论岛弧的拱结构

基于海沟－岛弧－弧后盆地体系起伏变化的地壳厚度和岛弧平面上独特的延展方式，从结构力学上看，岛弧实质上是横跨于汇聚板块边界上的二铰拱，弧体及两端支点的地质构造特点都说明了这一点。板块俯冲边界上作用力的方式和方向相当于作用在二铰拱上的竖向均布载荷，因而岛弧选择的合理拱轴为抛物线。为了保持汇聚板块边界的平衡，岛弧呈抛物线形向外扩展，引起弧后盆地向岛弧一侧的扩张，这与大洋中脊的扩张有本质的不同。     

几何缺陷对拱结构动力稳定性的影响

分析了外激励下几何缺陷对拱结构动力稳定性的影响。推导了拱结构边界确定而结构本身节点坐标偏差随机且指数相关时的条件相关矩阵,分解得到几何缺陷的分布方式和大小。从非线性运动方程出发,分别得出了周期荷载作用下非线性刚度矩阵可线性化,非周期荷载作用下同时考虑几何、材料非线性的Lyapunov指数计算方法。最后以一圆弧拱为例分别对周期荷载、阶跃荷载、脉冲荷载及地震荷载作用下几何缺陷的影响进行了数值分析。结果表明周期激励作用下拱结构存在动力失稳频域;在不同分布方式几何缺陷中动力稳定性对与屈曲模态相似的缺陷最为敏感。     

拱结构动力稳定实用判别方法

在总结和借鉴已有动力稳定判别准则的基础上,提出了两种拱结构动力稳定性分析的实用判别方法。方法1通过提取发生最大位移响应时刻的刚度矩阵的特征根符号来判断,方法2通过荷载-位移曲线的斜率变化来判断。通过对不同荷载类型、不同计算条件下拱结构的动力失稳特征的分析对比,指出结构整体刚度矩阵出现负的特征值是结构失稳的必要条件,可依此判断结构动力失稳临界荷载的下限值,位移时程曲线发散、性质发生改变或发生跳跃,荷载-位移曲线出现不规则现象,是拱结构动力失稳的重要判断依据。     

斜拉索拱与索拱体系静动力性能的对比性研究

在索拱结构的基础上添加上部斜拉系统则构成了斜拉索拱结构,因此两种结构呈现出不同的受力特性。本文基于实际的工程背景,借助ANSYS建立斜拉索拱结构与索拱结构的有限元分析模型,在四种相同荷载工况作用下,对静力性能和动力性能,进行了结构参数的比较分析,得出了两者在力学性能的异同。结果表明斜拉索拱结构的受力特性优于索拱结构。     

松散含水层下上提工作面压架因素敏感性分析与压架预防

为了防止类似淮南顾北矿1202（3）上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然拱内、拱外两种条件下的覆岩载荷,确定了滑落失稳和挤压变形失稳的压架判据。研究表明,上提工作面受到松散含水层内水的影响时,易形成高冒拱结构,拱内松散层重度增加,铰接岩块之间的接触力减小,承载关键层受到松散含水层内的水压影响,造成支架上的载荷急剧增大,导致上提工作面易发生突水压架事故。然而影响工作面突水压架既有地质因素,又有开采技术因素,盲目地增加支架工作阻力未必能降低工作面压架风险,支护成本必然急剧增加。基于此,定义了无量纲的压架敏感度指标,分析了压架因素的敏感性,并针对压架敏感性较高的因素,提出了“适当控制采高,开切眼顶板强制放顶,防止直接顶悬顶,采前疏水降压,加固工作面煤壁,提高支架支撑力,合理的设备选型,保证合理的工作面推进速度”等防压架对策,为类似条件下上提工作面安全开采提供一些理论指导。     

不同支护结构的桩身应力及其分析

钻孔灌注桩悬臂支护结构和单层支点混合支护结构是常用的深基坑支护结构型式,钻孔灌注桩连拱式组合拱结构是一种新型的支护结构型式。通过对南京某大厦深基坑开挖过程中,桩身应力的实测研究和对比分析,获得了在相同的工程水文地质、施工和降水条件下,3种不同支护结构的受力主筋在不同深度的应力大小及其分布形态,为设计计算和钻孔灌注桩连拱式组合拱结构的推广应用积累了宝贵资料。     

强震区隧道软弱围岩洞口段桩-筏抗震措施的作用效果分析

为进一步提高地震时软弱围岩铁路隧道安全性及稳定性,以玉磨铁路新平隧道工程作为依托,利用FLAC3D数值模拟软件,对强震区隧道软弱围岩洞口段桩-筏抗震措施效果进行研究,对比分析了无加固措施、措施一（桩-拱结构）及措施二(桩-筏-拱结构)二衬的结构位移及内力,研究结果表明:措施一和措施二的竖向位移分别减小了1.35%、1.09%;措施一的边墙收敛几无变化（增大了0.44%）;由于桩-筏-拱结构的整体稳定性较好,措施二的边墙收敛减小了30.49%;距离洞口最近的两个危险截面1和2处,措施一的最小安全系数提高了1.43%、6.71%,措施二的最小安全系数提高了145.91%、143.72%;综合位移及内力分析,措施二的抗震效果优于措施一,建议新平隧道洞口段采用桩-筏-拱结构进行抗震加固。