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动静复合拉拔作用下锚杆结构的破坏机制研究
1
作者
张玉
刘晓敏
+5 位作者
石怡安
陈铁林
王展魁
陈文海
孙加奇
安平生
《黄金科学技术》
CSCD
北大核心
2024年第3期481-490,共10页
为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过...
为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过室内试验进行了模型验证。然后对不同界面强度的多组锚杆结构在复合拉拔作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特征等展开了研究,同时对参数静力比的影响进行了分析。结果表明:(1)受锚固界面强度的影响,锚杆结构主要包括:单一破坏模式(锚固界面滑移脱黏)、三段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂—界面滑移脱黏)和两段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂)。(2)锚固界面强度较小时,锚杆沿锚固界面完全脱黏。随着界面强度的增大,锚固剂斜向开裂缝倾角越小,斜向开裂区范围越大,但尚未延伸至锚固界面。(3)静力比在70%以下时,锚杆结构的承载力随静力比的提高而逐渐增加,反之则逐渐降低。锚杆结构的极限位移和动载循环次数均随静力比的提高而逐渐降低。(4)复合拉拔作用下锚杆结构的峰值荷载低于其在静力时的值,且峰后承载力下降更为明显。工程应用中,建议增加锚固界面和锚固剂强度,适当降低静力比,减弱动力冲击荷载的作用。
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关键词
隧洞
锚杆结构
复合拉拔
破坏机制
界面强度
静力比
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职称材料
铁路桥墩通用计算平台任意截面形变刚度与温度初载法研究
2
作者
王雨权
国巍
+3 位作者
苏伟
廖立坚
李林安
周俊龙
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期2923-2933,共11页
为了提高铁路桥墩及基础批量化设计中桥墩外力及变形的计算精度,解决复杂墩形的外力及墩顶位移等设计指标的高效精准求解难题,研制了适用于计算任意横截面、沿墩高形变的铁路桥墩通用计算平台,构建一套基于任意截面形变单元加载技术为...
为了提高铁路桥墩及基础批量化设计中桥墩外力及变形的计算精度,解决复杂墩形的外力及墩顶位移等设计指标的高效精准求解难题,研制了适用于计算任意横截面、沿墩高形变的铁路桥墩通用计算平台,构建一套基于任意截面形变单元加载技术为核心的铁路桥墩仿真计算方法。该方法的关键步骤有:1)通过自定义任意桥墩截面输入格式及基于泊松方程的有限元网格剖分求解方法,搭建任意截面几何特性计算功能;2)通过基于力的平衡及余能定理、卡氏第二定理,推导形变刚度矩阵,利用结构力学法得到等效节点荷载,进而建立形变单元加载算法;3)通过自定义温度场,并引入初轴力、初弯矩概念,然后基于单元力学平衡关系,得到形变单元的等效温度节点力,从而创建温度效应的初载法;4)据此编制完成铁路桥墩通用计算平台,并分别采用商业有限元软件Midas对(60+100+60)m高铁连续梁桥墩地震力、采用Abaqus对圆端形形变构件空心墩温度作用墩顶位移进行验证。研究结果表明:平台的地震力计算结果与Midas的最大误差为0.18%,表明形变刚度及任意截面几何特性计算功能满足工程精度要求;温度作用下,当墩高超过21 m时,平台计算墩顶位移与Abaqus的最大误差为0.52%,误差随墩高增加而减小,表明温度效应的初载法准确度高。研究成果可为研制相同类型铁路桥墩设计仿真平台提供一种精度高且技术路线可行的简便方法。
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关键词
桥墩
形变刚度
任意截面
温度初载法
计算平台
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职称材料
层理结构板岩动态断裂特性
被引量：
3
3
作者
张玉
王文己
+1 位作者
孙加奇
肖永刚
《黄金科学技术》
CSCD
2023年第5期803-810,共8页
基于动力冲击试验和插入黏聚力单元数值模拟方法,对层理结构板岩中心直切槽半圆盘(NSCB)试样在不同冲击速度和层理面倾角下的断裂性能展开研究。讨论了含层理结构岩样中的裂纹路径及其断裂参数。结果表明:冲击速度和层理面倾角对层理结...
基于动力冲击试验和插入黏聚力单元数值模拟方法,对层理结构板岩中心直切槽半圆盘(NSCB)试样在不同冲击速度和层理面倾角下的断裂性能展开研究。讨论了含层理结构岩样中的裂纹路径及其断裂参数。结果表明:冲击速度和层理面倾角对层理结构板岩裂纹扩展影响明显,在冲击速度较小的条件下,裂纹倾向于沿薄弱层理面扩展;随着冲击速度的增加,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度逐渐减小,裂纹扩展路径更倾向于忽略薄弱层理面的影响,直接向加载点扩展。在冲击速度一定的情况下,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度随层理面倾角的增加亦减小。随着冲击速度的增加,层理结构板岩的断裂韧度也逐渐增加;在给定冲击速度的条件下,层理结构板岩的断裂韧度随着层理面倾角的增加而增大。
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关键词
层理结构
动力冲击
数值模拟
开裂模式
断裂韧度
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职称材料
题名
动静复合拉拔作用下锚杆结构的破坏机制研究
1
作者
张玉
刘晓敏
石怡安
陈铁林
王展魁
陈文海
孙加奇
安平生
机构
中建
六
局
水利水电建设集团
有限公司
技术
中心
中国建筑第六工程局有限公司工程技术研究院
北京交通大学城市地下
工程
教育部重点实验室
华侨大学土木
工程
学院
出处
《黄金科学技术》
CSCD
北大核心
2024年第3期481-490,共10页
基金
中建六局科技研发计划资助课题“复杂环境条件下输水隧洞爆破施工关键技术研究”(编号:CSCEC6B-2020-Z-12)
“输水隧洞软弱围岩突发坍塌支护设计和充填注浆应急处置技术研究”(编号:CSCEC6B-2021-Z-21)
国家自然科学基金项目“爆破震动诱发深部巷道围岩时效破坏机制与损伤模型”(编号:51974136)联合资助。
文摘
为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过室内试验进行了模型验证。然后对不同界面强度的多组锚杆结构在复合拉拔作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特征等展开了研究,同时对参数静力比的影响进行了分析。结果表明:(1)受锚固界面强度的影响,锚杆结构主要包括:单一破坏模式(锚固界面滑移脱黏)、三段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂—界面滑移脱黏)和两段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂)。(2)锚固界面强度较小时,锚杆沿锚固界面完全脱黏。随着界面强度的增大,锚固剂斜向开裂缝倾角越小,斜向开裂区范围越大,但尚未延伸至锚固界面。(3)静力比在70%以下时,锚杆结构的承载力随静力比的提高而逐渐增加,反之则逐渐降低。锚杆结构的极限位移和动载循环次数均随静力比的提高而逐渐降低。(4)复合拉拔作用下锚杆结构的峰值荷载低于其在静力时的值,且峰后承载力下降更为明显。工程应用中,建议增加锚固界面和锚固剂强度,适当降低静力比,减弱动力冲击荷载的作用。
关键词
隧洞
锚杆结构
复合拉拔
破坏机制
界面强度
静力比
Keywords
tunnel
anchor bolt structure
composite pull-out
damage mechanism
interface strength
static ratio
分类号
TV554 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
铁路桥墩通用计算平台任意截面形变刚度与温度初载法研究
2
作者
王雨权
国巍
苏伟
廖立坚
李林安
周俊龙
机构
中国
铁路设计集团
有限公司
土建
工程
设计
研究院
中南大学土木
工程
学院
天津大学力学系
中国建筑第六工程局有限公司工程技术研究院
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期2923-2933,共11页
基金
中国铁路设计集团有限公司科研项目(2021A240602)。
文摘
为了提高铁路桥墩及基础批量化设计中桥墩外力及变形的计算精度,解决复杂墩形的外力及墩顶位移等设计指标的高效精准求解难题,研制了适用于计算任意横截面、沿墩高形变的铁路桥墩通用计算平台,构建一套基于任意截面形变单元加载技术为核心的铁路桥墩仿真计算方法。该方法的关键步骤有:1)通过自定义任意桥墩截面输入格式及基于泊松方程的有限元网格剖分求解方法,搭建任意截面几何特性计算功能;2)通过基于力的平衡及余能定理、卡氏第二定理,推导形变刚度矩阵,利用结构力学法得到等效节点荷载,进而建立形变单元加载算法;3)通过自定义温度场,并引入初轴力、初弯矩概念,然后基于单元力学平衡关系,得到形变单元的等效温度节点力,从而创建温度效应的初载法;4)据此编制完成铁路桥墩通用计算平台,并分别采用商业有限元软件Midas对(60+100+60)m高铁连续梁桥墩地震力、采用Abaqus对圆端形形变构件空心墩温度作用墩顶位移进行验证。研究结果表明:平台的地震力计算结果与Midas的最大误差为0.18%,表明形变刚度及任意截面几何特性计算功能满足工程精度要求;温度作用下,当墩高超过21 m时,平台计算墩顶位移与Abaqus的最大误差为0.52%,误差随墩高增加而减小,表明温度效应的初载法准确度高。研究成果可为研制相同类型铁路桥墩设计仿真平台提供一种精度高且技术路线可行的简便方法。
关键词
桥墩
形变刚度
任意截面
温度初载法
计算平台
Keywords
bridge piers
tapered stiffness
arbitrary cross-section
method of temperature initial load
calculation platform
分类号
U443.22 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
层理结构板岩动态断裂特性
被引量：
3
3
作者
张玉
王文己
孙加奇
肖永刚
机构
中建
六
局
水利水电建设集团
有限公司
中国建筑第六工程局有限公司工程技术研究院
华侨大学土木
工程
学院
出处
《黄金科学技术》
CSCD
2023年第5期803-810,共8页
基金
中建六局科技研发计划资助课题“复杂环境条件下输水隧洞爆破施工关键技术研究”(编号:CSCEC6B-2020-Z-12)
国家自然科学基金项目“爆破震动诱发深部巷道围岩时效破坏机制与损伤模型”(编号:51974136)联合资助。
文摘
基于动力冲击试验和插入黏聚力单元数值模拟方法,对层理结构板岩中心直切槽半圆盘(NSCB)试样在不同冲击速度和层理面倾角下的断裂性能展开研究。讨论了含层理结构岩样中的裂纹路径及其断裂参数。结果表明:冲击速度和层理面倾角对层理结构板岩裂纹扩展影响明显,在冲击速度较小的条件下,裂纹倾向于沿薄弱层理面扩展;随着冲击速度的增加,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度逐渐减小,裂纹扩展路径更倾向于忽略薄弱层理面的影响,直接向加载点扩展。在冲击速度一定的情况下,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度随层理面倾角的增加亦减小。随着冲击速度的增加,层理结构板岩的断裂韧度也逐渐增加;在给定冲击速度的条件下,层理结构板岩的断裂韧度随着层理面倾角的增加而增大。
关键词
层理结构
动力冲击
数值模拟
开裂模式
断裂韧度
Keywords
bedding structure
dynamic impact
numerical simulation
cracking mode
fracture toughness
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
动静复合拉拔作用下锚杆结构的破坏机制研究
张玉
刘晓敏
石怡安
陈铁林
王展魁
陈文海
孙加奇
安平生
《黄金科学技术》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
铁路桥墩通用计算平台任意截面形变刚度与温度初载法研究
王雨权
国巍
苏伟
廖立坚
李林安
周俊龙
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
层理结构板岩动态断裂特性
张玉
王文己
孙加奇
肖永刚
《黄金科学技术》
CSCD
2023
3
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职称材料
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