无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用

基于Laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。     

基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响分析

针对无锡市某下穿高架桥的地下通道基坑工程,采用弹塑性有限元方法模拟无支撑基坑开挖对邻近高架基础的影响,分析了不同加固方案对控制桥梁桩基变形的作用.结果表明,由开挖引起的高架桩基附加位移较小,所采取的加固措施有效控制了该基坑的变形,降低了对邻近高架基础的影响.     

大跨度箱形底板结构的分析与优化设计

预应力在大跨度结构中得到广泛的应用,但由于某水闸工程中的大跨度箱形底板的特殊性。不宜采用预应力配筋方案。对底板的外侧板厚度、填充混凝土长度及横隔舱室的数量对底板应力水平的影响进行了计算分析,在尽量不增加底板自重的前提下,根据应力水平最低的原列,得到这三个参数的最优取值范围,进而达到对底板结构进行最优化设计的目的。     

金属成形过程的数值流形模拟方法研究

通过引进刚塑性本构关系,建立了金属成形过程的数值流形方法的分析体系,并研究了金属成形过程模拟中的网格重分问题。作为实际应用,对齿轮毛坯模锻成形进行了数值模拟。数值算例结果表明,理论正确、方法有效,数值流形方法是一个非常有效的分析工具,完全可以对成形过程进行模拟。     

钢管混凝土梁柱节点受力性能有限元分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对深圳福田大型地下车站主体结构标准段的钢管混凝土柱顶-横纵梁、柱脚-底纵梁以及柱-地下1层梁等节点在梁端及柱端的弯矩、剪力和轴力等荷载作用下的力学性能进行模拟和分析.从钢管混凝土梁柱节点的受力状态出发,分析在梁端及柱端的弯矩、轴力和剪力等荷载作用下节点模型各组成构件(包括柱钢管、梁、加强环梁、承台、抗拔桩等部位)的主应力及切应力分布情况、变形情况和各个截面的内力分布情况等,与各个构件所对应的设计强度值进行对比分析,根据分析结果建议了更合理的节点结构设计与加固方案.     

隧道层状围岩体变形分析新方法研究

传统离散单元计算方法(包括UDEC和DDA法)适合于求解岩土工程中有较多地质界面的问题,分析层状围岩体或大块体时仍需要离散化为若干小块体,为此增加许多不必要的人工界面,而有限元法等连续性方法并不适合表达有较多非连续面的问题.为此以DDA法为基础,建立无网格法高阶插值的DDA块体模型,原理上即利用无网格插值或近似方法如移动最小二乘法等,以获得离散大块体的复杂位移变形场,遵循原DDA法建立块体系统刚度矩阵、进行动力迭代分析的基本原理,实现无网格法与DDA法内部耦合分析.新方法模型针对层状围岩体,在建模分析上方便直接,数值算例表明对隧道层状围岩体分析结果是合理有效的.     

单轴压缩岩石不同边界裂纹扩展数值模拟研究

对于单轴压缩的岩石试件,其破坏形式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展.基于断裂力学机制,运用FLAC的显式有限差分数值模拟技术,对单轴压缩荷载下三种不同边界形状,即直边、凸形、凹形情况下含近边界预置斜裂纹的岩石模型进行了数值模拟研究.研究结果表明,基于Interface界面单元建立的裂纹扩展模式以Z型翼裂纹扩展为主,可以较好地模拟裂纹扩展过程.预置裂纹倾角和边界形状对近边界裂纹起裂应力及裂纹扩展过程都有一定的影响.凹边界情况下裂纹扩展较为稳定,无非稳定扩展情况的出现,而直边界和凸边界情况裂纹扩展均由稳定扩展到非稳定扩展逐步进行.     

基于三维地质模型的岩土工程有限元自动建模方法

在岩土工程有限元数值模拟中,复杂的地质环境使得建模困难,模型一般都被简化处理。其结果直接影响计算的准确性。借助地质模型能最大程度地表达地质实际的特点,将地质模型和数值模型相结合,提出一种新的岩土工程有限元建模方法--CRM地质模型转化法。其核心思想是将三维地质模型经过特定方式转化为符合有限元网格要求的数值计算模型。具体转化过程为:①根据计算范围对地质模型进行区域切割;②从切割模型提取控制数据进行网格重构;③对重构模型按地层属性自动剖分有限元网格;④将网格数据导入数值分析系统完成建模。通过编程实现与实例验证,这种方法能准确生成复杂模型网格,整体建模速度快,自动化程度高,且能方便地模拟开挖过程,并可为不同的数值分析系统使用,极大地提高了前处理工作的效率。     

隧道初期支护的钢拱架与钢格栅选择研究

围岩条件较差情况下,复合式衬砌隧道一般采用钢拱架或钢格栅与喷射混凝土及锚杆组成的初期支护.但基于同样设计形式,钢拱架和钢格栅两种支护形式在经济、刚度、承载力等方面存在明显的差别.因此,比选二者适用时机和适用条件具有重要的实用价值.文章以广州龙头山单洞四车道隧道为研究背景,首先分析现场监测数据,得到钢拱架支护形式下的初始释放荷载规律;其次分析两种支护结构承载力随时间的变化规律,结合实测荷载释放规律对比和验证了二者的选择条件;文章最后给出了钢拱架与钢格栅的适用条件,并结合龙头山隧道给出具体意见.文章旨在为初期支护设计及施工过程中的支护参数优化提供借鉴和参考.