大批波纹拱壳屋顶倒塌的事故分析及其安全改进措施

波纹拱壳屋顶是一种新型的大跨轻钢结构。由于其造价低、施工期短 ,在国内已得到大规模的应用。1996年起 ,我国有几十个大跨波纹拱壳屋顶由于大风或大雪而相继发生坍塌事故 ,这类伤亡事故引起了业界的高度重视。笔者从波纹拱壳屋顶的设计理论、成型工艺、施工工艺、材质等几个方面探讨了波纹拱壳屋顶发生坍塌的原因 ,分析了影响波纹拱壳屋顶安全性能的几个主要因素 ,还提出了防止该结构倒塌的安全改进措施     

基于塑性极限分析法的巷道反底拱支护效应研究

针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。     

隧道内无砟轨道上拱变形特征及行车安全性研究

为评估高铁隧道内无砟轨道上拱变形对行车安全性的影响,基于实测数据获得无砟轨道上拱变形特征,从而建立仰拱填充层-无砟轨道-车辆系统动力学计算模型。利用计算模型获得不同无砟轨道上拱变形特征对车辆动力响应的影响,进而评估高速行车安全性。结果表明：高铁隧道内无砟轨道上拱变形的实测波长主要范围为3～30 m,幅值主要范围为0～8 mm,其中,以波长10 m、幅值2 mm的上拱变形为主。上拱波长不超过6 m时轮轨力峰值较大,上拱波长在12 m左右时车体垂向加速度峰值较大。波长6 m左右的上拱变形对高速行车安全性的影响显著,具有一定的脱轨风险,应重点关注。     

高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部受力行为分析

为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明：拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。     

巷道应力拱成拱及防冒顶技术分析

通过数值模拟方法对巷道稳定性的研究,得出了应力拱通过改变应力传递和应力方向,使巷道上部岩体向两帮转移载荷,保持巷道稳定的结论;证明了巷道应力拱是岩体为抵抗由于巷道开挖等因素而造成的不均匀变形而进行自我调节的一种效应.研究发现侧应力是影响应力拱成拱的重要因素.     

基于环形开挖留核心土法的公路隧道围岩应力分析

分析环形开挖留核心土法的公路隧道拱顶、拱肩、拱腰、拱墙、拱脚应力变化规律,并研究公路隧道最佳开挖间距和注浆圈厚度。本文基于隧道工程理论,结合富水区阿嘎下隧道特点,利用有限元软件MIDAS GTS NX,建立与富水区阿嘎下隧道尺寸一致的数值模型,研究不同开挖间距、不同注浆圈厚度条件下,阿嘎下隧道围岩应力的分布规律。研究结果表明:拱墙处围岩应力最大,选取3~4 d(d为隧道净宽)开挖间距和0.3 d厚度的注浆圈时,对隧道围岩稳定性的影响较小。     

上承式钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注顺序研究

管内混凝土灌注是钢管混凝土拱桥施工中的关键程序,会影响成拱阶段及成桥阶段的应力、变形及安全稳定性。为探索合理的管内混凝土灌注顺序,以云南某上承式钢管混凝土拱桥为例,使用MIDAS-Civil分析了8种灌注顺序对模型成拱阶段的拱肋应力和变形影响。结果表明:先下后上法能有效减小拱肋应力和变形,而内外顺序和上下交替顺序对拱肋应力和变形的影响较小。     

大同矿区综放开采覆岩压力拱演化规律研究

为研究大同矿区综放开采的覆岩运动特征,以同忻矿8105工作面为研究对象,运用关键层理论确定了同忻矿8105工作面关键层分布,采用理论分析、相似材料模拟方法对压力拱的演化规律进行了研究,并结合现场监测数据对研究结果进行了验证。结果表明,在同忻矿双系煤层开采条件下,关键层破断影响着压力拱的发展高度,沿工作面推进方向,压力拱的失稳步距为283~330 m。拱脚位置在工作面前方40~55 m,压力拱承载着大部分的覆岩载荷,一旦发生失稳破坏,会造成石炭系岩层与侏罗系采空区连通,引起工作面强矿压显现。     

链条燃煤工业锅炉燃烧优化的数值模拟研究

运用计算流体动力学模拟软件FLUENT对链条燃煤工业锅炉在不同炉排速度和配风方式下进行了燃烧优化的数值模拟研究,结果表明,炉排速度对工业锅炉的燃烧和NOX生成影响显著,最优的炉排速度为7.2 m/s,此时炉膛和烟道的整体温度水平均表现良好。最佳的配风方式为推迟配风和二次风相结合,增加二次风后,锅炉内的烟气扰动更明显、回流区更强烈,此时锅炉的整体温度水平较合理,高温区集中在炉膛和烟道的中部区域,在后拱处依然能保持着较高的温度水平,并能将后拱的高温烟气带至前拱,且可使NOX的生成量有一定程度的降低。     

一台热水锅炉后拱管连续漏水的原因分析

(1)锅炉基本情况 济南市某单位1台DZL2．8-0．7／95／70“A”型水管锅炉，在运行3个月后发生后拱管漏水事故，采取割除封堵处理。在第2、3个取暖期内又相继出现后拱管漏水事故，漏水位置均在后拱管与锅筒连接的直管段上(如图1)。该炉为单锅筒纵置式“A”型水管锅炉，有专职的司炉人员，锅炉运行记录齐全。锅炉水处理为钠离子交换，水质化验无专职负责人。     

脉冲参数对CFST拱桥地震反应的影响

为了研究近断层脉冲型地震作用下速度脉冲参数对大跨度CFST（钢管混凝土）拱桥地震反应的影响,基于有限元方法,以1座铁路CFST拱桥为工程背景,提出以脉冲参数对拱肋及桥墩地震反应非线性分析方法。研究结果表明:对于大跨度CFST拱桥,三向罕遇地震作用下,拱肋处于弹性状态,桥墩可能屈服,脉冲参数对CFST拱桥地震反应影响显著;同等PGA（峰值加速度）下,脉冲幅值越大,个数越多,脉冲成分对拱肋及墩地震反应贡献率越大,墩的损伤越严重;脉冲周期0~8 s内,中长周期（2~6 s）脉冲成分对拱肋及墩地震反应贡献率和墩的损伤影响较大,脉冲周期4 s时拱桥地震反应最大。     

考虑荷载修正的衬砌背后空洞对结构安全性影响分析

以云南省某公路隧道为背景,建立考虑空洞影响下的荷载-结构修正计算模型,引入最小安全系数,对衬砌安全性进行评估.计算结果表明:背后存在空洞时,衬砌受力条件恶化,空洞处衬砌内力重分布明显,弯矩分布形态发生改变,导致衬砌安全性显著降低.拱顶或拱腰背后存在空洞时,衬砌最小安全系数均随空洞范围变大而降低.相同空洞范围下,相较于拱...     

大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能研究

为研究大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能,以某竖直双吊杆简支拱为工程背景,从拱桥吊杆设计形式和不同动力模型角度出发,研究系杆拱桥影响线特征以及不同列车激励下对桥跨结构的冲击系数。利用有限元软件ANSYS与UM(Universal Mechanism)动力学分析软件联合建模,进行仿真分析。结果表明：斜吊杆拱、网状吊杆拱刚度大、挠曲性能较好;3种吊杆设计中网状吊杆拱的稳定系数相对较大;车辆运行速度越快,对桥跨结构冲击系数越大;单节机车造成的冲击系数大于编组动车组,冲击系数随车质量的增大而减小。研究结果可为设计阶段桥型选择工作提供参考。     

拱形支架在煤矿巷道中的应用研究

针对目前一些高压力和不宜采用锚杆支护的巷道,为适应其支护的要求,研制开发了拱形支架。对于巷道支护,其着眼点应放在充分利用和发挥岩层的自承能力上。对本文的拱形支架支护,根据力法原理,采用曲梁模型进行了支架系统的力学分析,得出其最大承载能力;通过与直梁支架承载能力相比较,得到了拱形支架承载能力系数与支架半径和巷道跨度的影响关系。同时为了使巷道断面更为合理,对支架构件轮廓曲线进行了优化,以使支架构件的内力和变形最为合理。结果证明：拱形支架承载能力比直梁梯形支架的承载能力有大幅度提高,其半径和跨度直接影响着承载能力,从而有效解决了软岩巷道难以支护的问题。另外,从合理拱轴线的角度,得出在均布等压的巷道中,选用圆弧形支架构件进行支护,能最大程度地发挥支架的力学性能。     

基于强度折减与刚度退化小净距隧道围岩稳定性研究

运用刚度退化的基本原理和方法,将泊松比ν和弹性模量E进行调整,提出变刚度隧道围岩强度折减法。以某小净距隧道为例,在只调整ν或E、同时调整ν和E、保持ν和E不变4种情况下,探讨了刚度退化对小净距隧道围岩稳定性的影响。结果表明:ν对隧道拱顶下沉、拱底沉降、最大主应力的影响要强于E;隧道两拱脚向内位移随折减系数的增大而增大,内侧拱脚向内位移比外侧拱脚的要大,且在刚度调整时拱脚位移要比保持刚度不变时大;等效塑性应变随折减系数的增大而增大,刚度调整导致等效塑性应变区减小,考虑刚度退化推迟了中夹岩柱塑性区贯通;将变刚度隧道围岩强度折减法应用于小净距隧道工程围岩稳定性评价,可依据安全系数的大小来评判设计的合理性,为支护参数及施工技术的选用提供参考。     

石膏矿采空区上覆岩层冒落规律与危险性评价

为对上覆岩层冒落的危险性进行有效评价,在工程实勘的基础上,将石膏矿上覆岩层的自然冒落作为一个逐级发展的过程来处理,并根据普氏平衡拱理论对各级拱形作出2点假定,即冒落拱顶部弧线为抛物线,矿柱按θ角剥蚀。提出以临界松散系数K作为其危险性评价因子,并根据所建立的一般冒落拱模型,分别推导得到条带矿柱及间隔点柱区域关于K的计算公式。最后,将该评价因子用于工程实际,实现对邵东石膏矿采空区的危险性分级。该评价体系,即可对石膏矿地表塌陷作出有效预测,也可对石膏矿地表危险程度进行合理分级。     

基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM(Universal Mecha-nism)动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车...     

泊松比对巷道稳定性影响的数值模拟试验研究

泊松比是分析岩体性质的重要物理力学参数之一。为了分析泊松比对巷道稳定性的影响,从泊松比测定与计算方法着手,采用金尼克假说,以巷道侧压系数为研究对象,运用ANSYS软件,建立典型矿山巷道锚喷支护后的数值模型,通过设置沿拱角径向的安全系数监测点,建立巷道安全稳定范围与泊松比的对应关系。研究表明,随着泊松比μ值的增加,巷道拱角处不稳定区域逐渐减小,并向顶底板延伸,巷道两帮的塑性破坏区无明显变化;泊松比μ值为0.20时,塑性破坏区面积较大,为巷道断面面积的5.10倍;泊松比μ值(x)与安全系数≥1的区域距离拱角径向位置(y)的关系式为:y=61.518x2-54.509x+12.516。研究为泊松比对巷道稳定性影响提供了一定的理论参考依据。     

采空区影响条件下巷道围岩应力监测与研究

金属矿采空区多以矿房-矿柱组合的复杂采空群体系构成,这种复杂的空区群结构是一种复合应力拱的承载结构,复合应力拱的成拱机制形成了采场上方覆岩发生拉压破坏模式,进而导致围岩塌陷及巷道破坏;为了监测采空区影响下巷道围岩复合应力变化,提出在巷道内利用锚杆应力计监测围岩复合压力拱应力变化方法,锚杆采用端部锚固结构,埋入深度超过围岩冒落带并施加预应力;根据监测数据分析围岩应力变化可分为递变式、突跳式、振荡式和复合式变化四种变化模式,利用多元回归及突变模型建立围岩应力变化的数学模型,以历史数据为基础,建立以围岩应力极限值、应力变化速率及突变模型势函数临界值为判据的围岩稳定性分析数学模型。