钢筋混凝土立柱钻孔爆破破坏过程数值分析与试验研究 被引量：1

1

作者 黄小武 谢先启 +3 位作者 贾永胜 刘昌邦 姚颖康 伍岳 《爆破》 北大核心 2025年第2期1-12,共12页

在房屋类建筑物爆破拆除工程中,钢筋混凝土立柱是主要承载构件,也是拆除爆破工程中面临最多的爆破对象。钢筋混凝土立柱的爆破破坏效果,直接影响承载构件的可靠失稳,进而影响结构的整体倒塌。近年来,钢筋混凝土立柱呈现出尺寸大、配筋... 在房屋类建筑物爆破拆除工程中,钢筋混凝土立柱是主要承载构件,也是拆除爆破工程中面临最多的爆破对象。钢筋混凝土立柱的爆破破坏效果,直接影响承载构件的可靠失稳,进而影响结构的整体倒塌。近年来,钢筋混凝土立柱呈现出尺寸大、配筋多、强度高等特征,对爆破参数设计和飞石防护提出了巨大的挑战。采用粒子爆破法耦合有限元算法(PBM-FEM),通过粒子的高速运动碰撞模拟爆炸冲击荷载和爆生气体逸出炮孔的过程;通过1∶1原尺寸物理模型爆破试验,采用工业电子雷管真实还原了高层楼房承重构件爆破拆除过程,揭示了钢筋混凝土立柱的钻孔爆破破坏过程及其爆破破坏失效机理。研究结果表明:因炮孔侧堵塞材料的约束作用有限,爆生气体会从孔口逸出,降低了炸药能量的利用率。立柱表面混凝土的剥落情况严重程度依次为:左、右两侧>前侧>后侧,最小抵抗线的方向是诱导混凝土发生破坏和抛掷的主要方向。 展开更多

关键词 爆破拆除 钢筋混凝土 钻孔爆破 破坏失效 数值模拟

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框架结构楼房定向爆破倒塌后坐与触地振动联合控制技术研究

2

作者 黄小武 贾永胜 +3 位作者 袁方 陈德志 伍岳 刘昌邦 《爆破》 北大核心 2025年第3期9-17,共9页

近年来,随着城市环境日益复杂以及市民的环保意识日益增强,框架结构楼房定向倾倒爆破拆除常遇到倒塌后坐距离大、触地冲击振动强的问题,限制了爆破拆除技术的发展与应用。为控制框架结构楼房定向爆破拆除倒塌后坐与触地振动,在传统底部... 近年来,随着城市环境日益复杂以及市民的环保意识日益增强,框架结构楼房定向倾倒爆破拆除常遇到倒塌后坐距离大、触地冲击振动强的问题,限制了爆破拆除技术的发展与应用。为控制框架结构楼房定向爆破拆除倒塌后坐与触地振动,在传统底部切口爆破拆除技术基础上,提出了铰点前移高位爆破切口设计方法,并建立了爆破切口高度的理论计算模型;结合工程实践,研发了预留缓冲层高位切口爆破拆除技术,并根据预留缓冲层的处理方式,设计了3种爆破切口形式,以适应不同程度倒塌后坐和触地振动的控制需求。综合采用理论分析、数值模拟和现场试验等研究方法,对比分析了不同爆破方案下框架结构爆破拆除的倒塌解体效果,研究结果表明:(1)铰点前移高位爆破切口可以加大切口的倾角、延长切口的闭合时间,控制结构倒塌后坐与触地冲击,大幅度提高了结构失稳倒塌的可靠性;(2)相比传统底部切口爆破方案,预留缓冲层铰点前移高位切口爆破方案能够有效缩短爆堆的长度,降低结构倒塌触地的速度,并有效控制爆堆高度;(3)预留缓冲层的处理方式多样,应综合考虑楼房的结构特征和周边环境情况进行选择。 展开更多

关键词 爆破拆除 框剪结构 倒塌后坐 触地振动 爆破效果

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不同切口形式的框架-剪力墙结构爆破拆除倒塌过程分析 被引量：1

3

作者 张翼翔 赵国臣 +2 位作者 林世镔 王誉瑾 刘昌邦 《爆破》 北大核心 2025年第2期111-119,共9页

基于武汉某实际7层框架—剪力墙结构爆破拆除工程,开展了不同切口形式的框架—剪力墙结构爆破拆除倒塌过程研究。采用ABAQUS有限元软件建立精细化有限元数值模型,对支撑立柱的钢筋和混凝土采用分离式建模,对上部塌落体采用整体式建模,... 基于武汉某实际7层框架—剪力墙结构爆破拆除工程,开展了不同切口形式的框架—剪力墙结构爆破拆除倒塌过程研究。采用ABAQUS有限元软件建立精细化有限元数值模型,对支撑立柱的钢筋和混凝土采用分离式建模,对上部塌落体采用整体式建模,以精确模拟支撑立柱的力学行为并提高计算效率。此外,基于已建模型构建三角形切口形式的数值模型,与实际工程中的梯形切口形式对比分析。通过分析两种不同切口形式下,目标结构支撑柱的受力形式、后坐距离以及塌落体运动特征,讨论了不同切口形式对框架—剪力墙结构的倒塌过程影响。结果表明,数值模拟计算结果与实际倒塌过程在倒塌时间、塌落体运动特征和倒塌历程等方面高度吻合,验证了建模方法的有效性;相对于梯形切口形式,三角形切口形式重心低,起爆后迅速以切口的一个顶点为轴心开始倾斜,后排支撑柱短时间承受大偏心压力,从而迅速失效,塌落体触地时间更短,触地速度更大,塌落体解体更为充分;两种切口形式均发生了不同程度的后坐,因三角形切口形式产生的水平向动能较大,导致其产生的后坐距离更大。 展开更多

关键词 框架-剪力墙结构 爆破拆除 倒塌过程 数值模拟 切口形式

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复杂环境下预应力连续刚构跨河桥梁爆破拆除

4

作者 王威 贾永胜 +3 位作者 刘昌邦 袁方 伍岳 聂森林 《爆破》 北大核心 2025年第3期116-125,共10页

预应力连续刚构桥梁是大跨径桥梁建设中广泛应用的一种结构体系,其拆除方式受到空间和周边设施的限制。结合预应力连续刚构跨河桥梁爆破拆除工程实践,对中跨桥面和翼板分别采用机械破碎方式预处理,在桥墩、中跨箱梁腹板、顶板、体外预... 预应力连续刚构桥梁是大跨径桥梁建设中广泛应用的一种结构体系,其拆除方式受到空间和周边设施的限制。结合预应力连续刚构跨河桥梁爆破拆除工程实践,对中跨桥面和翼板分别采用机械破碎方式预处理,在桥墩、中跨箱梁腹板、顶板、体外预应力钢索固定墩和桥头箱梁连接处设置爆破切口,并采取中跨箱梁→体外预应力钢索固定墩→桥头箱梁连接处、桥墩的总体起爆顺序,成功实现了桥梁逐段原地坍塌。同时,采用LS-DYNA动力学有限元软件建立三维数值模型,对总体爆破方案的合理性和桥梁倒塌过程进行数值仿真验算,结果表明:大桥倒塌全过程历时4.5 s,桥面触地速度约13.6 m/s,桥体触地冲击应力是结构解体的主导因素,体外预应力作为改善桥梁使用性能和提高结构承载力的加固技术,采用爆破的方式解除预应力有助于促进结构的充分解体。实际爆破效果表明:爆破拆除技术能够高效、安全地解决复杂环境下大跨径预应力连续刚构桥梁的拆除难题。 展开更多

关键词 预应力连续刚构桥 爆破拆除 预处理 数值模拟 振动监测

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露天深孔台阶精细爆破技术研究进展 被引量：45

5

作者 谢先启 黄小武 +2 位作者 姚颖康 何理 伍岳 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第7期7-18,共12页

21世纪以来,随着凿岩设备和爆破器材等新技术的进步与发展,露天爆破开采规模不断扩大,露天深孔台阶爆破技术进入了精细化的新阶段。近年来,露天深孔台阶爆破技术取得了较大的技术突破,创造了显著的社会效益和经济效益。基于精细爆破理念... 21世纪以来,随着凿岩设备和爆破器材等新技术的进步与发展,露天爆破开采规模不断扩大,露天深孔台阶爆破技术进入了精细化的新阶段。近年来,露天深孔台阶爆破技术取得了较大的技术突破,创造了显著的社会效益和经济效益。基于精细爆破理念,总结叙述了露天深孔台阶爆破领域内智能爆破设计、露天凿岩设备、数码电子雷管、现场混装炸药、装药结构和起爆网路6个方面的研究进展。研究表明:①研发的智能爆破设计系统的种类较多,需结合生产实践加大推广力度,更好地辅助爆破工程设计;②我国露天凿岩设备的研发、制造能力相对发达国家还有很大的发展空间,需进一步提升凿岩设备自动化、智能化水平;③数码电子雷管和现场混装炸药提升了爆破器材的本质安全性,且有利于改善破岩效果和降低爆破振动;④装药结构和起爆网路是露天深孔台阶精细爆破技术的重要体现,但相关基础理论尚不完善,需加强多学科交叉融合,最终实现炸药能量的精确释放并提升能量利用率。在上述分析的基础上,总结了露天深孔台阶爆破技术的发展现状及存在的主要问题,并探讨了该技术的研究发展方向。 展开更多

关键词 露天深孔台阶爆破 精细爆破 发展现状 研究展望

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隧道表面爆破地震波的产生机制及传播特征 被引量：4

6

作者 蒙贤忠 周传波 +3 位作者 蒋楠 张玉琦 张震 吴迪 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期175-192,共18页

为了研究隧道表面爆破地震波的产生机制及传播规律,提出了隧道表面爆破振动平面应变理论模型,得到了隧道表面爆破振动场积分形式解;以龙南隧道爆破工程为背景,建立了有限元数值模型,通过现场测试验证了数值模拟与理论解答的准确性;提出... 为了研究隧道表面爆破地震波的产生机制及传播规律,提出了隧道表面爆破振动平面应变理论模型,得到了隧道表面爆破振动场积分形式解;以龙南隧道爆破工程为背景,建立了有限元数值模型,通过现场测试验证了数值模拟与理论解答的准确性;提出了基于高分辨率Radon变换的隧道爆破地震波波场分离方法,结合理论解析与数值模拟得到了P波、S波、R波的传播特征,最后综合理论结果与波场分离结果提出了隧道爆破地震波作用分区。结果表明:隧道爆破产生P波、S波,R波在自由面迅速发育,3类波呈现指数衰减特征,S波衰减快于P波快于R波。随着爆心距的增大,垂直方向主要成分由S波转变为R波,水平方向主要成分由S波转变为P波,P波转变为R波。Ⅳ级围岩工况下,隧道爆破地震波作用分区为:隧道轴向距掌子面0~6.44 m为爆破近区,主导波型为水平S波;6.44~21.23 m为爆破中区,主导波型为水平P波;21.23 m外为爆破远区,主导波型为垂直R波。爆破分区分界点与单段最大药量呈线性关系,可通过爆破药量得到隧道爆破分区位置,用于隧道安全稳定性分析。 展开更多

关键词 爆破地震波 隧道爆破 产生机制 传播特征 理论解析

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基于根底控制的深孔台阶爆破超深优选方法 被引量：3

7

作者 王洪刚 贾永胜 +3 位作者 余浩天 罗鹏 黄炳林 周俊汝 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期44-50,共7页

在露天台阶爆破中,根底是衡量爆破效果的一个重要指标,其中爆破参数钻孔超深对根底的形成有着最为直接的影响。为探究深孔台阶爆破中钻孔超深对爆后台阶面平整度的影响,基于岩石损伤力学等基本理论,通过对工程中岩体损伤变量与波速间关... 在露天台阶爆破中,根底是衡量爆破效果的一个重要指标,其中爆破参数钻孔超深对根底的形成有着最为直接的影响。为探究深孔台阶爆破中钻孔超深对爆后台阶面平整度的影响,基于岩石损伤力学等基本理论,通过对工程中岩体损伤变量与波速间关系的统计分析,定义岩体发生损伤的临界损伤变量阈值D_(d)为0.2,临界破碎状态岩体的损伤阈值D_(t)为0.8。在综合考虑拉压损伤效应的岩石动力学损伤模型的基础上,利用LS-DYNA动力有限元软件,模拟不同钻孔超深条件下的台阶爆破损伤范围;基于岩体临界破碎状态的损伤变量阈值,绘制爆后台阶面的起伏分布图像,并利用图像进行量化分析,通过比较确定最优的钻孔超深,保证上台阶岩体充分破坏的同时,不影响下台阶面的施工。最后,结合鄂州机场土石方深孔台阶爆破的实际情况,验证了钻孔超深对爆破根底的影响机制,总结得到一种确定深孔台阶爆破最佳超深取值的优选方法,通过优化超深取值改善爆后新台阶面的平整度。 展开更多

关键词 台阶爆破 钻孔超深 爆破根底 临界损伤阈值 数值模拟

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山城地区框剪结构群楼安全高效爆破拆除 被引量：3

8

作者 贾永胜 刘桂勇 +3 位作者 黄小武 刘伦志 伍岳 陈港 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期98-105,共8页

山城地区的房屋大多依山而建,具有地势高低不平、建筑布置错落和周边环境复杂等特点。重庆市某地区有10栋框剪结构违章建筑需要拆除,因施工安全、进度等要求,确定选用单切口定向爆破拆除方式。结合爆破拆除工程实践,根据10栋违建群楼的... 山城地区的房屋大多依山而建,具有地势高低不平、建筑布置错落和周边环境复杂等特点。重庆市某地区有10栋框剪结构违章建筑需要拆除,因施工安全、进度等要求,确定选用单切口定向爆破拆除方式。结合爆破拆除工程实践,根据10栋违建群楼的平面位置、空间分布特点和周边环境,提出了相应的总体爆破方案,优化施工组织,在15 d内分3次安全高效地完成了群楼爆破拆除任务。针对影响楼房倒塌及爆破效果的高陡岩质边坡、山谷和陡坎等环境因素,通过优化爆破切口、预留缓冲层,合理设计爆破孔网参数等技术手段,可靠保证了楼房的定向倒塌。通过合理设计起爆网路的分区和延时,并高效地组织组网连接操作,实现了大规模工业电子雷管同网延时可靠起爆。最终有效控制了楼房的倒塌堆积范围和爆破有害效应,各楼房倒塌解体充分,爆堆集中,周边各类保护对象均安然无恙。工程实践结果表明:工业电子雷管起爆网路可满足多单元、多层次的大规模起爆网路需求,为类似工程提供了重要借鉴。 展开更多

关键词 爆破拆除 框剪结构 工业电子雷管 爆破效果

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跨断层铁路隧道精细化建模与力学分析 被引量：3

9

作者 张恒 徐龙军 +1 位作者 彭龙强 谢礼立 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第5期1-12,共12页

跨活动断层隧道安全是当前困扰铁路工程建设的重点难题之一。有关跨断层隧道的研究工作主要以数值模拟为主,但现阶段用于分析跨断层隧道的有限元结构模型的构建精细化程度往往不高,因此,也较难准确地反映实际结构在断层错动作用下的受... 跨活动断层隧道安全是当前困扰铁路工程建设的重点难题之一。有关跨断层隧道的研究工作主要以数值模拟为主,但现阶段用于分析跨断层隧道的有限元结构模型的构建精细化程度往往不高,因此,也较难准确地反映实际结构在断层错动作用下的受力与变形特征。文中分别考虑隧道仰拱填充、铁路轨道基础和轨道等的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了3种精细化程度不同的隧道结构模型,与常用简单圆环结构模型进行了对比研究,较详细地分析了跨断层隧道结构以及附属轨道系统在活动逆断层作用下的受力和变形特点。结果表明:模型的精细化程度对隧道结构的应力水平及变形计算结果影响明显,考虑底部填充层和内部附属结构时,隧道结构的纵向刚度和整体性得到加强,总体上使结构抵抗断层作用的能力得到提高。同时,鉴于2022年青海门源发生的6.9级地震中,隧道轨道及其附属设施遭受了严重破坏的实际情况,为了深入探究轨道在断层错动位移影响下的力学响应与变形机制,依托隧道精细模型,对轨道在走滑断层作用下的受力变形特性进行了专项研究。研究结果可为跨断层隧道结构数值模拟研究提供参考,亦为隧道结构韧性评估提供计算依据。 展开更多

关键词 断层 隧道 数值模拟 精细化建模 轨道基础

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复杂环境下含人字形内衬的180 m烟囱爆破拆除 被引量：2

10

作者 袁方 罗鹏 +4 位作者 王威 陈德志 黄小武 杨坤 吴赛格 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期120-126,共7页

针对武汉钢铁厂二烧180 m钢筋混凝土烟囱具有内含人字墙、大体积内衬及临近煤气管道的爆破拆除难题,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件论证了“开凿超大拱形导向窗,提高爆破切口”优化方案的可行性。计算结果表明:爆破切口产生后,内衬的垮塌... 针对武汉钢铁厂二烧180 m钢筋混凝土烟囱具有内含人字墙、大体积内衬及临近煤气管道的爆破拆除难题,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件论证了“开凿超大拱形导向窗,提高爆破切口”优化方案的可行性。计算结果表明:爆破切口产生后,内衬的垮塌堆积速度明显大于爆破切口的闭合速度。采用一般定向倾倒方案时,烟囱在堆积体的影响下有炸而不倒的风险。而将爆破切口高度提高至5.6 m,同时开凿6.09 m宽、8 m高的超大拱形导向窗的方案能够确保烟囱整体倒塌。此外,为确保拆除爆破良好,提出了采用机械清除爆破切口周边内衬,并在爆破切口及煤气管道表面覆盖由安全网、铁丝网、土工格栅等多种复合材料组成的柔性防护层的辅助措施。实际拆除爆破结果表明:切口起爆后烟囱倒塌过程平稳顺利,数值模拟结果与实际情况较为吻合,且倒塌后烟囱根部筒壁与地面间空隙被堆积物体完全填充,临近煤气管道未出现损害。此外,开凿超大拱形导向窗不仅实现了对砌体堆积的疏导,还能够大大减少装药、防护工作量,该优化方案可为类似烟囱的爆破拆除提供参考。 展开更多

关键词 钢筋混凝土烟囱 定向爆破 超大拱形导向窗

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中等断面隧道长进尺直孔掏槽爆破开挖与超欠挖控制现场试验 被引量：6

11

作者 龚伟毅 姚颖康 杜宇翔 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第2期32-39,共8页

中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大,循环进尺短,超欠挖问题严重,长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案,进行了40个循环的爆破开挖现场试验,结果表明:(1)按照爆... 中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大,循环进尺短,超欠挖问题严重,长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案,进行了40个循环的爆破开挖现场试验,结果表明:(1)按照爆破手册设计中等断面隧道开挖爆破参数,往往大块率高,掌子面不平整,适当增加直孔掏槽孔单孔装药量(现场试验掏槽药量占比由12.8%增至18.1%),可获得较好的爆破效果;(2)在初步设计参数基础上调整了中等断面隧道周边孔单孔装药量,线装药密度最终确定为0.27 kg/m,轮廓成形效果好,半孔率达90%以上,现场40个爆破循环超挖平均值为18.6 cm,分析可知超挖量主要由轮廓线处留置错台造成,在超挖控制方面,除了周边孔参数的合理设计外,应在钻孔施工过程中尽可能减小错台宽度,从而降低超挖;(3)直孔掏槽方案能很好地匹配凿岩台车钻孔施工,实现机械化长进尺爆破开挖,但超欠挖精细控制和爆破施工成本控制是重难点问题,需从钻孔人员操作技术和现场施工管理模式方面进行优化提升。研究成果可为中等断面隧道机械化钻爆施工、长进尺爆破开挖与超欠挖精细控制设计和施工提供参考依据。 展开更多

关键词 中等断面隧道 直孔掏槽 长进尺开挖 超欠挖控制 精细爆破

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红砂岩平板撞击实验与高压状态方程研究 被引量：1

12

作者 仇志龙 赵奎 +3 位作者 曹业锐 何进贵 刘勋 杨刚 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第3期69-74,84,共7页

高压状态方程是研究材料在爆炸冲击作用下破坏机制及冲击波传播规律的基础,岩石高压状态方程在矿山开采、陨石冲击成坑、岩体冲击防护等数值计算方面有着广泛的应用需求。基于二级轻气炮发射平台和光子多普勒测速系统,采用平板撞击研究... 高压状态方程是研究材料在爆炸冲击作用下破坏机制及冲击波传播规律的基础,岩石高压状态方程在矿山开采、陨石冲击成坑、岩体冲击防护等数值计算方面有着广泛的应用需求。基于二级轻气炮发射平台和光子多普勒测速系统,采用平板撞击研究了红砂岩的Hugoniot冲击关系、高压状态方程和体应变方程。平板撞击实验最低速度为0.88 km/s,最高至1.97 km/s,碰撞产生的最低冲击压力为7.2 GPa,最高冲击压力为19.4 GPa。采用光探针测量岩样的冲击波速度,光子多普勒测速系统记录的自由面质点速度剖面未出现红砂岩的Hugoniot弹塑性转变点,表明在此冲击压力范围内红砂岩为近流体状态。采用最小二乘法对冲击波速度D和质点速度u进行线性拟合,获得红砂岩的冲击Hugoniot参数分别为C_(0)=3.04和λ=1.14。采用三次多项式对红砂岩体应变η与冲击压力P进行非线性拟合,获得红砂岩体应变η与冲击压力P之间的关系式为P=116η-745η^(2)+1845η^(3),非线性拟合系数R=0.993。冲击加载下红砂岩Hugoniot状态方程和体应变方程可为红砂岩岩体爆破、岩体冲击防护等领域的数值计算和工程应用提供基础参考数据。 展开更多

关键词 红砂岩 平板撞击 轻气炮 状态方程 体应变

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液相法制备Al5052/PMMA接头界面结构与结合性能研究

13

作者 殷官超 丁纪俊 +3 位作者 张睿智 张建 罗国强 李家劲 《表面技术》 北大核心 2025年第4期251-261,共11页

目的提高Al5052/PMMA接头结合性能,研究界面结构与结合强度之间的构效关系。方法采用激光打孔结合盐酸腐蚀对5052铝合金(Al5052)表面进行处理,制备了具有多级轮廓特征的表面形貌。随后,采用液相法实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Al5052的... 目的提高Al5052/PMMA接头结合性能,研究界面结构与结合强度之间的构效关系。方法采用激光打孔结合盐酸腐蚀对5052铝合金(Al5052)表面进行处理,制备了具有多级轮廓特征的表面形貌。随后,采用液相法实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Al5052的直接连接。最后通过剪切与拉伸实验,并结合离散界面单元模型的仿真结果,系统地讨论了Al5052/PMMA接头界面结构与结合强度之间的构效关系。结果对于先由激光打孔,后经盐酸腐蚀的Al5052基板,与PMMA连接后最大剪切强度为13.94 MPa,最大抗拉强度为9.35 MPa;与未激光打孔、仅盐酸腐蚀的样品相比,最大强度提高了约30%。Al5052/PMMA接头脱粘面根据其形态和失效机制可分为韧性断裂与脆性断裂区域。结论Al5052表面粗糙程度随着盐酸腐蚀处理时间增加,原激光打孔的截面形状逐渐由方变圆,纵深也随之减小。使用液相法制备黏接样品时,Al5052/PMMA接头界面轮廓在物理层面上充分咬合。接头的剪切与拉伸强度均随盐酸腐蚀时间的增加呈现出先增后减的趋势。所得构效关系的结果及其分析过程,将为涉及多级尺度轮廓特征的材料界面结合问题提供重要参考。 展开更多

关键词 金属-聚合物连接 表面处理 液相法 结合性能 构效关系

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侧向约束下加载系统刚度对砂岩非稳定破坏模式与能量演化的影响

14

作者 赵光明 吴旭坤 +4 位作者 许文松 刘之喜 刘崇岩 张启航 周俊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期877-889,共13页

为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析... 为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析岩样与试验机系统之间的相互作用,揭示了加载系统刚度下岩石破坏过程中能量耗散与释放的关系,并将其划分为稳定破坏(W_(d)>W_(u)+W_(e))、临界状态(W_(d)=W_(u)+W_(e))及不稳定破裂(W_(d)<W_(u)+W_(e))3种模式;在低刚度条件下,岩样的应力应变曲线表现出显著的应力跌落与起伏,呈现局部非稳态破坏,而在高刚度条件下,岩样的峰后应力缓慢下降,曲线呈台阶状并存在残余阶段;随着加载系统刚度的增大,岩样的最大应变能释放量和最大耗散能均呈非线性减少,而侧向约束力的增加则导致最大应变能释放量和最大耗散能的非线性增加;侧向约束的施加增强了刚度回弹效应,改变了岩石破裂时的能量释放模式,在峰后前期(ΔW_(pe)>ΔW_(pd)),能量释放较为迅速,峰后中期(ΔW_(pe)<ΔW_(pd)),能量主要以耗散为主,峰后后期(ΔW_(pe)≈ΔW_(pd)),能量释放和耗散进入稳定阶段。研究结果为理解加载系统刚度对岩石峰后破坏机制及动力灾害防治提供了理论基础,并提出通过侧向约束力、分阶段能量控制和降低岩体储能能力等措施,以改善能量释放模式,增强能量耗散,提升巷道围岩稳定性。 展开更多

关键词 加载系统刚度 侧向约束力 能量释放与耗散 峰后应力 非稳态破坏模式

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考虑桥面约束系统的跨断层简支梁桥模型试验研究

15

作者 谢礼立 刘秒 +1 位作者 徐龙军 陈睿致 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1217-1227,共11页

为探究桥面约束系统对跨断层简支梁桥抗震性能的影响,设计了有桥面约束和无桥面约束的2座五跨简支梁桥模型进行对比试验。采用1∶50缩尺模型,通过三向加载系统,模拟断层错动与地震动复合作用,监测桥墩位移、主梁加速度及梁间距变化量等... 为探究桥面约束系统对跨断层简支梁桥抗震性能的影响,设计了有桥面约束和无桥面约束的2座五跨简支梁桥模型进行对比试验。采用1∶50缩尺模型,通过三向加载系统,模拟断层错动与地震动复合作用,监测桥墩位移、主梁加速度及梁间距变化量等关键参数,以量化分析桥面约束系统对桥梁动力响应的影响。试验结果表明:相同工况下有桥面约束的简支梁桥主梁和桥墩的动力响应明显小于无桥面约束的简支梁桥,跨断层处桥面约束对主梁的约束效果最明显;桥面约束系统提高了多跨简支梁桥的整体结构刚度,显著降低了主梁和桥墩的动力响应。试验数据和结论可为跨断层桥梁的后续研究提供参考,有助于未来针对跨断层桥梁的抗震设计。 展开更多

关键词 跨断层简支梁桥 桥面约束系统 梁-轨相互作用 断层错动

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钢筋混凝土水塔垂直原地爆破拆除试验研究 被引量：3

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作者 黄小武 谢先启 +4 位作者 贾永胜 刘昌邦 姚颖康 孙金山 伍岳 《爆破》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-8,61,共9页

为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题,研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法,对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现:高... 为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题,研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法,对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现:高耸水塔垂直原地爆破拆除的坍塌过程近似自由落体运动,回归分析得到水塔向下塌落的加速度约为9.4 m/s^(2),略小于重力加速度;采用“分离式”有限元模型,可以近似还原水塔的塌落运动过程,并精确捕捉每段筒体的冲击碰撞时刻;159号混凝土材料模型,可以很好地模拟水塔筒体塌落冲击破坏过程;水塔筒体冲击破坏过程复杂,总体呈现多次冲击累积损伤破坏过程;振动主振频带主要集中在5~60 Hz,振动信号的高频部分衰减迅速,能量主要集中在低频部分,并且振动信号的总能量随着距离的增加而显著减小。试验表明:通过筒体分段依次垂直原地塌落触地,并同步开展顶部水箱水压爆破,不仅可以控制高耸水塔的塌落堆积范围,而且可以减小触地振动效应并控制爆破粉尘危害。 展开更多

关键词 爆破拆除 原地塌落 高速摄影 数值模拟 触地振动

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悬索桥重力式锚碇-地基系统承载机理研究

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作者 杜宇翔 付晓东 +1 位作者 盛谦 陈栋格 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期758-771,共14页

探明悬索桥重力式锚碇-地基系统承载机理对于重力式锚碇设计具有重要指导意义。基于数值试验研究了锚碇-地基承载性能的影响因素,针对典型工况进一步分析了锚碇-地基系统承载性状,结合Hansen公式计算结果,探讨了锚碇-地基系统承载机理... 探明悬索桥重力式锚碇-地基系统承载机理对于重力式锚碇设计具有重要指导意义。基于数值试验研究了锚碇-地基承载性能的影响因素,针对典型工况进一步分析了锚碇-地基系统承载性状,结合Hansen公式计算结果,探讨了锚碇-地基系统承载机理。结果表明:(1)地基岩土体限制作用能够大幅提升锚碇-地基极限承载力,锚碇设计和稳定性验算时应充分考虑周围岩土体对其承载能力的贡献;(2)岩土体力学性质对锚碇-地基系统的承载能力有显著影响,建议在设计考虑地基承载力时对岩土体类型进行严格区分;缆力荷载作用模式对锚碇-地基失稳破坏形式具有明显影响,锚碇设计过程中需要根据主缆入射角等物理几何参数进一步确定IP点位置,充分发挥锚碇自承能力;(3)Hansen公式和数值模拟结果初步揭示了锚碇-地基系统承载机理,随着缆力荷载增加,极限缆力作用下基底切向力与法向力锐减,岩土体内形成滑动破坏面,导致锚碇-地基系统失稳破坏,滑动破坏面形态是锚碇-地基极限承载力的主控因素。研究结果可为重力式锚碇设计提供理论分析依据和机理认识。 展开更多

关键词 悬索桥重力式锚碇 数值试验 Hansen公式 承载机理 锚碇设计

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2024年中国台湾花莲县M_(S)7.3地震动特征及灾害分析

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作者 徐龙军 张建宇 +2 位作者 田浩 靳超越 谢礼立 《世界地震工程》 北大核心 2025年第4期118-133,共16页

2024年4月3日7时58分,中国台湾花莲县海域(23.81°N,121.74°E)发生M_(S)7.3地震,为逆冲型破裂。此次地震是继“9·21”集集大地震后发生的最大规模地震。为了较全面地认识此次地震的特征和灾害效应,从中汲取地震灾害经验... 2024年4月3日7时58分,中国台湾花莲县海域(23.81°N,121.74°E)发生M_(S)7.3地震,为逆冲型破裂。此次地震是继“9·21”集集大地震后发生的最大规模地震。为了较全面地认识此次地震的特征和灾害效应,从中汲取地震灾害经验和教训,首先结合发震机制说明了此次地震成因;其次,选取台湾地区气象局地震台网中心238个台站记录到的三分量记录共714条地震动,对其中断层距32 km以内的近断层强震动的工程特征进行分析;最后,结合震害调查资料,重点探究了本次地震与土木工程结构破坏间的联系及震害的分布规律。结果表明:此次地震的地震动具有中高频成分显著且地震动峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和加速度反应谱(acceleration response spectrum,Sa)随断层距的增加衰减缓慢的特征,对中短周期结构的破坏显著;震害分布集中于花莲县、新北市和台北市附近,沿台东纵谷地壳对接带东侧随断裂带的发育呈线性分布,其中花莲县由于距震源较近震害最为严重,新北市和台北市虽距震源较远但地震动的山地放大效应和盆地放大效应致使其震害也较为严重。相关研究可为中短周期结构的抗震设防和地震区划研究提供参考。 展开更多

关键词 花莲县M_(S)7.3地震 地震动特征 灾害调查 震害分布

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独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除倒塌解体过程分析 被引量：4

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作者 黄小武 谢先启 +3 位作者 陈德志 刘昌邦 伍岳 周祥磊 《爆破》 CSCD 北大核心 2021年第4期108-114,共7页

斜拉桥属于高次超静定结构体系,在爆破拆除失稳倒塌过程中动力响应特征复杂,相关技术及科学问题研究较少。为探索斜拉桥爆破拆除失稳倒塌力学机理,依托某独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除工程案例,借助动力学有限元程序LS-DYNA模拟了斜... 斜拉桥属于高次超静定结构体系,在爆破拆除失稳倒塌过程中动力响应特征复杂,相关技术及科学问题研究较少。为探索斜拉桥爆破拆除失稳倒塌力学机理,依托某独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除工程案例,借助动力学有限元程序LS-DYNA模拟了斜拉桥整体模型的失稳倒塌运动过程,重点分析了主塔、主梁、斜拉索三种基本构件的动力响应特征。研究结果表明:采用半波余弦函数形式的加载曲线作为重力荷载,有效避免了显式突加荷载对结构产生的震荡效应;主塔定向倒塌是斜拉桥失稳倒塌的核心,塔身运动过程符合爆破设计方案,总体呈现“首次下坐→缓慢偏转→二次下坐→加速偏转”四个阶段;斜拉索在随着主塔定向倒塌的过程中,斜拉索轴向动力响应复杂,应力起伏振荡频繁,应力峰峰值区间为4.81~14.9 MPa;主梁在失稳坍塌过程中整体呈现“中间高、两头低”的姿态,最大位移差为2.62 m,局部剪切破坏作用明显。主塔的可靠倒塌是斜拉桥成功爆破拆除的关键,主墩的短暂支撑作用有利于主梁充分破碎解体。 展开更多

关键词 预应力斜拉桥 爆破拆除 倒塌解体 数值模拟

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地表土层破裂形态数值模拟

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作者 徐龙军 彭龙强 谢礼立 《地震工程学报》 北大核心 2025年第1期41-49,共9页

断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此... 断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此,通过有限元方法对三种断层破裂错动后的土层地表形态进行数值模拟研究,重点探讨断层倾角以及土层厚度两个因素的影响,提取地表纵向变形、地表变形影响区宽度与位置、地表位错量、地表隆起区宽度以及地表隆起高度等关键工程参数。结果表明,随着断层倾角的减小,地表土层变形影响区的位置会向被动盘靠近,隆起区宽度和隆起高度也相应增大。受建模边界条件的影响,地表位错量呈边缘大中间小的分布情况。此外,还总结了土层厚度对相关参数的影响。 展开更多

关键词 数值模型 地表形态 走滑破裂 拉伸型破裂 挤压型破裂

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