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焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

科学技术与工程 2024年第4期24卷 1662-1670页

作者：王赞芝杨春旭钟洋李先一广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006 中铁隧道局集团有限公司勘察设计研究院广州511458

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway... 详细信息

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)和欧洲设计建议Practical Design of Structural Concrete进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。

关键词：焊接锚垫板拉压杆模型主应力迹线配筋设计锚固区

挡墙绕墙底转动模式有限宽度黏土被动土压力研究

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铁道标准设计 2024年

作者：李新军中铁第四勘察设计院集团有限公司

支护结构不可避免地修建在既有建筑物附近以保持有限土体稳定性。为研究墙后有限土体的被动土压力，使用有限元极限分析法探讨挡墙的破坏模式，为建立理论计算模型提供依据。以有限宽度黏土为研究对象，假定滑裂面为通过墙踵的直线形，... 详细信息

支护结构不可避免地修建在既有建筑物附近以保持有限土体稳定性。为研究墙后有限土体的被动土压力，使用有限元极限分析法探讨挡墙的破坏模式，为建立理论计算模型提供依据。以有限宽度黏土为研究对象，假定滑裂面为通过墙踵的直线形，且在绕墙底转动位移模式下，墙后土体形成圆弧形主应力拱。采用沿简化主应力迹线分层的方法，将挡墙后土体划分为若干倾斜薄层单元，考虑挡墙位移和单元上下界面应力分布不均匀性，提出一种计算绕墙底转动模式挡墙有限土体被动土压力计算方法，给出被动土压力合力及其作用点高度的解析解，并验证该方法的可靠性。研究结果表明，采用倾斜薄层单元法可以较好地考虑土体单元受力特征，更好地反映挡墙后有限土体在转动模式下的被动土压力变化规律；有限土体土压力沿深度呈单调递增的趋势，靠近墙底处土体土压力增幅增大。综合考虑土体黏聚力、内摩擦角、墙土摩擦角和填土宽高比B/H参与敏感性分析，当B/H < 1.76时，随着宽高比的增加，被动土压力逐渐减小，合力作用点高度逐渐升高；减小土体内摩擦角φ以及土体黏聚力c都有助于挡墙被动土压力的减小。当B/H ≥ 1.76时，均趋于稳定，对于任意宽高比土体，减小宽高比B/H与黏聚力c，增大摩擦角φ和δ，都将降低被动土压力合力作用点高度。

关键词：挡土墙有限土体被动土压力主应力迹线倾斜薄层单元

基于主应力迹线及拓扑结构的巷道围岩稳定性研究

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能源与环保 2022年第1期44卷 299-304页

作者：肖乔金洪伟邓华易孙臣徐东中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为了揭示出巷道围岩在应力场结构中的稳定性准则,根据对基于主应力迹线的应力场结构及其破坏规律进行分析,得出巷道在应力场中保证稳定性的总原则为通过调整巷道的支护参数,使应力场中优势主应力迹线远离“分岔”的状态。以李子垭南二井... 详细信息

为了揭示出巷道围岩在应力场结构中的稳定性准则,根据对基于主应力迹线的应力场结构及其破坏规律进行分析,得出巷道在应力场中保证稳定性的总原则为通过调整巷道的支护参数,使应力场中优势主应力迹线远离“分岔”的状态。以李子垭南二井3103运输巷为工程背景,通过数值模拟的方法,从应力场结构稳定性的角度对巷道支护效果进行分析。结果表明,稳定性准则可以对巷道支护效果进行有效分析与指导,并为以后在巷道支护问题的研究中提供新的思路。

关键词：主应力迹线应力场退化点巷道支护拓扑

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基于圆弧主应力迹线的黏性土主动土压力分析

水文地质工程地质 2021年第6期48卷 81-88页

作者：王佳宇曹文贵王雨波张慧姐湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

墙背粗糙导致墙后土体应力方向发生偏转,目前,黏性土中考虑土体应力方向偏转对土压力影响的研究较少。为此,本文首先在探讨墙后土体主应力偏转规律的基础上,采用沿主应力迹线分层形成曲线薄层单元。然后,通过分析曲线薄层单元的受力情况... 详细信息

墙背粗糙导致墙后土体应力方向发生偏转,目前,黏性土中考虑土体应力方向偏转对土压力影响的研究较少。为此,本文首先在探讨墙后土体主应力偏转规律的基础上,采用沿主应力迹线分层形成曲线薄层单元。然后,通过分析曲线薄层单元的受力情况,建立曲线薄层单元的静力平衡方程,推导出平动模式下黏性土体土压力沿墙高分布的公式,进而获得黏性土土压力分析新方法。最后,将本文方法与实测结果和现有理论进行对比验证和参数分析,验证本文方法的可靠性和合理性。研究结果表明:考虑墙土摩擦效应的计算结果更能准确反映黏性土体土压力沿墙高的分布规律;土压力大小随黏聚力增大而减小;随着墙土摩擦角的增大,土压力合力逐渐减小,作用点高度缓慢升高。

关键词：挡土墙黏性土主动土压力土拱效应主应力迹线

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基于大主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析

长江科学院院报 2021年第6期38卷 72-78页

作者：李敏曹文贵王林庆张慧姐湖南大学土木工程学院长沙410082

墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的... 详细信息

墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的基础上,结合曲线单元体的静力平衡方程,建立考虑墙土摩擦效应的挡墙主动土压力分析新方法;最后,将本文方法与试验数据和其他方法进行验证和对比分析,对主动土压力系数的影响因素进行敏感性分析。研究表明:考虑墙土摩擦引起应力偏转的分析方法更能准确反映土体应力分布规律,验证了本文方法的合理性与可行性;主动土压力系数随填土摩擦角φ的增大而减小,随墙土间摩擦角δ的增大而增大。

关键词：挡墙主动土压力墙土摩擦主应力迹线曲线分层

基于主应力迹线的有限土挡墙主动土压力计算方法

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公路工程 2019年第4期44卷 41-47页

作者：黄鑫曹文贵刘涛湖南大学岩土工程研究所

有限填土土压力分析中常用水平薄层分析模型以期得到墙后土压力强度分布公式,而水平薄层模型中其实际受力情况是土压力计算中最关键之处。为得到水平薄层各点实际受力情况,在现有理论基础上,首先基于墙土间摩擦必然引起挡土墙后土体主... 详细信息

有限填土土压力分析中常用水平薄层分析模型以期得到墙后土压力强度分布公式,而水平薄层模型中其实际受力情况是土压力计算中最关键之处。为得到水平薄层各点实际受力情况,在现有理论基础上,首先基于墙土间摩擦必然引起挡土墙后土体主应力方向发生偏转的力学机理与特点,引入主应力迹线概念,探讨了挡土墙后主应力迹线型式,得到土体各点的主应力偏转规律,最终得到各点实际受力情况。然后在此基础上,改进了水平薄层法受力模型,建立两侧墙背垂直且粗糙、填土面水平的有限土体主动土压力计算方法。最后通过与现有有限土体挡土墙土压力计算理论进行分析,验证了本文土压力理论的合理性与可行性。

关键词：挡土墙主动土压力有限土体主应力迹线墙土摩擦

基于主应力迹线曲线分层的挡墙土压力分析方法

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基于主应力迹线曲线分层的挡墙土压力分析方法

作者：李敏湖南大学

学位级别：硕士

各类挡墙在实际工程中都存在粗糙墙面的构造,与经典理论中理想条件下的光滑墙面存在差异。随着土压力各类试验的开展研究,因墙面粗糙导致的墙土间的摩擦对土压力的影响逐渐走入学者们的视线,成为重要的研究方向。但基于经典理论研究思... 详细信息

各类挡墙在实际工程中都存在粗糙墙面的构造,与经典理论中理想条件下的光滑墙面存在差异。随着土压力各类试验的开展研究,因墙面粗糙导致的墙土间的摩擦对土压力的影响逐渐走入学者们的视线,成为重要的研究方向。但基于经典理论研究思路或主流直线分层分析方法的理论研究存在基础上的不足,作出了各种不合理的简化,难以从土体微观上对墙土间摩擦效应的发挥机制进行研究。首先,本文在研究墙土摩擦影响下土体微元的主应力在主动、被动状态时的变化规律的基础上,得到以主应力迹线表达的应力传递规律,并通过相关计算,得到圆弧形主应力迹线的几何表达方法。然后,根据大主应力迹线在墙后填土内的分布规律,将土体沿迹线进行分层得到圆弧形曲线微分单元。通过研究主动、被动状态下微分单元的受力,分别建立出对应的土压力分析模型。结合微分单元体的受力平衡条件和边界条件求解得到土压力强度的计算公式,进而形成了主、被动状态下基于主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析新方法。最后,通过将本文土压力分析方法所得计算值与土压力试验、其他方法所得计算值进行对比分析,表明了主、被动状态下本文分析方法的合理性。并通过墙土摩擦角、内摩擦角等因素对主、被动状态下土压力强度、摩擦应力、土压力系数的敏感性分析,探讨了各因素对土压力的影响规律。

关键词：墙土摩擦效应挡墙应力偏转主动土压力被动土压力主应力迹线圆弧形微分单元

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基于主应力迹线的应力场可视化方法研究

基于主应力迹线的应力场可视化方法研究

作者：袁亚飞西安科技大学

学位级别：硕士

巷道塌陷、瓦斯突出等力学产生的问题,严重影响煤炭企业的安全生产。结合计算机应用技术对应力场进行有效的可视化,对分析应力场拓扑结构有着重要的研究意义。当前最常用的可视化方法是绘制应力分量的等值线图,但该方法不能有效反映出... 详细信息

巷道塌陷、瓦斯突出等力学产生的问题,严重影响煤炭企业的安全生产。结合计算机应用技术对应力场进行有效的可视化,对分析应力场拓扑结构有着重要的研究意义。当前最常用的可视化方法是绘制应力分量的等值线图,但该方法不能有效反映出应力场的基本特征。主应力迹线是研究应力场可视化的一种重要手段,它能显示出应力场的全貌特征、反映应力的传递路径,并以此解释应力场结构与巷道失稳破坏、瓦斯突出等之间存在的关系及规律。论文借助计算机图形学中张量场可视化的相关方法,通过理论分析、算法设计,得出较为有效的主应力迹线绘制算法。本文主要研究内容如下:首先,针对无法用简单的方法确定应力张量的两个主应力方向所属族别的问题,论文根据应力场的连续性原则,设计了一种基于One-Class SVM的主应力向量分族算法,对应力场异常数据点进行修正,将所有已知点的两个主应力向量进行分族,从而使应力场的可视化问题转化为两个主应力向量场的可视化问题,为主应力迹线的绘制奠定基础。其次,通过分析退化点对应力场拓扑结构产生的影响,提出了一种基于实对称矩阵的退化点提取算法。该算法首先选取适当的退化点特征参数绘制等值线图,能够反映出应力场退化点位置及应力之间存在的联系。根据退化点与实对称矩阵的对应关系,结合变异系数来控制特征值参数的阈值,加快了算法提取退化点的速度。通过实验结果表明,该算法与SIFT算法相比,在执行效率上得到了显著的提升。最后,对传统的迹线绘制算法中存在迹线放置、迹线闭合等问题进行分析,提出了一种基于应力场拓扑结构的主应力迹线放置算法。该算法结合数值积分、虚拟网格、余弦相似度等方法,通过选取适当的种子点来快速绘制主应力迹线。为了进一步展示应力场结构和巷道失稳破坏的岩体结构之间存在的关系,将应力值、主应力迹线与颜色相结合,构造出三维模型用于显示应力场中的多特征信息。

关键词：主应力迹线向量场分族退化点虚拟网格

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基于主应力迹线的挡土墙土压力分析方法

基于主应力迹线的挡土墙土压力分析方法

作者：王林庆湖南大学

学位级别：硕士

挡土墙土压力是挡土墙设计的重要依据,同时也是土力学研究中的重要课题之一。朗金和库仑土压力计算理论一直都是挡土墙土压力分析和计算中使用的主流方法,但朗金土压力理论不能考虑墙土间摩擦力对土压力的影响,库仑土压力计算理论虽然... 详细信息

挡土墙土压力是挡土墙设计的重要依据,同时也是土力学研究中的重要课题之一。朗金和库仑土压力计算理论一直都是挡土墙土压力分析和计算中使用的主流方法,但朗金土压力理论不能考虑墙土间摩擦力对土压力的影响,库仑土压力计算理论虽然能考虑墙土间摩擦力对土压力的影响,但其在分析土压力时将墙后滑裂楔体刚体化处理,忽略了墙后土体的散体性质以及墙土间摩擦角引起的墙后填土主应力方向偏转对土压力的影响,目前众多学者从墙土间摩擦角引起的墙后主应力方向的偏转入手分析墙土间摩擦角对挡土墙土压力的影响。墙土间摩擦效应是挡土墙土压力分析须考虑的重要影响因素之一,因此,本文针对现有挡土墙土压力理论的缺陷,依据墙土间摩擦必然引起挡土墙后土体主应力方向发生偏转的力学机理与特点,基于主应力迹线的概念,首先分别深入探讨了在主动和被动状态下挡土墙后土体主应力迹线型式,并提出了相应主应力迹线几何参数的确定方法。然后,在此基础上,采用沿最大主应力迹线分层的方法,建立出了墙背竖直粗糙、填土面水平且作用竖直均布荷载的挡土墙主动土压力分析方法,并采用沿最小主应力迹线分层的方法建立出了相应被动土压力分析方法,从而建立出一种新的挡土墙土压力理论,它能较合理地反映墙土之间摩擦对挡土墙土压力分析的影响。最后,通过本文及现有土压力理论计算结果的对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性,并揭示了墙土间摩擦对挡土墙土压力的影响规律,而且,还表明了采用本文土压力理论较现有同类理论进行挡土墙的土压力计算及其设计将更具安全性。

关键词：挡土墙主动土压力被动土压力主应力迹线墙土间摩擦