基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明：该程序计算结果与实际结果吻合较好,与ANSYS计算结果相近,具有较好的计算精度.     

浅表地层缺陷的动力响应分析

为了研究空洞大小、位置、埋深及作用力位置偏移等因素对路基动力特性的影响,本文基于有限元动力分析原理,采用Fortran90语言编程对浅层地表下空洞缺陷模型在动荷载作用下动力反应进行了数值模拟,分别分析了空洞大小、位置、埋深及不同及作用力位置等因素对落锤式弯沉仪时程曲线的影响.研究表明:该方法具有一定的精度,可以为地层缺陷检测提供技术支持与参考.     

填石路堤动力特性的试验与数值模拟研究

目的为了揭示填石路堤的动力特性，合理设计填石路堤及路面结构．方法通过室内模型试验得到了动力荷载作用下填石路堤内部动应力分布规律以及动力荷载作用后路堤填料颗粒级配变化情况．再采用MARC有限元软件建立了动力荷载作用下填石路堤数值模型，选用Drucker—Prager弹塑性本构模型对填石路堤的动力特性进行了数值模拟．结果有限元可有效模拟动力荷载作用下填石路堤的应力分布规律，而对于填石路堤在动力荷载下的破坏表现为颗粒棱角的破碎以及细粒料漏失的破坏模式，数值模拟则只能采用塑性区表征．结论提出了确定填石路堤动力荷载影响区域的方法，并建议填石路堤上部应设置足够厚的整体性路面结构层次，避免长期汽车荷载作用下因填料棱角破碎和细粒料漏失而发生沉陷的病害．     

移动车辆荷载下土石混填路基动力响应分析

为研究车辆荷载下土石混填路基的动力响应,利用ABAQUS有限元软件建立沥青路面系统三维数值模型。采用移动均布荷载模拟车辆荷载,分析不同的行车速度和车辆荷载作用下土石混填路基动应力、变形的响应规律,并确定路基工作区深度。结果表明：在路基横断面,车轮作用位置处竖向应力最大,远离作用点时应力减小;动应力和变形在路基深度1 m范围内衰减最快;车辆荷载对路基的影响程度要大于车速对路基的影响程度;随着车辆超载率的增加,路基的动应力响应也就越大,路基的工作区深度在2.33 m～4.15 m之间。     

土石混填路基压实与检测结果分析

为了评价土石混填路的质量以及使用寿命,更好地对路面进行全生命周期的健康管理,相关部门应当对土石混填路基的压实技术与施工方案进行重点的设计,并从压实度、空隙率等具体的综合指标对土石混填路基的压实质量进行检测和评估,从而判定路面的整体质量.本文针对如何提升土石混填路的建设水平,对土石混填路基的压实技术与压实质量检测方案与结...     

FWD动载下的横观各向同性路基动力响应分析

利用有限元分析原理,建立基于横观各向同性路基的三维仿真模型,分析在落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)脉冲动载作用下路基表面的弯沉,及不同深度处力学指标的变化,讨论土基材料横观各向同性对力学指标的动力响应影响.结果表明,路基弯沉峰值随距荷载中心点距离的增大而滞后,荷载中心点与距荷载中心200 mm处传感器点的滞后幅度最大(为60%);弯沉值随水平模量的增大而减小,最大减小幅度为21%;路基所受应力随深度的增加而减小,最大减小幅度为67%;水平模量的增大也会减小应力值,最大减小幅度为28%.落锤式弯沉仪能较好模拟车辆移动荷载状况,反映实际路面受力情况,基于横观各向同性的土质路基,能有效地预测路基的使用性能.     

地震荷载作用下桩承式加筋路堤动力响应分析

桩承式加筋路堤具有工期短,成本低以及沉降变形小等优点,在工程中得到了广泛应用.为了研究地震荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性,建立了桩承式加筋路堤的数值分析动力模型,分析了水平地震波El-Centro作用下桩承式加筋路堤的动力响应.同时,研究了路堤加速度、动剪应力和路堤动位移等动力特性,分析了CFG桩和土工格栅的内力峰值分布.最后,对土工格栅抗拉模量和桩间距进行了参数分析,研究了水平地震荷载作用下土工格栅抗拉模量和桩间距对桩承式加筋路堤动力响应特性的影响.数值分析结果表明:桩承式加筋路堤在右坡面接近坡脚处,剪切应变增量最大;增大格栅抗拉模量能增强桩承式加筋路堤的抗震性能,而且对增强竖向地震稳定性比水平向地震稳定性效果更明显.     

高填路堤施工沉降数值模拟分析

高填路堤具有沉降大,沉降时间长,对地基承载力要求高等特点.有效地降低路堤沉降,消除路堤沉降所带来的危害已成为公路建设科技领域的一个重要课题.结合一工程实际,进行高填路堤施工变形数值模拟分析,对换垫处理、路基压实施工进行分析,预测路基的沉降变形,得出了一些有益的结论.     

双洞错距隧道洞口段地震动力响应数值模拟分析

为深入了解隧道在地震过程中的破坏机理及其洞口段的动力响应规律,以具有间距和错距的实际隧道为原型,建立数值计算模型并进行了计算分析.计算结果表明:1)对于双洞错距隧道,隧道洞口段衬砌横断面的相对位移、最大Mises应力和加速度幅值受地震荷载激振方向的影响较大.即使在同一方向地震荷载作用下,左、右洞洞口段的动态响应仍有较大区别,而隧道洞身段的动态响应相近.2)当地震荷载在某一方向或其他组合方向上施加后,衬砌上将同时存在空间上任意方向的加速度矢量,且衬砌加速度幅值在洞口处具有放大现象.     

移动荷载作用下加筋路堤和轨道系统的三维动力响应

用解析法研究了加筋路堤上轨道系统在移动荷载作用下的三维动力响应问题。基于Biot多孔弹性介质的波动理论,建立了加筋路堤轨道系统分析模型。将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,将加筋路堤作为一横观各向同性层来考虑,将下卧土体考虑为由Biot波动方程描述的饱和半空间。联立轨道系统、加筋路堤和下卧土体的动力方程,在Fourier变换域内求解荷载作用下钢轨位移和土体位移的表达式,将求得的表达式进行Fourier逆变换得到其在时域里的表达式。研究了列车移动速度、加筋路堤层的厚度、荷载幅值大小和加筋率等对路堤及轨道系统动力响应的影响。计算结果表明,钢轨竖向变形随着速度的增大呈现先增大后减小的趋势;加筋路堤上的钢轨竖向变形显著小于同厚度下未加筋路堤上的钢轨竖向变形;钢轨竖向变形随着荷载幅值的增大而增大;随着加筋率的增大而减小。     

落锤式弯沉仪在路基冲压效果检验中的应用

将落锤式弯沉仪(FW D)成功地用于路基冲击压实效果的检验.通过对砂土和粘土两种不同土质路基的冲击压实效果的分析,验证了冲击压实的深层压实效果,发现粘土比砂土的冲压效果好.找出了冲击压实的最佳压实遍数,为冲击压实施工技术提供了参考.     

用防渗墙对土石坝进行加固的质量控制

文章分析水利工程中影响防渗墙工程质量的因素,提出了工程施工过程中质量控制措施和成墙后的质量检测方法.     

深部煤岩动力扰动响应特征及数值分析

理论分析了动力扰动引起的应力波在煤岩空间内的传播规律;探讨了动力扰动引起的煤岩附加能量场特征规律;采用LS-DYNA软件进行数值模拟,分析了煤岩系统对扰动频率与幅度的响应特征及能量变化规律.结果表明:扰动幅度和频率对深部围岩稳定性具有较大影响,由动力扰动引起的附加能流密度与扰动幅度的平方成正比,扰动促使围岩应力集中区前移;最大反射能流密度峰值位置离自由面距离与扰动频率符合幂函数关系,扰动频率的增大加快了能量流动的速度,降低了单位时间流入煤岩单元的能量,表现为"高频低能,低频高能",扰动伴随着能量流的不均衡发展并相互促进.     

高填方路堤施工期沉降变形的FLAC模拟

针对高填方路堤沉降大的问题,采用FLAC对高路堤施工期的竖向沉降变形进行模拟。验证了分级加载作用下高路堤中间大、两边小的沉降规律,分析了影响高路堤沉降的主要因素,结果表明,路堤沉降量随高度和路堤土密度的增加而增大,随弹性模量、泊松比和压实度的增大而减小。     

变速荷载作用下加筋低路堤动力响应分析

为研究变速荷载作用下加筋低路堤的动力响应,将荷载假设成变速均布线荷载,并考虑由于荷载变速产生的水平向应力,将加筋低路堤视为层状各向同性弹性层,采用Goodman模型表示层间接触条件。利用Garlerkin法推导出Fourier变换域内加筋低路堤动力响应的控制方程,提出一种模态叠加法,Duhamel积分和Fourier逆变换相结合的方法推导出任意时刻动力响应的数值解。采用两个算例验证方法的正确性,分析层间接触条件、荷载加速度、路堤高度和筋材刚度对加筋低路堤动力响应的影响。结果表明：层间接触状态对路面结构层底部的位移影响显著,尤其对纵向位移影响很大,且变速状态下这种影响更加明显,工程中应尽量使加筋土上下表面处于完全连续状态;随着初速度和加速度的增加,路面结构层动挠度显著增加,地基土表面动应力峰值明显增加,动应力路径显著增大且沿顺时针偏转;加速度对于正应力和剪应力在加筋低路堤中的衰减有一定的影响;增加加筋材料刚度会导致应力在加筋低路堤中的衰减,剪应力比最大可减小47.9%,正应力比最大可减小29%。     

Effective depth of dynamic compaction in embankment built with soils and rocks

Effective depth of dynamic compaction was summarized, and the advantages of dynamic compaction technology of effective depth were analyzed elaborately. The formula determining the reinforcement depth was deduced by using dimensional analysis method. The influential factors of hammer weight, hammer area, dry density of filling materials and filling materials types were comprehensively investigated. The formula of effective depth was established based on the definition of the dimensions analysis. Based on exp...     

软土地基路堤施工中的动态沉降计算方法

在软土地基路堤填筑施工过程中，动态沉降计算方法可根据地基土层在路堤填筑过程中的物理力学特性的变化，逐步调整相应的计算参数，对地基沉降进行动态计算，从而对地基沉降量进行动态预测，用以控制填筑速率，并采取有效的措施确保路基的稳定性和满足工后沉降量的要求。     

起重机提升重物的动特性分析

考虑提升运动过程中钢丝绳的刚度变化,建立了匀速提升及匀减速制动的力学模型.应用MATLAB软件编制仿真程序,对匀速提升及匀减速制动的动特性进行了仿真分析,为动载荷的修正提供了理论基础及仿真数据.     

Dynamic compaction treatment technology research of red clay soil embankment in southern mountains

High liquid limit soil generally adopted in expressway embankment construction of southern mountains, which often expresses some characteristics including high moisture content, high porosity ratio, low permeability, high compressibility, certain disintegration, and so on. Spring soil phenomenon and inhomogeneous compaction have effects on the quality of embankment construction, just because the water in soil is difficult to evaporate. Based on the study of reinforcement mechanism for high liquid limit soil...     

梁桥受移动荷载作用的数值模拟

移动车辆通过桥梁时将发生动力耦合作用使桥梁和车辆产生强烈的振动,其振动方程为时变系数微分方程,载荷与动态响应在时域中呈卷积关系,用解析的方法求解这类问题有很大的局限性,解决这类问题的最为有效的工具之一是数值方法中的有限单元法.使用动力有限单元法对移动交变载荷作用下的梁桥结构的动力响应过程进行了数值模拟,对于Euler-Bernoulli梁单元采用二节点的Hermite插值函数,在对时程直接积分时采用了Newmark方法,得到了良好的数值模拟结果.