深部充填节理岩体锚固抗力力学模型研究

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作者 宋洋 王贺平 +3 位作者 金佳旭 刘家顺 毛镜涵 张维东 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1672-1680,共9页

锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公... 锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公式表达,建立了考虑转角大变形条件下的充填节理软岩锚固抗力力学模型。进一步开展恒定法向刚度CNS边界条件下加锚充填节理岩体剪切试验进行验证。相关研究结果表明:在深部岩体力学边界影响下,锚杆剪切变形段长度与锚杆直径比值基本处在0.7~1.5。随着Δ的增加,锚杆抗剪贡献率理论计算值分别为9.8%,16.5%,22.0%,34.8%。其中剪力、轴力二者提供的节理面抗力比值,由2.83降低为0.72,说明当锚固角度β=90°时,剪力首先承担主要抗力行为,当发生较大转角位移时,剪力不再明显增加,逐渐由轴力提供抗力行为直至锚固体系失效破坏。进一步对β=30°~90°条件下锚杆抗力分布特征进行了系统的分析,综合验证了模型合理性,可为节理岩体锚固设计理论提供参考借鉴。 展开更多

关键词 锚固抗力模型 充填度 约束应力 全长黏结型锚杆 CNS边界

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基于复合岩体法的喷锚约束效应量化研究

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作者 刘勇 金宇轩 《公路工程》 2025年第4期29-35,67,共8页

基于复合岩体法,对喷锚支护的约束作用进行了量化研究,采用均匀化的方法推导了考虑喷锚支护的静水压力下圆形隧道的半解析解,并采用数值法讨论了半解析解中经验参数β的取值,并根据数值模拟结果,以支护前后收敛差值为量化依据,建立了锚... 基于复合岩体法,对喷锚支护的约束作用进行了量化研究,采用均匀化的方法推导了考虑喷锚支护的静水压力下圆形隧道的半解析解,并采用数值法讨论了半解析解中经验参数β的取值,并根据数值模拟结果,以支护前后收敛差值为量化依据,建立了锚杆密度与围岩收敛之间的关系式。该关系式能较好地反映喷锚支护对围岩特征曲线的影响,可以为隧道支护设计提供参考。通过研究可知:喷锚支护能有效地约束围岩收敛的发展,锚杆密度越大,喷锚支护对围岩收敛的约束作用越明显。同时,喷锚支护对围岩收敛的约束作用存在极限,且与围岩条件有关,围岩等级越低,越破碎,支护效果越好。喷锚支护在锚杆密度为1~3时,约束效率最高。建议喷锚设计时,系统锚杆的锚杆密度设置为1~3。 展开更多

关键词 隧道 围岩稳定 锚杆 数值模拟 收敛-约束法

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支座约束对筒壳螺栓球网架的温度应力释放效应分析

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作者 万凌昕 《水泥工程》 2025年第1期83-87,共5页

以一座跨度为1380m的筒壳螺栓球网架结构作为工程研究背景,分析不同温度作用下和不同支座约束条件下的计算结果,深入探究不同支座弹性刚度在结构中对温度应力的释放作用效果。对比5种支座弹性刚度和温度区间不同部位支座反力的变化,选... 以一座跨度为1380m的筒壳螺栓球网架结构作为工程研究背景,分析不同温度作用下和不同支座约束条件下的计算结果,深入探究不同支座弹性刚度在结构中对温度应力的释放作用效果。对比5种支座弹性刚度和温度区间不同部位支座反力的变化,选取合理支座弹性刚度及支撑分布。对比支座约束释放前后网架结构模型静力和动力性能,验证支座约束对大跨度螺栓球网架温度应力释放作用,确保结构安全前提下实现优化结构目的。 展开更多

关键词 支座约束 筒壳螺栓球网架 温度作用 效应释放

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破裂岩体注浆加锚特性模拟数值试验研究 被引量：42

4

作者 韩立军 贺永年 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期418-422,共5页

应用RFPA软件系统对破裂岩体注浆加锚后的力学特性进行了试验研究.验证了注浆加锚岩体在承载过程中具有应力强化特性;反映了注浆加锚岩体破裂和变形的发展过程;揭示了锚杆对岩体提供应力和位移约束机理.从而为深部不稳定巷道的支护设计... 应用RFPA软件系统对破裂岩体注浆加锚后的力学特性进行了试验研究.验证了注浆加锚岩体在承载过程中具有应力强化特性;反映了注浆加锚岩体破裂和变形的发展过程;揭示了锚杆对岩体提供应力和位移约束机理.从而为深部不稳定巷道的支护设计与稳定性分析提供了依据. 展开更多

关键词 应力强化 锚注支护 位移约束 破裂岩体 数值试验

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非均布约束刚度下硬涂层圆柱壳自由振动的半解析建模及分析 被引量：3

5

作者 杨建 张月 宋华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期280-285,共6页

为有效模拟圆柱壳服役过程的螺栓连接失谐情况,提出了一种周向离散非均布弹性约束模型。在此基础上,利用Rayleigh-Ritz法建立非均布约束刚度下硬涂层圆柱壳自由振动半解析模型。以涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层材料的薄壁圆柱壳为例,通过理... 为有效模拟圆柱壳服役过程的螺栓连接失谐情况,提出了一种周向离散非均布弹性约束模型。在此基础上,利用Rayleigh-Ritz法建立非均布约束刚度下硬涂层圆柱壳自由振动半解析模型。以涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层材料的薄壁圆柱壳为例,通过理论与试验和有限元结果对比验证了该模型的合理性。同时,进一步探讨了螺栓连接失谐对硬涂层圆柱壳复合结构振动特性的作用规律。结果表明,在不同螺栓数量下,随着约束刚度失谐参数的增加,结构固有频率整体呈现逐渐增加的变化趋势其变化速率逐渐减小。随着螺栓数量的增加,约束刚度失谐参数对硬涂层圆柱壳复合结构固有频率的显著影响整体上逐渐由低周向波数转向高周向波数。 展开更多

关键词 硬涂层圆柱壳 螺栓连接 弹性约束 自由振动 半解析

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不同边界约束对锚杆锚固段承载特征影响试验 被引量：4

6

作者 李怀珍 贺炫 +1 位作者 龙丽群 范道鹏 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第3期24-33,共10页

为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在分析巷道围岩锚杆张拉预紧与协调变形时段承载状态的基础上,利用专用张拉试验台,开展不同边界约束锚固试件轴向加载试验。研究结果表明:①硬质围岩、环氧植筋胶粘结锚固体锚杆抗拔能力... 为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在分析巷道围岩锚杆张拉预紧与协调变形时段承载状态的基础上,利用专用张拉试验台,开展不同边界约束锚固试件轴向加载试验。研究结果表明:①硬质围岩、环氧植筋胶粘结锚固体锚杆抗拔能力和锚杆-锚固剂界面剪应力较大;②不同边界约束锚固单元体锚固失效模式主要有4种:锚固剂破碎、以锚孔为中心出现辐射状裂纹、锚固基体崩解、锚固基体出现轴向贯通裂纹导致锚杆滑脱;③不同边界约束锚固试件锚杆轴力沿锚固长度均呈递减规律,有侧向约束锚固试件锚杆轴力递减速度大于无侧向约束试件;④不同边界约束条件下锚杆-锚固剂界面剪应力分布规律和峰值位置差别明显,锚杆在张拉预紧和锚杆-围岩协调变形的不同时段需采取不同锚固失效防范措施。 展开更多

关键词 煤巷锚杆 边界约束 张拉试验 承载特征

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盘-盘螺栓连接结构模态频率分析 被引量：3

7

作者 赵丹 艾延廷 +1 位作者 翟学 白彦 《航空发动机》 2012年第5期55-57,62,共4页

基于ANSYS Workbench软件,采用层单元法和多点约束技术,模拟了盘-盘螺栓连接结构的螺栓预紧力,对其进行了模态分析,并与试验结果进行了比较。研究表明:采用层单元法模拟螺栓预紧力的模态结果与试验结果吻合较好,为在预紧力作用下螺栓连... 基于ANSYS Workbench软件,采用层单元法和多点约束技术,模拟了盘-盘螺栓连接结构的螺栓预紧力,对其进行了模态分析,并与试验结果进行了比较。研究表明:采用层单元法模拟螺栓预紧力的模态结果与试验结果吻合较好,为在预紧力作用下螺栓连接结构模态频率的有限元计算提供了1种有效方法。 展开更多

关键词 螺栓预紧力 层单元 螺栓连接 多点约束 模态分析

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螺栓连接及其预紧力矩对船舶约束阻尼板振动特性的影响 被引量：3

8

作者 徐得志 任晋宇 《船海工程》 北大核心 2016年第4期54-57,共4页

针对船舶约束阻尼板的不同敷设工艺方案,通过数值仿真计算及试验测试约束阻尼板的结构模态阻尼因子,分析螺栓及螺栓预紧力矩对结构模态阻尼因子的影响。仿真计算与试验结果发现,在约束阻尼层上增加螺栓后,各阶模态阻尼因子明显增加;当... 针对船舶约束阻尼板的不同敷设工艺方案,通过数值仿真计算及试验测试约束阻尼板的结构模态阻尼因子,分析螺栓及螺栓预紧力矩对结构模态阻尼因子的影响。仿真计算与试验结果发现,在约束阻尼层上增加螺栓后,各阶模态阻尼因子明显增加;当螺栓预紧力矩在一定范围时,绝大部分的各阶模态频率略有增加,但变化值较小,约束阻尼板上的螺栓不仅可以固定阻尼胶板还能明显增加阻尼板的减振降噪性能,但螺栓预紧力矩对阻尼板振动性能影响不大。 展开更多

关键词 螺栓预紧力矩 约束阻尼板 模态特征 安装工艺

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基于有限元法的螺栓连接结构模态参数识别 被引量：7

9

作者 艾延廷 翟学 乔永利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期957-960,共4页

通过有限元预紧力单元模拟螺栓预紧力的方法计算量较大,不太适合大型螺栓连接结构的工程计算。基于有限元软件MSC./Patran,将螺栓连接结构视为层单元,应用层单元法和多点约束技术对典型的L形螺栓连接结构建立了有限元模型,并完成了模态... 通过有限元预紧力单元模拟螺栓预紧力的方法计算量较大,不太适合大型螺栓连接结构的工程计算。基于有限元软件MSC./Patran,将螺栓连接结构视为层单元,应用层单元法和多点约束技术对典型的L形螺栓连接结构建立了有限元模型,并完成了模态分析,将模态计算结果与完全刚性连接的一体化简化模型的模态分析结果及实际结构的模态实验结果进行了比较。研究表明,该方法的计算结果与实验结果较一致,且计算量小,为有预紧力作用下螺栓连接结构的有限元计算提供了准确可靠的计算方法。 展开更多

关键词 螺栓连接 层单元 多点约束 有限元法 模态分析

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基于多目标遗传算法的汽车起重机回转支承螺栓组联接优化设计 被引量：1

10

作者 韩泽光 郑夕健 费烨 《机电产品开发与创新》 2010年第3期101-103,共3页

基于汽车起重机回转支承螺栓组的设计特点,建立了解决该类问题的螺栓组布局方案和非线性约束多目标优化数学模型。采用NSGA-II算法,对连接螺栓布置、设计参数进行了优化,验证了多目标优化模型的正确性和实用性,并实现了多方案设计,为螺... 基于汽车起重机回转支承螺栓组的设计特点,建立了解决该类问题的螺栓组布局方案和非线性约束多目标优化数学模型。采用NSGA-II算法,对连接螺栓布置、设计参数进行了优化,验证了多目标优化模型的正确性和实用性,并实现了多方案设计,为螺栓的优化设计与决策奠定了基础,为杜绝螺栓疲劳断裂的安全隐患提供了解决方案。 展开更多

关键词 螺栓 目标函数 约束条件 优化 汽车起重机

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高速列车铝合金车体中铆钉和螺栓联接结构的强度分析 被引量：11

11

作者 肖守讷 贾宇 《电力机车与城轨车辆》 2004年第5期16-18,31,共4页

铆钉和螺栓联接结构是铝合金车体中不同金属之间及铝合金之间联接的重要方式。通过铝合金车体强度计算实例,介绍了使用耦合和约束方程建立铆钉和螺栓联接结构有限元模型的方法,提出了铆钉和螺栓联接结构强度的验收标准,以及对铆钉和螺... 铆钉和螺栓联接结构是铝合金车体中不同金属之间及铝合金之间联接的重要方式。通过铝合金车体强度计算实例,介绍了使用耦合和约束方程建立铆钉和螺栓联接结构有限元模型的方法,提出了铆钉和螺栓联接结构强度的验收标准,以及对铆钉和螺栓联接结构计算结果进行分析的方法。 展开更多

关键词 高速列车 铝合金车体 铆钉联接 螺栓联接 耦合方程 约束方程

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不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响 被引量：3

12

作者 李怀珍 贺炫 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期204-211,共8页

为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在锚杆张拉预紧、锚杆-围岩协调变形承载状态受力分析基础上,采用数值计算方法开展相关研究。结果表明:不同边界约束锚杆轴力沿锚固长度均呈递减分布,有侧向约束锚杆轴力衰减速度较快;顶... 为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在锚杆张拉预紧、锚杆-围岩协调变形承载状态受力分析基础上,采用数值计算方法开展相关研究。结果表明:不同边界约束锚杆轴力沿锚固长度均呈递减分布,有侧向约束锚杆轴力衰减速度较快;顶端固定侧向约束锚杆轴力在锚固长度1/2处递减明显变缓且接近0;底端固定侧向约束锚杆轴力在锚固始端5 cm内递减缓慢,随后呈幂函数递减;顶端固定侧向约束锚杆-锚固剂界面剪应力在锚固外端2 cm处出现峰值,但底端固定侧向约束剪应力峰值位于锚深9~10 cm处;顶端固定侧向约束锚固剂-围岩界面剪应力峰值位于锚固外端口,而底端固定侧向约束时剪应力峰值位于锚深8 cm处;不同边界约束两界面剪应力峰值大小和位置不同,是影响锚固失效模式的重要影响因素。 展开更多

关键词 煤巷锚杆 锚固段 承载特征 边界约束 数值计算

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某卫星资源舱试验夹具的有限元模态分析 被引量：5

13

作者 李杰 崔修斌 +1 位作者 林俊 刘春华 《环境技术》 2015年第6期23-26,30,共5页

以典型焊接夹具为例,通过有限元方法,比较不同焊接模拟及螺栓约束模拟的差别,并与该结构的试验结果进行比对,得到较为快速准确的模态分析建模方式。进一步地将该建模方式应用到某卫星资源舱的焊接试验夹具,对比其模态仿真结果与试验结果... 以典型焊接夹具为例,通过有限元方法,比较不同焊接模拟及螺栓约束模拟的差别,并与该结构的试验结果进行比对,得到较为快速准确的模态分析建模方式。进一步地将该建模方式应用到某卫星资源舱的焊接试验夹具,对比其模态仿真结果与试验结果,并综合考虑振动台的影响,进一步验证其在复杂结构分析时的有效性。 展开更多

关键词 卫星资源舱 有限元方法 焊接 螺栓约束

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基于MPA算法的螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度逆辨识 被引量：1

14

作者 刘鑫 张月 杨建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期164-172,共9页

针对螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度的逆辨识问题,如何在提高逆辨识精度及效率的基础上有效降低振动测试和时间成本仍面临挑战。为此,提出了一种基于海洋捕食者算法(marine predators algorithm,MPA)和模态振型识别的螺栓连接硬涂层... 针对螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度的逆辨识问题,如何在提高逆辨识精度及效率的基础上有效降低振动测试和时间成本仍面临挑战。为此,提出了一种基于海洋捕食者算法(marine predators algorithm,MPA)和模态振型识别的螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度逆辨识方法,该方法通过建立螺栓连接硬涂层圆柱壳动力学虚拟样机和弹性约束硬涂层圆柱壳动力学有限元模型,利用ANSYS-MATLAB联合仿真技术对不同预紧力条件下的约束刚度进行迭代辨识,数值试验结果表明该方法具有较好的逆辨识综合性能且成本较低。同时,以NiCoCrAlY+YSZ硬涂层圆柱壳为例,着重从单变量和多变量约束刚度影响分析方面进一步完善螺栓连接条件下约束刚度对硬涂层圆柱壳结构振动特性的作用规律。结果表明,随着各向约束刚度的增大,结构固有频率呈现先快速增加后逐渐稳定的变化趋势,当较大的刚度数值将使螺栓连接弹性约束转变为固支约束,且低周向波数固有频率对约束刚度变化较为敏感;轴向约束刚度k u对结构固有频率影响较为显著,而径向约束刚度k_(w)和扭转约束刚度k t影响相对较小,且影响幅度取决于其周向波数n,当扭转约束刚度k t≥1×10^(4)N·m/rad时对结构固有频率影响可忽略不计。 展开更多

关键词 硬涂层圆柱壳 逆辨识 螺栓连接 弹性约束 海洋捕食者算法(MPA)优化

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带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法研究 被引量：3

15

作者 陆松亭 康希良 高磊 《建筑结构》 北大核心 2024年第8期11-19,共9页

设置对穿螺栓可以提高钢管混凝土短柱的力学性能,以试件同参数的ANSYS模型为原始算例,研究对穿螺栓的直径和纵向间距、套箍系数、宽厚比、长宽比、材料强度等参数对其轴压力学性能的影响。结果表明:设置对穿螺栓可以提高钢管对核心混凝... 设置对穿螺栓可以提高钢管混凝土短柱的力学性能,以试件同参数的ANSYS模型为原始算例,研究对穿螺栓的直径和纵向间距、套箍系数、宽厚比、长宽比、材料强度等参数对其轴压力学性能的影响。结果表明:设置对穿螺栓可以提高钢管对核心混凝土的约束效应,核心混凝土的应力分布表现为以对穿螺栓为分界线形成两个有效约束区,且四个角部的应力值最大;随着对穿螺栓纵向间距的减小、直径的增大,试件的承载力、变形能力、延性提高;试件承载力可随着套箍系数的增加、宽厚比的减小、材料强度的增强有小幅度提高。提出带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力的计算方法,得到的计算值和试验值吻合良好,该方法还同样适用于带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算,计算过程简便且准确度高。 展开更多

关键词 对穿螺栓 钢管约束效应 矩形钢管混凝土短柱 轴压承载力

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计入齿圈螺栓约束的行星齿轮箱振动模型研究

16

作者 杨秋平 李志强 《机床与液压》 北大核心 2023年第13期63-71,共9页

针对行星齿轮箱振动响应,建立考虑齿圈螺栓约束的行星齿轮箱振动信号模型。基于集总参数模型,求解各部件的振动位移,计算内齿轮副的啮合力;将带螺栓约束的齿圈简化为欧拉-伯努利梁,通过求解梁的振动建立齿圈上任意点的振动信号。基于所... 针对行星齿轮箱振动响应,建立考虑齿圈螺栓约束的行星齿轮箱振动信号模型。基于集总参数模型,求解各部件的振动位移,计算内齿轮副的啮合力;将带螺栓约束的齿圈简化为欧拉-伯努利梁,通过求解梁的振动建立齿圈上任意点的振动信号。基于所建立的信号模型,分析振动信号的传输机制、振幅调制和重叠现象,以及螺栓约束对齿轮箱振动的影响,最后通过实验验证了新方法的合理性。该新模型不需要考虑所选振动部件的窗函数和权值,可以有效避免人为干扰,具有较强的通用性和适用性。 展开更多

关键词 行星齿轮箱 螺栓约束 传输路径 振动响应

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不同界面下梁端直剪型锚栓钢板剪切承载力试验研究 被引量：2

17

作者 全学友 罗晨 +1 位作者 刘佳迪 黄辉辉 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期59-67,共9页

开展梁端直剪型锚栓钢板剪切承载力加固试验研究。试验序列包含1个对比试验段、5个剪切承载力加固试验段。试验参数包括界面条件和钢板高度。结果表明:受力过程中钢板与混凝土之间的黏结界面终会剥离,不同黏结界面不影响剪切承载力;增... 开展梁端直剪型锚栓钢板剪切承载力加固试验研究。试验序列包含1个对比试验段、5个剪切承载力加固试验段。试验参数包括界面条件和钢板高度。结果表明:受力过程中钢板与混凝土之间的黏结界面终会剥离,不同黏结界面不影响剪切承载力;增加钢板高度和配套的直剪型锚栓数量能有效提高混凝土梁的剪切承载力。直剪型锚栓钢板剪切承载力加固存在2种机制,约束机制通过限制斜裂缝宽度提高剪切承载力,而组合受力机制通过钢板将一部分剪力直接传入支座。加固钢板高度较小时以约束机制为主,加固钢板高度较大时,2种加固机制联合发挥作用。 展开更多

关键词 结构加固 锚栓钢板加固 直剪型锚栓钢板加固 界面条件 约束机制 组合受力机制

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基于Hoek-Brown强度准则的锚杆支护效应研究 被引量：4

18

作者 金宇轩 《公路工程》 2024年第2期105-109,共5页

基于围岩增强理论原理,通过数值模拟对锚杆支护效应的量化问题进行了研究分析,建立锚杆密度与GSI之间的等效换算关系,从而对锚杆的支护效应进行量化,并得到以下结论:①锚杆密度与GSI分数之间成线性正相关,锚杆密度越大,GSI分数越高,对... 基于围岩增强理论原理,通过数值模拟对锚杆支护效应的量化问题进行了研究分析,建立锚杆密度与GSI之间的等效换算关系,从而对锚杆的支护效应进行量化,并得到以下结论:①锚杆密度与GSI分数之间成线性正相关,锚杆密度越大,GSI分数越高,对围岩的提升作用越大;②在锚杆密度一定的情况下,减小锚杆的排距比减小锚杆的间距对提高围岩强度的效果更为明显;③锚杆支护对硬岩的提升作用不显著,对软岩的增加效果十分明显,岩石越软锚杆的增强作用越明显。 展开更多

关键词 隧道 围岩稳定 锚杆 数值模拟 收敛-约束法

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既有建筑物增设电梯的连接设计 被引量：4

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作者 谭方兰 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2007年第S1期169-172,共4页

对一种新出现的复合加固方法——焊、锚、胶多重连接法,用于既有建筑物增设电梯的设计方法进行了介绍,对其加固机理进行了分析。与传统的植筋连接法相比,这种复合加固方法更适用于承受偏心振动荷载的电梯构件的连接设计,加固性能更可靠... 对一种新出现的复合加固方法——焊、锚、胶多重连接法,用于既有建筑物增设电梯的设计方法进行了介绍,对其加固机理进行了分析。与传统的植筋连接法相比,这种复合加固方法更适用于承受偏心振动荷载的电梯构件的连接设计,加固性能更可靠,能应用于既有建筑物内、外部增设电梯或观光梯的各种工程实际,其加固机理具有广泛的适用性。 展开更多

关键词 植筋 粘钢 焊、锚、胶多重连接法 横向约束 偏心振动荷载 水平支撑 斜向支撑

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