考虑界面软化特性的土层锚杆拉拔受力分析

基于界面黏结软化滑动力学本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解。在不同拉拔荷载作用下,锚杆剪应力分布模式大体有3种类型:弹性型、弹性软化型和弹性软化松动型,对一具体的工程问题,这3种模式并非均出现,受材料物理力学性质制约,为此,分析锚杆剪应力分布类型、拉拔极限荷载大小及破坏特征之间的内在关系,并给出相关判别标准及取值方法。同时,还结合已有锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了该方法的可行性。     

拉拔工况下全长粘结锚杆工作机理

采用一种能够真实模拟锚杆和岩土体界面闭合、滑移及张开等实际变形性能的摩擦-接触型界面单元, 对照实测工程, 建立拉拔工况下全长粘结锚杆的数值模型, 并验证了模型的精度;对拉拔工况进行全过程仿真分析, 再现锚杆、界面以及岩土体的力学特性随施工全过程发展的变化规律, 定量揭示这一工况下全长粘结锚杆的工作机理;对典型岩土介质中的拉拔锚杆进行数值对比试验, 由锚杆轴力和界面剪应力不同的衰减速度反映岩锚和土钉不同的有效锚固长度, 得出： 岩体锚杆长度为1.5～2.0 m, 而土钉长度达到10.0 m左右. 所以, 土体中采用较长的土钉可以充分发挥作用, 而岩体中选取适当有效锚固长度的锚杆可充分发挥锚杆作用, 又节省成本.     

土-锚杆界面模型的试验研究

在对锚杆－土之间相互影响的机理和现象进行理论研究的基础上又进一步进行了试验研究,证明了理论研究结果的正确性。应用这个结果,可在给定界面参数条件下预测锚杆的特性,可在减少大量锚杆拉拔试验的情况下得到较可靠的锚杆特性数据,可根据给定的锚杆抗拔试验结果确定界面参数,从而大大方便锚杆的设计。     

全长粘结式锚杆拉拔试验的数值实现

为实现土锚相互作用的数值模拟,研究全长粘结式锚杆拉拔工况下的受力变形特征,利用FLAC 3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拨性能的影响因素.结果表明:①接触面单元能较好地模拟土锚相互作用特征;②锚杆拉拔过程的峰值位移和极限拉拔力均与锚杆长度呈显著线性关系;③锚杆极限拉拔力与锚杆直径同样呈线性关系;④锚杆拉拔过程中,周围土体受到一定影响,其影响范围为:深度2L(L为锚杆长度),水平约1.5L.     

砂土与土工合成材料拉拔试验分析

利用大型拉拔设备,结合数码可视化跟踪技术和土体变形无标点量测技术,进行砂土与土工合成材料拉拔试验,分析不同法向压力、格栅嵌固长度和格栅类型对拉拔特性的影响.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄砂土与土工合成材料界面的相互作用过程,并分析力格栅拉拔过程中砂土接触位移的规律.分析结果表明,在低法向压力下拉拔阻力较快达到峰值,拉拔曲...     

条带式带倾齿加筋的界面特性及拉拔机理

对低超载下的条带式带倾齿加筋进行大量的拉拔试验,研究拉拔力随齿筋倾角、齿筋高度、齿筋间距的变化特性.在拉拔试验的基础上,推测条带式带倾齿加筋极限拉拔阻力的组成：水平筋上下表面与土体界面摩擦阻力、齿筋的端面摩擦阻力（齿筋端面力的水平分量）、齿筋的侧阻力（拉拔方向前后两侧面压力差的水平分量）、水平筋与齿筋的左右两侧面与土体的摩擦阻力.运用极限平衡理论分析条带式带倾齿加筋砂土的界面作用机理,建立条带式带倾齿加筋极限拉拔力模型.     

可回收式锚杆拉拔试验的数值模拟与影响因素分析

为了分析影响可回收式锚杆抗拔力的因素,在对可回收式锚杆现场拉拔试验研究的基础上,建立可回收式锚杆三维有限元模型.通过数值模拟分析,探讨可回收式锚杆的受力机理和破坏形式,得到可回收式锚杆的锚固体与周围土体之间的界面剪应力分布和传递规律.分析表明,可回收式锚杆的破坏主要是由于锚固体与周围土体之间的界面剪应力大于界面粘结力而引起的,而且界面剪应力分布不仅与外荷载、锚固长度和锚固体半径有关,锚固体也存在着临界长度和临界半径.     

全长黏结大变形让压锚杆波纹套筒阻力计算及试验研究

软岩巷道在建设过程中常常出现大变形现象,极易造成锚杆与围岩之间变形不协调而使锚杆过早屈服破坏,严重影响矿井生产的安全及效率。为了更好支护软岩巷道,提出一种全长黏结大变形让压锚杆,相较于普通锚杆,该锚杆可以提供较大让压距离和连续工作阻力。首先,介绍了该锚杆的主要结构特点,分析了工作原理,指出其工作全过程分为弹性变形阶段、让压变形阶段及极限变形阶段;然后,通过理论分析得到波纹套筒阻力计算公式,研究了各参数对阻力大小的影响;最后,通过室内拉拔试验对该锚杆波纹套筒阻力值进行测试,试验结果表明理论计算结果与实测数据误差为7.4%,两者吻合度较好。     

压力型锚杆锚固界面蠕变特性试验

在室内进行了自制压力型锚固试件的锚固界面拉拔蠕变试验,用应变仪测得了试件锚固段上各监测点的实时应变,给出了锚固界面蠕变曲线及各监测位置的等时荷载—应变曲线。对曲线特征分析得到:同一监测点位置应力越大,应变越大,且应变随时间的增长逐渐增大;加载过程中锚固系统经历黏弹、黏塑和黏脱阶段后,最终沿锚固界面发生剪切拉拔破坏。     

润滑状态下凹口螺栓力学特性试验研究

对MoS2干膜润滑和航空润滑油润滑的凹口螺栓进行了施加扭力时的预紧力测试,试验结果表明:施加相同扭力时MoS2干膜润滑凹口螺栓较航空润滑油润滑凹口螺栓的预紧力大,亦拧紧螺栓时施加较小的力矩可获得较大的预紧力,这是很有工程价值的现象。     

GFRP筋抗压力学性能试验研究

设计了GFRP筋抗压试验方案,通过试验研究了不同柔度GFRP筋的抗压力学性能.结果表明:GFRP筋的抗压破坏可以划分为3种,即强度破坏、非弹性失稳破坏和弹性失稳破坏;GFRP筋极限抗压强度小于极限抗拉强度,约为极限抗拉强度的55%;GFRP筋抗压弹性模量比抗拉弹性模量大.在进行GFRP筋抗压力学性能试验时,为防止局部破坏,试件端部应有良好的约束;为确定极限抗压强度设计曲线,应进行试件柔度对临界应力的影响试验.     

玄武岩FRP杆体的试验研究

为进一步研究玄武岩FRP(Fiber-Reinforced Polymer)杆体的优越性,以3组不同配比杆体在放在10 kN拉力材料试验机上进行加载,并绘制拉力—变形曲线;然后根据试验结果设计正交试验,确定最佳配比并分析破坏机理。研究结果得出:杆体的抗拉强度随稀释剂丙酮含量的增加而降低,弱稀释剂加入过多,则会导致杆体劈裂;而固化剂对杆件的抗拉强度影响不大。杆体的破坏应力为200~235 MPa,弹性模量为1 950~2 100MPa,韧性为0.1左右。     

高温冻土剪切力学特性试验研究

利用重塑土的直剪试验,探讨-2℃条件下青藏地区3种不同土性(粉质黏土、粉砂、细砂)冻土的直剪力学特性。结果表明:高温冻土剪切特性与土性、密度、含冰量密切相关;剪切位移-剪应力曲线在相对密实条件下呈应变软化型,而在相对松散状态下呈应变硬化型;不同密实条件下粉质黏土的内摩擦角随含冰量的增加表现为先降低后增加,而细砂的内摩擦角随含冰量的增加而增加;在相同含冰量条件下粉质黏土、细砂的内摩擦角随密度的增加而增加;粉砂在不同密实条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土类似,但在相同含冰量条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土、细砂相反;-2℃条件下不同土性高温冻土黏聚力随密度、含冰量变化的规律不明显。高温冻土地区的工程建设应根据土性、密度、含冰量情况合理选取抗剪强度指标。     

锚固裂隙岩体力学特性试验研究

通过对立方体红砂岩试样预置30°,45°和60°裂隙的试验,研究了不同锚固状况下含单裂隙岩样力学特性及其注浆与加锚控制效应.结果表明:注浆加固条件下的岩样峰值强度,裂隙倾角为45°时最小,30°时最大;加锚加固条件下的岩样峰值强度,裂隙倾角为60°时最小,30°时最大.     

温度作用下复合道面力学性能试验研究

为治理寒区机场跑道入口等待区复合道面轮辙病害,提出了复合道面原位加铺刚性层的处置方法。依据弹性地基梁理论制作了两种8组试块并对其分组进行了常温、高温、低温环境以及冻融循环作用后的力学试验,记录了试块破坏过程的实效模态和应变时程曲线,利用应力变化率法研究了试块的力学性能和破坏特征,对比于传统复合道面结构,分析了夹心型道面结构的优缺点。结果表明：常温环境下两种道面结构承载力接近;在高温和冻融循环作用下,夹心型道面结构上下部刚性层对中部沥青层具有保护作用,结构整体表现出较好延性;低温条件下两种道面结构中的沥青层抗裂性能变差,试块易发生整体脆性破坏;通过试件应力变化率分析可知,夹心型道面结构的承载力和延性在不同温度状况及冻融循环作用下较传统复合道面结构有所改善。特别地,相较于传统型道面结构,夹心型道面结构沥青混合料不易脱落到道面表面形成FOD,符合机场严格的FOD管理标准,表明该新型复合道面结构具有一定工程适用性。     

塔式起重机高强度螺栓力学特性研究

为了分析塔式起重机高强度螺栓的机械特性,采用理论分析和有限元分析对高强度螺栓进行研究,得到了预紧后的螺栓组应力,加载后的螺栓组应力和加载后的螺栓部分应力云图。分析结果表明：计算的安全系数为,比载荷组合B所需安全系数1.34大,螺栓联接具有一定的可靠性。     

兔胸主动脉在冻结状态下力学性能的实验研究

采用动态机械分析仪(DMA)研究了不同的温度点、降温速率以及低温保护剂浓度对兔胸主动脉在冻结状态下力学性能的的影响.研究结果表明,未经二甲基亚砜(DMSO)处理过的主动脉血管在-50℃的断裂强度(11.62±0.51MPa)和弹性模量(2670±1360MPa)均明显比-20℃时的断裂强度(8.71±0.44MPa)和弹性模量(37.1±4.65MPa)大,而且也要略高于-80℃时的断裂强度(10.18±3.2MPa)和弹性模量(2050±690MPa);以20℃/min降温时的弹性模量略低于5℃/min降温时的弹性模量,但其断裂强度反而略高;随着DMSO浓度增大,弹性模量显著减小,而且其断裂强度也会逐渐减小,但当DMSO浓度增大到一定值时,这种变化不再明显.     

AutoCAD2000绘制机械图样方法的探究

从AutoCAD2000的基本理论出发,本着在实践中丰富理论和提高机械设计能力的指导思想,系统地阐述了用AutoCAD2000绘制在机械设计和机械生产过程中起指导作用的机械图样——零件图和装配图的方法.为机械设计人员利用AutuCAD2000高效、快捷地绘制机械图样提供了一套简便、可行的途径.     

铁磁形状记忆合金复合材料力学性能试验研究

通过机械研磨的方法,获得不同尺寸的NiMnGa合金颗粒,在常温条件下,将NiMnGa合金颗粒与E51环氧树脂混合均匀,静置固化得到复合材料试件。对不同的复合材料试件进行压缩-卸载试验,从细观力学的角度分析不同体积分数和不同尺寸各向同性的NiMnGa合金复合材料试件的应力-应变曲线,研究了NiMnGa合金颗粒对树脂基的增强效果。分析实验结果表明：在温度不变,外力相同条件下,复合材料相比NiMnGa合金而言,应变相同时需要的应力值更大,并且在压应力卸载为0 MPa后,复合材料会有较小的残余应变。因为环氧树脂基体包裹合金颗粒,所以NiMnGa合金颗粒在产生应变时会受到阻碍,由于基体的存在,传递到NiMnGa合金颗粒的外载荷较小,大部分载荷由环氧树脂基体承担,这样可以改善合金颗粒易碎的缺点。不同尺寸的NiMnGa合金颗粒影响复合材料的应力应变,但复合材料发生马氏体变体重取向的临界应力为40 MPa左右。随着合金颗粒含量的增加,压缩应力卸载后,复合材料产生的残余应变会更大。这样复合材料缓冲的效果更好。