结构恒载与外荷载进行区分,首先计算结构在恒载作用下的稳定安全系数,然后在确保结构满足自身最低稳定要求的前提下计算结构在外荷载作用下的稳定安全系数.改进的线弹性稳定安全系数计算方法能较合理的判断结构的线弹性稳定性及承载能力,而且专业概念明确,可供工程设计人员参考.     

带裂缝的隧道衬砌刚度验算与加固

针对某隧道在竣工后不久出现较多衬砌裂缝的情况,对裂缝进行了详细调查,得到了裂缝的基本参数,对裂缝安全等级进行了评价.采用基于刚度退化理论的混凝土刚度折减公式,对带裂缝的衬砌结构进行了安全系数验算,对结构的安全性进行了分析.采用套拱法对隧道结构进行加固设计,并对加固后的衬砌结构进行了安全系数验算.结果表明:加固后的衬砌结构安全系数为2.69,满足<公路隧道设计规范>的要求.     

基于极限平衡法的岩质边坡结构面贯通性质研究

结构面影响着岩质边坡稳定性,而结构面的贯通性质是研究结构面的重点。针对某岩质边坡工程,利用Slide极限平衡法软件,从结构面倾角、贯通率和贯通形式出发,研究贯通性质对岩质边坡稳定性的影响。计算结果表明:结构面的贯通形式对坡体稳定性无明显影响;当坡体处于稳定状态时,结构面倾角越大,坡体安全系数越大;当坡体处于失稳状态时,结构面倾角越大,坡体安全系数越小;当结构面的倾角和贯通形式一定时,结构面贯通率越大,边坡安全系数越小,坡体容易发生失稳破坏。     

基于ABAQUS的强度储备安全系数精确自动求解

强度储备有限元法在工程结构特别是水利工程和岩土工程的整体稳定安全系数求解中得到了愈来愈广泛的应用,但在采用强度储备有限元法进行工程结构整体稳定安全系数求解的计算过程中,存在着耗时多且精度低的问题.为此,基于强度储备法基本理论及ABAQUS软件平台,提出了强度储备安全系数的精确自动求解方法,编制了SCAC程序并进行了工程实例应用.实例应用结果表明,本文所开发的SCAC程序不仅可以极大程度地缩短分析时间,还可实现任意精度强度储备安全系数的全自动计算.     

地层结构效应对沿海航道岸坡稳定性影响分析

地层结构效应对于边坡稳定性研究意义重大。本文对舟山某航道边坡进行数值模拟,对均质土体边坡和不同地层结构边坡利用ABAQUS软件计算安全系数,通过位移和塑性贯通区位置进行对比稳定性,对不同地层结构边坡分别考虑在重力、水流力作用下岸坡稳定性情况并进行对比。结果表明:在安全系数、位移和塑性贯通区方面,不同地层结构边坡强于均质土体边坡;水流力作用致使安全系数大于自重情况下,不同地层结构效应对岸坡稳定性的研究是必要的,也便于在工程中应用推广。     

结构面强度参数对层状边坡稳定性影响的三维分析

利用FLAC3D数值计算软件建立层状岩体边坡三维计算模型,分析结构面黏结力和内摩擦角变化时边坡安全系数和滑动面的变化规律。研究结果表明:在不同结构面情况下,随着结构黏结力的增大,边坡整体安全系数不断增大,并且两者符合线性关系,此时,边坡滑动面逐渐从临坡面向坡内移动,滑动模式由浅层滑动转换为深层滑动;随着内摩擦角的增大,边坡的安全系数逐渐增大,并且两者符合线性关系,变化滑动面从深部往浅部移动。     

特种车通过曲线部分斜拉桥的运营安全分析

为研究曲线部分斜拉桥结构在超载运营时的安全状态,以某双幅部分斜拉桥为背景,采用基于空间结构有限元数值分析并考虑了计入配筋率的钢筋混凝土本构关系的方法,针对挂车-120车辆荷载,分别建立了单辆车、2辆车和3辆车以不同间距的单侧过桥模式,分析了桥梁结构首次出现开裂、截面首次进入塑性状态、单辆车通过时形成塑性铰直至结构形成机构而进入破坏阶段的全过程结构安全系数、索力分布及结构位移状况等主要力学参数,给出了结构受力特征及多辆车过桥时结构的安全系数与车辆间距的关系。研究表明,此桥在单侧通过1至3辆重120t的挂车荷载时,其保证混凝土不开裂的最小安全系数在2.3以上,车辆沿内幅桥通过时安全系数较高;结构安全系数与车辆间距大致呈线性关系。曲线部分斜拉桥的破坏模式为加劲梁中跨跨中截面出现塑性铰并不断扩大、主墩底截面相继出现塑性铰而形成机构,最终丧失承载能力。当多辆特种车通过曲线部分斜拉桥时,部分斜拉索的索力可能会达到设计峰值,在运营管理中应给予重视。     

安全系数和可靠性：朋友还是敌人？

本书明确地指出：安全系数和结构的可靠性是紧密相关的，并表明即使在概率范围内，可靠性也是更容易理解的。全书分为10章和2个附录，第1章序言，介绍一些工作在应用力学领域的科学家和工程师对安全系数和可靠性的看法；第2章结构的可靠性，评述一些结构可靠性的概念，给出一些封闭形式的解和近似方法；第3章安全系数和可靠性：随机的真实应力和确定的屈服应力，     

基于可靠度与置信度的双可靠性指标安全系数方法

在可靠度指标的基础上引入了置信度指标,提出可靠度与置信度的双可靠性指标的安全系数概念,并根据可靠性理论推导出新计算公式.该公式考虑了实验数据样本容量的影响,给出了小子样实验数据条件下的安全系数取值.将新安全系数应用于结构可靠性设计,算例结果表明,与其他方法相比,此方法计算结果安全系数更合理,且简单实用,能满足结构可靠性设计的要求,可取得显著的减重效果.     

衬砌背后矩形空洞对隧道初支应力分析

在新奥法隧道施工过程中,岩石隧道光面爆破效果不够理想,衬砌背后存在空洞的现象愈加普遍。结合工程实例,采用数值模拟手段进行三维弹塑性分析,探讨在隧道衬砌背后存在矩形空洞时,不同尺寸条件下初支的应力分布变化情况。通过引入有限元强度折减法计算存在空洞时隧道结构的整体安全系数并与健康隧道的安全系数进行对比,对初期支护的拉应力、压应力与相应的安全系数进行线性回归,综合评价隧道结构的稳定性。     

三峡左厂3号坝段坝基深层抗滑稳定性有限元分析

三峡工程左厂3号坝段的主要工程地质问题是深层抗滑稳定问题。根据结构面和断层的实际产状建立了包含41条长大结构面及5条断层的三峡大坝左厂3号坝段和4号坝段联合作用的三维有限元模型，模型中的结构面采用Goodman节理单元。采用强度折减有限元法研究了左厂4号坝段对3号坝段深层抗滑稳定安全系数的影响，分析了不同折减系数时大坝的塑性区分布规律，给出了基于有限元计算结果的大坝安全系数评价方法。结果表明，3号坝段对3号坝段安全系数为3．5，4号坝段对3号坝段安全系数的提高有一定的帮忙作用，但作用不大。     

三塔悬索桥结构竖向刚度及主缆抗滑需求

为研究不同跨径三塔悬索桥对于结构竖向刚度及主缆抗滑安全的综合需求特征,构建了主跨500～1 500 m范围内的6座三塔悬索桥计算模型,通过改变中塔纵向刚度,对加劲梁竖向挠度及主缆抗滑安全系数进行了计算分析,并探讨了将主缆抗滑安全系数限值进行折减的合理性.研究表明:跨径越大的三塔悬索桥越易满足结构竖向刚度及主缆抗滑安全的要求,有效缓解了中塔效应问题;中塔纵向刚度对结构刚度、塔顶偏位及主缆抗滑安全系数均有较大影响,但该影响随中塔纵向刚度的提高而趋于恒定;适当增大缆-鞍间摩擦系数后,三塔悬索桥桥跨布置及中塔纵向刚度的合理设计区间大幅拓宽;杆系模型配合规范计算公式得出的主缆抗滑安全系数要比多尺度模型结果小21%～30%,因此建议可偏保守地对规范抗滑安全系数限值进行15%的折减,即由2.0降低至1.7.     

某公路运营隧道结构病害检测及安全分析

运用无损探测技术如探地雷达法、极坐标法、回弹法等和常规探测技术对某公路隧道出现的病害进行了详细的调查、检测,确定了各类病害的分布特征及部位。运用荷载结构法对该隧道二衬病害的典型断面进行了结构安全性分析。分析结果表明,隧道结构病害断面的安全系数小于规范值,不安全;隧道拱顶的安全系数最小。     

多损伤场景下大跨径斜拉桥易损性

为了研究大跨径双索面斜拉桥易损斜拉索部位,进一步优化结构健康监测传感器布置方案,基于大跨径斜拉桥结构特点及受力性能,以斜拉桥主梁屈曲安全系数和应力安全系数为评价指标,以大跨径全漂浮分肢柱式塔四索面分离式钢箱梁斜拉桥为依托,采用有限元分析软件,分别采用Beam4梁单元和Link10桁架单元模拟塔/梁构件和拉索构件,建立该斜拉桥的三维有限元空间模型;计算分析了拉索整体性能退化、单根断索、单对断索3类损伤场景下149个工况的主梁屈曲安全系数和应力安全系数。分别考虑结构损伤比例和所造成损伤程度,采用Pareto多目标评价方法,根据结构最小损伤比例作用所造成结构损伤程度最大的优化原则,分别研究了3类损伤场景下斜拉索的易损性,确定了易损斜拉索的部位。研究结果表明:成桥拉索索力随着索长的增加而逐渐增大,内侧索力基本大于外侧索力;拉索整体性能退化程度从无损伤到损伤增加至30%,主梁屈曲安全系数呈线性增大趋势,应力安全系数呈线性减小趋势,但二者变化幅度均较小;单根断索或者单对断索损伤场景下,易损拉索为中跨10~#、边跨6~#,较易损拉索为1~#～5~#、7~#～9~#等。该结果可为研究双塔双索面钢箱梁斜拉桥斜拉索的易损薄弱部位,布控长期监测传感器和提高结构安全性提供科学依据和参考。     

隧道衬砌结构安全性的有限元数值模拟分析

利用ANSYS有限元分析软件,对某公路隧道的设计与开挖过程进行了仿真分析.采用二维弹塑性有限元分析方法,对衬砌结构的内力进行计算和分析.并结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数.研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响,为类似隧道设计施工提供科学依据.     

露天矿山岩质边坡软弱夹层赋存状态影响边坡稳定性规律研究

软弱夹层作为一种典型地质结构是影响整个边坡安全稳定性的关键因素。为了更好地分析软弱夹层的性质及对边坡稳定性的影响,针对某含软弱夹层矿山露天岩质边坡,运用正交对照法对边坡软弱夹层的埋深、倾角、数量及夹层间结构面间距等4种夹层赋存状态,进行变量4×4正交模拟,揭示了不同赋存状态下边坡稳定性及变形规律。研究结果表明,1）边坡软弱夹层的赋存状态对边坡稳定性有显著影响,随软弱夹层埋藏深度的增加边坡安全系数随之增大,当埋深达到一定值后,边坡安全系数趋于稳定;2）随着软弱夹层角度的增大,破坏机制表现为层间错动、顺层蠕滑和沿软弱结构面的剪切滑移递进式变化;3）随软弱夹层层数增多,边坡整体性下降致使变形不均匀,边坡安全系数减小,水平方向位移增大;4）对比同等埋深结构面间距较小的软弱夹层边坡,结构面间距对边坡安全系数的影响较小。     

大型钾盐结晶器结构强度模态分析

结晶器是120万吨钾盐生产线的关键设备,是复杂壳体结构、巨大而单薄,并伴随有动力搅拌过程。因此必须对结晶器的结构可靠性以及模态进行分析。利用COSMOS大型综合有限元计算软件对结晶器的结构强度、安全系数以及多阶模态进行了分析。分析结果表明,结晶器支撑部位静强度满足要求;结晶器结构强度最薄弱部位是井字钢梁和结晶器焊接结合处,等效应力为260 MPa,安全系数为1.243;结晶器主要结构在动态扰动下稳定性满足要求,不会发生共振。     

试论结构设计安全度

结构工程师进行建筑结构设计时,除了按使用功能对结构构件进行结构分析和内力计算外,还必须按规范规定的安全系数对每个构件进行承载力和耐久性验算,以确保建筑结构的安全使用。