单锚的力学模型与数值仿真试验分析

评述了国内外预应力锚固的力学机理与力学模型的研究现状和发展趋势，及分析模型的思路和方法，应用作者提出的接触摩擦界面单元，分析模拟锚索，浆体与岩体界面之间的相互作用和耦合效应，分析中首次考虑了预应力对岩体损伤张量的影响，对单锚的力学机理加固效果进行了系统的数值仿真试验分析研究，得到了许多对工程有益的结论与启示。     

预应力锚索群锚效应的数值模型试验研究

对预应力锚索的群锚效应进行了理论分析,并以大型的岩土工程数值分析软件ADINA为研究手段,对预应力锚索的群锚效应进行了数值模拟,计算分析了加锚岩体中的应力场和变形场的变化特征,并用试验资料加以验证,得到了一些有益的结论.     

群锚对断层的加固机理分析及工程应用

应用前文“群锚加固机理数值试验研究”中的力学模型与分析思路，对断层在群锚作用下的加固机理与效果进行了试验分析与探讨；并应用该模型与数值分析方法，对李家峡左岸泄水道边坡的开挖与锚固进行了三维分期开挖与加固的数值仿真分析。文中验证了预应力对实际边坡的加固效果，分析了加固后边坡的局部与整体的稳定性态与安全储备。     

多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构加固技术现场试验研究

对多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构新型边坡加固技术的结构形式、适用范围、加固作用机理、现场试验进行分析,对比分析预应力锚索、多次分段控制注浆预应力钢锚管及多次分段控制注浆预应力钢锚管锚索承载力,研究结果表明：1)该结构特别适用岩土体破碎、松散、易塌孔地层于边坡,通过钢锚管劈裂注浆,提高边坡岩土体的强度指标,充填了和挤密破碎地层间的空洞和孔隙,有效提高锚固段锚固力;2)通过预应力锚索和预应力钢锚管极限承载力对比分析表明预应力钢锚管没能够充分发挥该地层的锚固力。预应力钢锚管施加的预应力只能传到浅表层,且破坏模式为钢管被拉断或者钢管接头处断裂;3)三组不同根数的钢绞线预应力钢锚管锚索极限承载力结果与普通的预应力锚索相比来看,单束钢绞线预应力锚索承载力由200kN增加到235kN,锚固力提高17.5%;两根钢绞线预应力锚索承载力由295kN增加到378kN,锚固力提高28.14%;三根钢绞线预应力锚索承载力由336kN增加到432.26kN,锚固力提高28.65%。表明预应力钢锚管锚索通过劈裂注浆挤密锚固段岩土体,浆液充填裂隙,形成“树根状”,有效的提高了锚固段锚固力。     

新型可回收锚杆不同布置间距的群锚效应

为了分析在岩土体中新型可回收锚杆的布置间距对锚固特性的影响规律,根据Kelvin解,推导了锚杆按不同间距布置时锚固段剪应力求解公式;采用一般岩土体参数对锚固段剪应力分布进行了计算;建立了按不同间距布置时该可回收锚杆的三维有限元加固模型,并进行了数值计算,验证了理论分析的正确性.结果表明:推导的锚杆按不同间距布置时锚固段剪应力求解公式的计算结果与数值模拟结果相符;在岩体中锚杆布置间距对锚固特性影响不大,而在土体中锚固特性受锚杆布置间距影响较大,锚杆布置间距越小,锚固段剪应力峰值越小,在实际工程施工中应特别注意.     

预置节理岩体锚注加固机理研究

通过应用室内力学实验,建立实验模型,模型主要对节理岩体、锚固节理岩体以及锚注节理岩体的抗剪强度和本构关系进行对比分析。试验结果显示:锚杆加固、注浆加固、以及锚注加固能够很好的提高节理试件的刚度和抗剪强度;从粘聚力和内摩擦角的增幅变化中,发现粘聚力的增幅大于内摩擦角的增幅。通过室内锚注试件的剪切实验和锚注节理边坡的控制效应,发现锚注加固可以有效控制节理岩体的变形和位移,同时对矿山节理岩体的控制和利用有理论指导意义。     

加锚岩体的组合模型及加固效应分析

针对加锚岩体的数值模拟，为了真实反映各种锚固件的复杂几何布局，提出了采用三维加锚岩体的组合模型，利用有限元法中的位移插值理论和静力等效原则建立加锚岩体组合单元的相关列式，并提出相应的实施细则，避免了传统概化模型引入的误差，从而为全面揭示加锚岩体的工作性态提供依据，同时，中对锚固件的效应作了讨论。     

土钉支护加固机理的数值分析

采用摩擦-接触型界面单元模拟钉土界面真实的变形协调情况,建立了基坑开挖土钉支护的数值分析模型,并通过和工程实测对比验证了模型的可靠性.借助动态仿真分析支护系统内力、钉土界面剪应力以及土体应力状态和应力路径随开挖、支护的不断推进而发展变化的全过程,定量揭示了支护系统的加固机理:单根土钉发挥应力分担、扩散以及传递的锚固作用,分别改善土钉头部、中部和尾部土体的应力状态,并提高土体抗剪强度;群钉系统发挥整体加固作用,增加土体刚度;土体强度、刚度增加且应力减小,双重抑制了边坡位移和塑性区的发展.     

预应力锚索锚固机理的数值模型试验研究

从理论分析着手,详细论述了岩体预应力锚索内锚固段的作用机理与剪应力分布规律,并以大型的岩土工程数值分析软件（ADINA）为研究手段,对预应力锚索的锚固机理进行了数值模拟计算和分析,最后用试验资料加以论证．     

锚贴钢板加固钢筋混凝土梁受剪性能的试验研究

锚贴钢板加固法,是在混凝土构件外部用专用铆钉将钢板铆接于构件表面,以提高其承载力的一种新型补强加固方法.通过对2根用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了抗剪性能的实验研究.试验结果表明,利用这种方法进行加固的梁,其抗剪承载力得到显著提高,同时对斜裂缝的发展有很好的抑制作用.     

砂页互层岩坡群锚室内模型实验研究

文章以岩屑粉砂岩夹页岩路基边坡作为模型实验的对象,采用室内模型实验,对均质粉砂岩与粉砂岩夹页岩两种不同岩体的模型试件的群锚效应进行了对比研究,初步分析了群锚极限承载力和变形情况,并对群锚参数的合理选择进行了初步探讨,最后还提出了对实验的局限性及需改进的地方,为进一步的实验打下较为坚实的基础。     

预应力硬态切削的热力耦合模型及数值分析

基于预应力切削的原理,建立了模拟预应力硬态切削轴承套圈的热力耦合有限元模型,采用任意拉格朗日－欧拉方法(ALE)和网格自适应技术来实现切屑的分离。分析研究了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术。将不同预应力条件下数值模拟结果与实验数据进行了比较和分析,两者具有较好的一致性。     

TTU标模风压数值模拟及试验对比

以国际通用的低矮建筑标准模型TTU（德州理工大学）模型为考察对象，在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了1：50缩尺模型的风洞试验研究．通过风洞试验数据与原型场地实测数据的对比，以评估风洞模拟技术的可靠性；同时，基于国际商用软件Fluent的RSM（雷诺应力）模型和CFX的SST（剪切应力运输）模型，从数值模拟的角度研究了TTU实尺度模型的定常绕流场．将数值预测的压力场与实测结果及缩尺模型风洞试验数据进行了比较，分析了风洞试验与场地实测之间、数值模拟与试验之间的异同，得到一些有参考价值的结果．     

开封市一次暴雨的数值预报效果检验

利用EC模式和T639模式对2010年7月17—19日开封市暴雨进行了模拟,并将模拟结果与实况进行对比,发现两种模式在降水的落区和强度上均有较好的表现.在动力场和风场上的模拟结果虽然与实况略有偏差,但主要的降水系统与相差不多.与中尺度模式MM5的模拟结果则表明,在短期临近预报中,中尺度模式的效果更好.     

制动器试验台控制方法的优化模型

针对制动器实验台控制方法的优化问题进行了讨论.通过扭矩关系将电流的问题转化为角速度的关系.根据能量补偿的方法建立了制动器实验台控制方法的一个优化模型,并进行了定量分析及数值仿真,验证了能量补偿方法的有效性.     

桩腿耦合缓冲器试验模型的数值分析

运用非线性有限元法对国内自主研发的桩腿耦合缓冲器(LMU)试验模型进行了数值分析,讨论了LMU的载荷-位移关系和应力分布特点,并与模型试验的测点应力和位移进行了比较.比较结果表明非线性有限元法的计算结果与试验结果较为吻合,非线性有限元法可用于LMU结构的设计和开发.     

炎汝高速公路边坡锚杆-放坡支护协调优化设计

炎汝高速公路桂东连接线段LK0+200～LK0+300右侧山体边坡出现了滑坡灾害,拟采用锚杆-放坡组合支护治理方案.为实现治理方案优化设计,根据协调锚杆长度L与放坡坡度i,推荐了42组支护方案,利用数值模拟软件对各方案进行边坡建模分析计算,获得边坡稳定安全系数、边坡剪切力应变随锚杆长度和边坡坡度的变化规律.通过施工治理成本最小化原则分析,最终给出了锚杆长度9.5 m、坡度44°的优化方案,为治理炎汝高速公路路段失稳边坡提供借鉴.     

混凝土细观数值试验的随机损伤本构模型

混凝土在细观尺度下是由粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料。目前考虑细观尺度上这三相之间力学性能的不同,已经进行了大量的细观数值试验研究。然而混凝土为典型的多尺度材料,在细观尺度下混凝土各相自身也是非均质的。鉴于此,提出了细观尺度下代表性体积单元(RVE)的随机损伤本构模型,并编制了相应的有限元程序。利用编制的程序,进行了随机骨料模型单轴拉伸和压缩数值试验;并进行了双骨料试件单轴拉伸数值试验。结果表明,该模型虽然结构简单,但能较好地反映混凝土的主要宏观力学行为和细观损伤的产生和演化发展。最后,通过参数敏感性分析,阐明了不同模型参数对混凝土宏观力学特性的影响。该模型可为混凝土细观数值试验研究提供支撑。