混凝土中氯离子扩散的二维有限元法数值模拟

现今研究者大多利用 Fick 第二定律及其数学模型的解析解对暴露于氯离子环境下的混凝土材料和构件进行一维分析.本研究建立了氯离子在混凝土中扩散的二维有限元数值模型,并将计算结果与解析解、无网格法和试验结果进行了比较.结果表明,与一维有限元方法、无网格法相比,使用二维有限元数值模型可以较好的预测混凝土中不同时间、位置变化的氯离子集聚和扩散情况,特别在角点等几何构造较为复杂的区域.     

洞室围岩压力预测的研究

利用人工神经网络技术,建立了围岩压力预测的BP神经网络模型,并以数值模拟的计算结果作为实测固岩压力的控制指标,采用围岩压力的实测数据对网络进行了训练,最后以此训练好的BP神经网络对围岩压力进行了预测.通过与非线性预测对比表明,该人工神经网络模型具有较高的预测精度,为预测围岩压力提供了一种新的方法.     

基于刚度变化率法的空间杆系结构破坏预测研究

为研究空间杆系结构的破坏预测方法,针对六角星型穹顶结构进行了理论和实验研究.利用MATLAB数值模拟分析了结构在荷载作用下的变形规律,获得了四种工况下结构刚度矩阵行列式及其变化率在结构破坏过程中的变化特点,建立了基于刚度变化率的空间杆系结构破坏预测方法.为验证理论分析可靠性,进行了相应结构的室内模型破坏试验,并将实测结果与应力变化率法进行对比分析.结果表明,空间杆系结构刚度矩阵行列式在结构破坏前存在明显突变,可用于预测结构破坏并比较不同初始缺陷对结构稳定承载力的影响.结构模型实验验证了刚度变化率法具有预测杆件群失稳破坏的能力,并提高了应力变化率法预测结构破坏的效率.     

利用坑道水的地源热泵工程

通过数值模拟计算的方法,对某利用坑道积水的地源热泵工程进行了可行性分析,为工程设计提供了可靠依据。系统运行后,坑道水温度变化实测数据基本验证了预测结果,系统运行效果良好。     

非饱和硬化水泥浆氯离子扩散性能的数值模拟

基于固相分形模型和格子Boltzmann方法,通过数值模拟手段研究非饱和硬化水泥浆的氯离子扩散性能.首先应用固相分形模型来模拟硬化水泥浆的多孔结构,在此基础上采用格子Boltzmann方法模拟相应的氯离子扩散.在固相分形模型中,按照孔隙尺寸分布对硬化水泥浆多孔结构进行逐级饱和来实现饱和度的变化.对比当前数值模拟的结果与经典幂函数型饱和函数的预测结果,发现二者吻合较好,饱和系数的合理取值为4~5.     

确定性数学模型方法预测隧道涌水量研究

本文介绍了确定性数学模型预测隧道涌水量的常用方法,认为数值模拟方法是隧道涌水量预测的有效方法。并基于有限单元数值法对石太客运专线南梁隧道可能集中涌水区段进行了预测,结果表明其预测结果与实际情况基本吻合。     

基于细观尺度的混凝土热膨胀性能研究

用细观力学方法对混凝土有效热膨胀系数和温度应力进行研究,提出了有效热膨胀系数理论公式.同时假定混凝土为骨料和砂浆组成的两相复合材料,用代表性体积单元(RVE)建立混凝土三维随机椭球形骨料模型,并对此模型进行有效热膨胀系数和温度应力的数值计算.将所提出的有效热膨胀系数理论公式、其他经典理论公式与数值计算结果对比后发现:对于混凝土有效热膨胀系数的预测,所提出的混凝土有效热膨胀系数理论公式预测精度最高,自洽法次之,而稀疏解法精度较低且只适用于骨料体积分数较小的情况.提出的理论解与数值计算结果吻合较好,其误差随骨料体积分数的增大而增大;当骨料与砂浆的弹模比小于1时,理论解小于数值计算结果,当弹模比大于1时,理论解大于数值计算结果.     

深基坑开挖地下水位变化对周边沉降的影响分析

结合深圳某深基坑工程,采用数值模拟分析和现场监测的方法,对深基坑开挖过程中地下水位变化对周边沉降影响进行数值模拟分析和实时监测,分析了在已有支护方式的情况下深基坑开挖地下水位变化对工程周边沉降的影响。数值分析和实测结果表明:深基坑开过程中地下水位变化、基坑周边沉降以及地铁隧道的总位移均在控制范围内,周边建筑物均是安全的,并且该预测结果可用来指导施工。     

CFRP加固二次受力混凝土梁的试验研究与有限元分析

采用有限元方法对CFRP加固二次受力钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了分析,并与试验结果进行了比较.结果表明,通过合理选择有限元分析数值模型,可以较好地预测CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能.试验研究与有限元理论分析比较,结果比较吻合,表明本文提出的数值模拟研究的理论及方法是可行的,可以用于工程设计计算和作为模型试验的参考.     

地铁隧道施工对周边环境影响的数值分析方法适宜性评价及其改进方法

岩土工程数值分析方法用于地铁隧道施工对周边环境的预测,不能仅采用单个断面模拟结果较好的数值方法,应该采用本地区多个断面模拟后改进方法进行,才能使预测结果具有适宜性.分析时应对隧道线路上的岩土工程设计参数综合分析,得到大多数断面适用的调整参数.同时对地铁隧道施工应区分矿山法和盾构法的差异,对推进速度、衬砌时间、注浆压力、注浆量、注浆时间做出严格规定;对隧道施工沉降控制标准做出切合实际的规定.在这个基础上做出的数值分析预测才能真正起到对线路优化设计,保证施工工期、降低处理费用的作用.