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.     

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.     

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。     

条形基础嵌入问题的大变形有限元对比分析

岩土工程中,土与结构的耦合作用通常导致土体产生极大变形,即大变形问题,如桩、桩靴和吸力锚的嵌入安装.传统有限元法在求解大变形问题时,网格将产生极大变形,导致计算误差很大,甚至不收敛.基于条形基础嵌入问题,对两种不同的大变形有限元法(网格重划分法和CEL法)进行对比分析.给出了两种大变形有限元法的实现流程,并分析了条形基础在均质各向同性和正常固结黏土中的嵌入问题,通过与条形基础承载力公式和RITSS大变形有限元法对比,验证了两种方法的有效性;通过用户子程序,模拟了正常固结黏土不排水抗剪强度随基础嵌入的变化规律;对比了条形基础嵌入过程中土体的流动机制.     

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。     

土层锚杆刚度系数算法改进

锚杆刚度系数是考虑自由段变形、锚固段变形和锚杆相对土体位移而求得的复合刚度.在现有的锚杆刚度系数计算公式推导过程中,仅考虑了自由段和锚固段的变形,而并未考虑土体的变形,不能真实反映锚头的实际位移与内力的关系.基于锚杆和土体的协同变形,利用Mindlin解,推导考虑自由段变形、锚固段变形和土体变形的锚杆刚度系数计算公式,...     

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.     

基于PIV技术的锚板抗拉破坏模式识别

利用自行开发的力、位移和图像同步数据采集系统对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行同步采集,基于PIV(particle image velocity)无干扰测量技术对初始点和峰值点的图像进行分析,根据分析得到的锚板峰值点处的变形场对砂土中锚板的抗拉破坏模式进行了识别.结果表明:在峰值点处,锚板上部土体中间部分位移大、两...     

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.     

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.     

螺旋锚沉锚挤土效应透明土试验研究

螺旋锚具有安装方便快捷、承载性能可靠且可重复利用等特点,尤其适用于输电线路塔基基础和光伏板结构的基础等工程中;然而,目前针对软土地基中螺旋锚的沉锚挤土效应的研究仍相对较少。基于卡波姆U10配制的透明黏土材料和粒子图像处理(particle image velocimetry, PIV)技术,开展软土地基中螺旋锚沉锚挤土效应可视化试验研究,分析不同沉锚深度下螺旋锚沉锚挤土效应的范围,并对比常规圆截面锚研究探讨了叶片在沉锚过程中对锚周土体的影响。试验结果表明,螺旋锚周土体的位移在水平方向主要表现为贯入锚体对临近土体的挤压,最大影响范围为5d(d为锚杆直径和圆截面锚直径),比圆截面锚的挤土范围大1d左右;螺旋叶片的存在使得其下部分土体存在"鼻锥区"。     

考虑土体变形与界面剪切耦合作用锚杆拉拔响应

针对土层锚杆在拉拔荷载作用下的轴向变形问题,考虑锚杆周边土体变形与锚-土界面剪切的耦合作用,建立了表征锚杆锚固体荷载传递机理的有限差分物理模型。通过数值编程求解该模型,获得了不同拉拔荷载水平下的锚杆轴向变形和土体剪切变形的解答,从而明确了锚固体在拉拔过程中荷载变形曲线和沿杆体长度方向的轴力分布规律。方法与荷载传递方法和剪切位移法等对某实际工程中灌浆锚杆案例进行分析,将各方法所获解答与实测数据进行了对比分析。结果表明:考虑土体变形与界面剪切耦合的模型可以获得与实测数据更为吻合的荷载位移曲线和轴力分布,验证了该模型的优越性和准确性。     

地锚的设计计算与施工方法

在不具备放坡条件且地下水较高的深基坑中,地连墙锚杆外加地锚支护,具有极其复杂抗拔承载机理及极限抗拔承载力。锚杆挡墙中的地锚能提供足够的抗滑力,且能提高潜在滑移面上的抗剪强度,有效地阻止坡体滑移,应用于深基坑、公路高边坡等工程。具体操作有：测量定位、成孔、投放地锚杆体、下瓜米石、注浆、锚头安装等步骤。     

锚栓屈服型可抬升柱脚节点抗震性能试验研究

为满足结构在震中安全且震后可修复使用的目的,设计了一种锚栓屈服型可抬升柱脚节点,该节点是一种半刚性节点,将柱脚锚栓的一部分作为节点的阻尼器,阻尼器为柱脚提供抗弯能力和可抬升能力,在地震时柱脚节点塑性变形主要集中在阻尼器上,震后通过更换阻尼器即可完成柱脚节点的修复。为此, 设计一组普通外露式柱脚节点和锚栓屈服型可抬升柱脚节点进行对比试验,并通过拟静力试验,研究它们在低周往复荷载下的滞回特性、抗弯承载力、刚度退化、耗能能力等抗震性能,同时研究柱脚节点在更换阻尼器前后的抗震性能。研究结果表明：对比普通外露式柱脚节点,锚栓屈服型可抬升柱脚具有更好的耗能能力和变形能力,试件的损伤基本集中在可更换的阻尼器上,耗能模式和损伤机制较为合理。在进行修复后,除初期转动刚度略低于修复前试件外,整体抗震性能基本可恢复至震前水平。另外,该新型柱脚的阻尼器拆卸和更换较为简便。     

拖曳锚在浮式风机中的设计计算方法

海上浮式风电具有广阔的发展前景,而高昂的建造成本是阻碍其发展的关键因素。拖曳锚因其制造和安装成本低廉成为浮式风电锚固基础的一种选择。本文以黏土场地为背景,通过采用经验图表法,理论计算方法以及有限元方法对黏土场地拖曳锚的贯入深度以及承载力进行了计算。结果表明厂家提供的经验方法的计算精度较低,适用于拖曳锚的初始选型;理论计算方法对土体计算参数敏感;有限元分析显示,拖曳锚的埋深是控制拖曳锚承载力的关键因素,根据上述计算结果提出了浮式风机拖曳锚设计计算的流程。计算结果显示,在进行拖曳锚设计计算时需要根据流程并谨慎选择计算参数,以保证工程的安全可靠。     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

Effect of gradient temperature rolling process on promoting crack healing in Q500 heavy plates

To ensure the quality of heavy plate products as determined by ultrasonic inspection, it is necessary to effectively control defects such as cracks and shrinkage cavities in heavy plates. Generally, some defects such as large size cracks exist due to insufficient deformation in the center of traditionally rolled plates. Compared with the traditional rolling process, gradient temperature rolling(GTR) process can effectively increase deformation inside heavy plates. In this study, the effect of GTR on crack healing was analyzed through a comparison experiment with the uniform temperature rolling(UTR). The results show that the GTR process could increase the plastic strain inside the heavy plate and effectively promote the healing process of the preset cracks. The degrees of crack healing at the center and quarter thickness position of the steel plate via GTR were greater than twice those of the plate via UTR. The GTR process can significantly reduce the internal defects of heavy plates and improve the defect detection level of heavy plate products. Also, The GTR process results in the formation of new crystal grains in the crack region, which is crucial to crack healing.     

考虑几何非线性时梁(板)的弯曲变形计算

改进了梁(板)的挠曲线微分方程的求解,对弹性范围内梁(板)大变形情况下的弯曲变形计算给予修正,给出了考虑几何非线性时梁(板)弯曲变形计算的有限差分法,提高了计算精度.