板翼动力锚水中自由下落过程数值模拟

板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚在水中自由下落的阻力决定了锚到达海床表面时的速度,进而直接决定了锚贯入海床中的深度以及它能提供的承载力。板翼动力锚的形状比较复杂,采用计算流体动力学的方法研究板翼动力锚的下落速度、水平位移和转角与下落位移的关系。计算结果表明:板翼动力锚的拖曳阻力系数约为0.93~1.12之间;在沉贯过程中应使加载臂与翼板共面以减少阻力;板翼动力锚的终端速度约为28 m/s。     

不同埋深的钢管混凝土柱脚-基础锚固试验研究

大连国际会议中心结构的竖向承载和水平抗侧力体系主要由数个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒构成,保障核心筒钢管混凝土边框柱与混凝土基础的可靠锚固性能是其抗震设计的关键技术之一。以该工程核心筒边框柱-混凝土基础为原型,设计了2个不同柱脚埋深的1/5缩尺的钢管混凝土柱脚-钢筋混凝土基础组合试件,并对其进行了锚固工作性能试验。试验采用单向重复荷载,重点研究了柱脚埋深对组合试件的锚固承载力和延性性能的影响。试验结果表明:增大柱脚埋深能有效提高其锚固承载力和延性性能;2个试件原型的构造做法均可满足设计要求,其锚固是可靠的。     

三塔自锚式悬索桥动力特性及影响参数分析

以某三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,通过调整缆索初应变确定恒载作用下的成桥线形,基于静力平衡状态进行模态分析得到三塔自锚式悬索桥的振型及频率。结构动力特性影响参数分析表明:主缆抗拉刚度、加劲梁竖向弯曲刚度、桥面恒载集度、矢跨比等参数对结构动力特性影响较大。     

锚板抗拉破坏机制试验研究

锚板上拔过程是一个复杂的锚土相互作用过程,锚板周围土体在上拔过程中的变形破坏机制对于锚板抗拔力的可靠预测具有重要意义。为了对锚板破坏机制进行量化分析,基于LabVIEW软件开发环境,开发了力、位移和图像同步采集系统,该系统由力传感器、位移传感器、相机和一台计算机组成,可对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行自动同步采集,从而保证了力、位移和图像的一一对应关系。基于PIV（particle image velocimetry）无干扰测量技术对砂土中锚板在上拔过程中的图像进行了测量分析,得到了锚板周围土体的位移场、剪切应变场和体积应变场。变形场试验结果表明：锚板上拔过程中,锚板上部土体中间部分位移大、两边小,最终形成一个倒置的梯形;剪切应变场显示锚板上拔过程经历了局部剪切带形成,扩展并最终在锚板两侧形成一个倾斜向上并贯通到地面的对称剪切带,剪切过程中剪切带内伴随着剪涨。在峰后阶段,剪切带形状由峰值点内倾转为外倾,锚板两侧边缘处出现局部土体流动软化。该试验结果可为锚板上拔预测模型建立以及设计提供参考依据。     

循环荷载下吸力锚基础周围孔压响应特性数值研究

吸力锚基础海上安装方便、定位精确且具有较大上拔承载力,可作为张力腿平台的系泊基础,在深水油气工程应用广泛。服役过程中,作用在吸力锚基础上的荷载一般为一定预张力上的单向循环动力作用,动力荷载可分为波频荷载和二阶低频慢漂荷载,其中波频荷载的幅值较小但周期短,低频荷载幅值较大但周期较长。本文建立多孔介质海床中吸力锚在定常力基础上承受循环上拔荷载的有限元模型,对锚体周围的孔压响应特性进行数值计算与分析,重点分析比较波频荷载和低频慢漂荷载作用下的振荡和残余孔压的变化趋势与影响范围。研究表明,循环上拔荷载作用下吸力锚外侧浅层土体孔压累积显著,降低土体有效应力,弱化筒壁-土体摩擦阻力,有可能引起吸力锚失效模式的转化;循环荷载的幅值和周期都将对孔压响应的大小和分布造成一定影响。     

砂浆受腐蚀锚固体的锚固特性试验研究

采用室内加速腐蚀试验方法,研究了砂浆受腐蚀后砂浆锚杆锚固体的锚固特性变化情况。通过对不同腐蚀阶段砂浆锚杆锚固体中锚杆-砂浆界面以及砂浆-基体界面的黏结强度及荷载-位移关系的测试及分析,得到了界面黏结特性随砂浆腐蚀时间的变化关系。结果表明：随着砂浆受腐蚀程度的增加,锚杆-砂浆-基体三者界面间的黏结强度均呈线性下降,锚杆-砂浆界面间剪切刚度随着腐蚀时间的增加而减小,而砂浆-基体界面间的剪切刚度受砂浆腐蚀程度的影响不大,但界面间的化学胶着力会随砂浆腐蚀程度的增加而降低。     

桩锚挡墙联合支护残积土边坡离心模型试验研究

利用土工离心机分别对钢轨桩、锚杆联合重力式挡土墙支护土质边坡的效果进行模型对比试验研究,分析了钢轨桩和锚杆在重力式挡土墙支护土质边坡中的作用。试验结果表明,强降雨诱发重力式挡土墙支护下的残积土边坡产生滑动变形,对边坡稳定构成威胁;挡土墙下打入钢轨桩联合支护土质边坡会大大降低因降雨产生的墙体偏移,但墙顶上部坡体的局部浅层滑动仍不可避免;植入墙顶上部坡体内并锚固于墙身的锚杆对边坡局部浅层滑动起到了很好的抑制作用。在不增加挡墙自重前提下,钢轨桩下延作用以及锚杆锚固作用提升了挡土墙的抗倾覆能力和边坡浅层抗滑塌能力,从坡体内部和浅层同时改善了重力式挡土墙的支护效果;钢轨桩和锚杆的使用均布了挡土墙背部土压力,有效避免了局部应力集中。     

复杂条件下高拱坝应力及坝肩稳定分析

众所周知,研究复杂地质条件下的高拱坝应力和坝肩稳定对确保工程安全具有重要的意义。研究的江坪河高拱坝地质构造较复杂,坝基及坝肩岩体存在大量断层、软弱夹层、泥化夹层和卸荷、风化岩体等地质缺陷,引起两岸坝肩岩体变形不对称、压缩变形量增大以及坝肩局部岩体承载能力低,直接影响到拱坝正常运行和稳定性。因而,对各种工况下的坝体及坝肩岩体进行了三维有限元分析,研究了坝体及坝肩的应力和变形发展状态、可能失稳模式、破坏形态和破坏机制。研究成果表明,未加固时坝肩岩体不稳定,因此,通过研究采用合理的加固处理措施,右岸采用6个传力洞进行加固;左岸采用锚洞进行加固。采取加固措施以后对其进行三维有限元分析,其研究成果表明,加固有一定的效果,改善了两岸的受力状况和变形分布,提高了坝肩稳定性,但左岸坝肩仍不能完全满足规范要求,还需要进一步增加锚洞的面积。     

方形平板锚抗拉承载力的大变形有限元分析

基于网格重分和改进的REP应力恢复技术,建立了三维大变形有限元方法研究拉力作用下方形平板锚与黏性土地基的相互作用。与常规的小变形有限元不同,大变形分析能够完整模拟平板锚的上拔过程,如果平板锚底面与土体始终保持接触,三维大变形计算得到的方板与圆板抗拉力相差很小;在无重土中的平板在加载初始即与土体脱离时,方板的承载力略低于圆板。大变形分析给出的立即脱离承载力系数与模型试验数据基本吻合,而小变形有限元与下限分析忽略了方形平板锚的长距离上拔过程对其抗拉力的影响,可能高估深锚的承载力。改进估计方形平板锚抗拉承载力的简化方法,方便于工程应用。     

滑坡锚拉抗滑桩的非线性优化设计

基于滑坡锚拉抗滑桩设计的变形协调计算法和非线性优化方法,利用Matlab优化工具箱中的单目标多变量非线性优化函数Fmincon,以工程造价为目标函数,建立了锚拉桩优化设计模型,实现了锚拉桩的主要设计参数优化,使锚拉桩成本最小。实际工程应用结果表明：和原方案相比,优化设计可以大幅度降低锚拉桩的直接投资,产生较大的经济效益。