公路梁桥车桥耦合振动模型试验设计及校验

根据公路桥梁车桥耦合振动特性及结构动力模型试验的相似理论,基于π定理,采用量纲矩阵分析方法,推导了车桥耦合振动模型试验相似律.几何相似比尺取10,计算了车桥耦合振动缩尺模型试验系统的相似常数;以30 m简支梁桥和330 kN载重汽车为原型,设计制作了包含有机玻璃模型桥、试验小车及附属部分的车桥耦合振动模型试验系统.通过试验测试与理论分析对比,校验了模型桥、试验小车动力特性;以单车荷载按正常行车道位置行驶在光滑桥面为例,研究了模型桥的静态和动态响应,并将模型桥测试结果与Matlab数值模拟结果对比,校验了车桥耦合振动相似理论.研究结果表明:提出的车桥耦合振动缩尺模型试验相似律关系正确,设计制作的车桥耦合振动模型试验系统可行,模型桥基频误差为0.01%,模型试验车基频理论值与实测值相差3%,试验测试结果可靠.     

基于近场动力学的隧道衬砌结构渐进裂损数值模拟分析

隧道衬砌的开裂问题一直是隧道施工运营中的重要问题。基于应变能密度等效的原则,将近场动力学理论和有限元思想结合起来,利用ABAQUS建立数值模型对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行分析,通过与原型试验进行对比分析,验证了此方法的可行性。在此基础上分析了局部偏压、背后空洞和衬砌厚度不足三种因素对隧道衬砌开裂的影响,分析在此过程中裂缝分布和扩展规律,并分析由于开裂产生的衬砌位移和应变能释放的时程变化趋势。为现役运营隧道衬砌裂缝的防治提供一定的参考。     

穿越地裂缝带地铁隧道结构应力预测方法研究

西安地处国内地裂缝发育最强烈的汾渭盆地,地裂缝的活动性会造成地铁隧道结构扭曲及衬砌面开裂并影响地铁的施工及安全运营.采用特殊材料制作几何相似比常数为1∶20的地裂缝与地铁隧道结构相互作用的隧道模型,通过对隧道模型结构应力监测数据与应力预测值进行对比分析揭示了地裂缝位错作用下隧道的变形破坏规律,并建立了地铁隧道结构应力的预测模型.试验结果表明:随着地裂缝位错量的增加,位于隧道结构上部的地裂缝上盘压力增加、下盘压力减小,位于隧道结构下部的上盘压力迅速减小、下盘压力持续增加;位于地裂缝下盘的隧道结构上部整体受拉而下部整体受压,位于地裂缝上盘的隧道结构上部先受压后受拉;位于地裂缝下盘的隧道结构沿纵向发生向下的弯曲变形致使其环向应变表现为拱底受压而拱顶和左右两拱腰均受拉的受力特点;指数平滑法对初始观测值的要求低且受异常值影响小可作为隧道结构应力预测的首选方法,当应力值达到预警值时进行报警采取适当的加固措施可保证地铁隧道的正常施工与安全运营.     

带裂缝衬砌的应力强度因子分析

在隧道工程中,二次衬砌的开裂严重影响着隧道结构的安全、耐久性以及隧道的正常运营.本文为探究带裂缝衬砌的强度变化机理,基于断裂力学理论,将裂缝发展过程与应力强度因子关联,从理论计算和有限元模拟两个角度,总结了隧道衬砌裂缝发展与应力强度因子之间的一般规律.     

基于损伤塑性理论的隧道衬砌结构开裂破坏的数值分析

基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了公路隧道结构的非线性模型,并利用大型工程模拟的有限元软件ABAQUS对所建立的模型进行计算分析,较真实地揭示了运营公路隧道衬砌结构开裂破坏的机理,得到了在山体塌陷、围岩偏压作用下隧道衬砌结构损伤值、应力的分布特性和规律.     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

大跨度桥梁施工阶段混凝土应力监测分析

为研究大跨度桥梁各桥墩不同位置施工阶段混凝土应力变化趋势,及时掌握结构受力状况是否符合设计要求,依托美景大桥为实际案例,对主桥施工过程,混凝土应力变化进行监测,通过理论计算得到混凝土的应力理论值,并将实测值与理论值进行对比分析,得到主桥各墩不同位置断面混凝土的应力变化规律。结果表明:主桥左、右幅箱梁共布置的10个测点中,实测值与理论值整体较为近,且变化趋势一致,仅在11号块张拉过程中实测值与理论值存在一些偏差,偏差值为1～2 MPa,但应力值均在规范要求之内,说明施工方法合理,满足工程设计要求,为保证主桥施工安全提供了科学的依据。     

基于荷载-结构模型对开裂二衬结构的安全性评价

以兰新高铁祁连山隧道二衬裂纹为研究对象,根据铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定,对隧道主要裂缝进行安全评价,给出安全等级;同时基于荷载-结构模型理论,应用ANSYS有限元分析软件,对开裂缺陷二衬结构进行承载力计算,得出加固补强前隧道抗压、抗裂安全系数,可为类似隧道二衬裂缝结构的安全性评价以及加固治理提供参考。     

围岩流变特性对隧道二衬支护时机的影响

为了研究岩体流变特性情况下隧道二衬的支护时机,首先推导了在考虑围岩流变特性时,衬砌抗力、位移及围岩的位移表达式;然后以广梧高速公路茶林顶隧道岩体为工程背景,探讨了考虑岩体流变情况下,隧道二衬支护时机的确定方法,并对比了围岩拱顶下沉实测值和理论计算值。结果表明：(1) 理论分析所建立的衬砌抗力、位移及围岩的位移表达式中均包含了时间参数,可确定达到不同衬砌抗力、位移及围岩位移所需要的时间;(2) 围岩拱顶下沉实测值和理论计算值表现出相同的发展规律,验证了所建立方法的正确性。     

断层位错量对跨断层隧道的影响

在几何相似比为100、断层倾角为90°的情况下,进行了断层位错量对跨断层隧道影响的模型试验。介绍了围岩模型材料的相似常数的选取及设计、隧道衬砌的设计、加载方案。对取得的衬砌应变数据进行处理分析。结果表明:不同位错量下隧道衬砌拱腰的纵向应变分布规律一致,隧道衬砌应变和位错量成正相关;破碎带两侧不同盘处的隧道衬砌的应变呈现反对称分布;应变最大位置处即在断层破碎带处。     

联络通道与主隧道连接处列车振动响应分析

 基于有效应力分析法,运用有限差分程序FLAC3D建立了盾构隧道主隧道、联络通道、地层相互作用三维计算模型。分析了两辆列车单次交汇运营条件下,联络通道与隧道结构连接处典型断面特征点处土层孔隙水压力、盾构隧道衬砌结构变形及主应力变化。计算结果表明：在列车振动荷载作用下离隧道拱底越近的土层,孔隙水压力与初始有效应力的比值越大,但均小于1,土体尚未达到发生液化的条件;衬砌结构位移最大值出现在盾构隧道拱底,为0.16mm;衬砌结构拉、压应力最大值均未超过结构抗拉、抗压强度设计值,表明衬砌结构在列车振动荷载作用下是安全的。     

铁路隧道混凝土衬砌爆破振动安全判据

根据应力波理论,依照极限拉应力准则、极限剪应力准则及莫尔判据,对爆炸应力波体波对隧道衬砌结构的影响进行研究,确定基于隧道衬砌结构安全的爆破振动速度判据模型。结合紧邻隧道上方的土石方开挖爆破工程实际,对爆破振动速度判据进行求解。研究结果表明:爆破应力波体波对隧道混凝土衬砌结构破坏效应中P波占主导地位,爆破振动作用下隧道结构首先产生拉伸破坏,隧道衬砌爆破振动速度安全判据为14.51 cm/s。研究结果与爆破安全规程一致,为隧道结构安全标准的确定提供了科学依据。     

中性D介子半轻子衰变分支比的理论计算

根据4种将非微扰的强相互作用参数化为形状因子的模型得到的4种强子形状因子,分别计算了中性D介子D~0→K~-e~+ν_e和D~0→π~-e~+ν_e两个半轻子衰变过程的衰变分支比.将计算结果与实验测量值比较,得到极点修正模型对D_0→K~-e~+ν_e过程的理论计算结果中心值与实验测量值非常接近,而对D~0→π~-e~+ν_e过程两参量多级展开模型符合较好.然而由于非微扰效应的存在,形状因子f+(0)和强耦合常数g等参数误差过大,因此得到的理论计算结果误差较大.     

B_s→PV衰变中湮灭图和硬旁观者散射效应

利用LHCb实验组对衰变B~0_s→K*π~-和B_-~0s→K~±K~(*■)分支比的测量结果 ,在QCD因子化(QCDF)框架下,采用最小x~2方法拟合Xi,fA,并将B_(u.d)→PV衰变拟合出的湮灭参数代入B_s→PV衰变的可观测量中进行理论计算和分析.研究发现,对于Bs和B_(u.d)介子系统湮灭参数Xi,fA(PV)具有普适性.对于Br(B~0_s→K*+π~-)和Br(B~0_s→K±K(*■))这两个可观测量,给出的理论值与LHCb给出的实验值在误差范围内保持一致,只有湮灭图贡献的B~0_s→πρ衰变对于研究湮灭参数有着重要的作用.     

双层隧道内力分析

根据弹塑性理论,采用四节点?四边形等参数单元和理想弹塑性德鲁克-普拉格弹塑性材料模型,对双层隧道进行了平面应变有限元分析,自编了考虑初应力分阶段释放?模拟具体施工过程的计算机处理软件.运用该软件,计算得到了衬砌与围岩共同工作时的变形情况?应力分布和塑性区分布的状况,并最终给出了衬砌的各个横截面的设计内力值.     

中性赝标介子的双轻子衰变

中性赝标介子(π0,η等)衰变到轻子对的过程一直深受理论和实验关注.这些过程的研究对于检验标准模型和寻找超越标准模型以外的新物理有指导意义.这里首先在手征微扰论的框架下详细分析π0→e+e-,发现该过程的衰变率可以确定至一个未知常数.目前尚无模型无关方法来确定这一个未知常数组合.然后在一个矢量为主的模型中计算这一过程,发现模型中参数的存在使得理论有一定的不确定性.与实验值相比,理论预言的不确定性将会模糊可能的新物理信号,同样的分析可以推广至η→e+e-和η→μ+μ-.     

偏压荷载下地铁隧道变形特征及预测研究

以某市地铁区间隧道为研究对象,使用FLAC3D软件模拟分析了桥梁基础下浅埋暗挖法施工过程中,地铁隧道周边土体的变形和衬砌应力分布情况;同时建立了隧道拱顶沉降值的时间序列模型,并预测了拱顶沉降的变化趋势。结果表明:由于上部桥梁基础偏压和土体强度较低的影响,在开挖完成后隧道的右侧地层出现了较大的变形;同时在隧道初次衬砌两侧边墙的中部也出现了较大的应力值,对于这些隧道部位可采用锚杆注浆加固或采用钢支撑进行加强支护,以确保施工过程安全可靠;另一方面,基于ARMA模型的时间序列分析法可以较好地模拟隧道结构的复杂变形,为科学分析隧道变形特点和较准确地预测变形进行了有益的探索。     

季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及工程应用

为了保障季冻区破碎围岩隧道的运营安全及使用年限,依托榆树川隧道冻害处治工程,采用理论分析、现场监测及数值模拟,对季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及隧道衬砌安全监测管理标准进行研究.基于冻融岩石圈冻胀模型和含水风化层冻胀模型,提出了季冻区破碎围岩马蹄形隧道冻胀力计算方法,并以衬砌最小安全系数素混凝土2.0、2.4、2.8...     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

软岩流变模型实验相似准则的推演及应用

为了解决室内围岩力学特性测试周期长、效率低,难以为进展中的工程支护提供及时、准确地科学指导问题,利用相似理论量纲分析法导出软岩模型试验中模型和原型应满足的相似准则,得出软岩模型试验中弹性阶段、屈服阶段、流变及应力松弛过程中模型与原型的各个物理量间必须满足的相似关系.结果表明:选用合适的相似材料不仅可模拟软岩的流变特性,还可得到原型试验和模型试验大的时间比.为探索简便、快速、高效的测试软岩流变特性的新方法提供了重要的理论依据.