沉管结构预制全过程温度和应力仿真分析

针对工厂法沉管预制施工工艺进行沉管结构温度场和应力场仿真分析。采用室内力学和热工试验得到混凝土材料力学参数和热学参数,考虑预制全过程各阶段变化的力学边界条件和热学边界条件,应用有限元方法建立仿真模型,得到了沉管结构温度场和应力场的发展规律。     

火灾高温下钢壳混凝土结构温度传递规律研究

深中通道海底沉管隧道采用了新型的钢壳混凝土组合结构型式,研究该组合结构在火灾高温下的温度传递规律对分析钢壳沉管隧道耐火性能及保障深中通道海底隧道安全具有重要工程意义。以深中通道钢壳沉管隧道为背景,根据沉管隧道新型结构型式建立了三维有限元数值模型,模拟了RABT火灾曲线下钢壳混凝土组合结构温度传递规律,分析了组合结构内部温度传递的滞后效应,并研究了钢结构、混凝土温度传递的差异性;分析考虑了组合结构热工参数随温度的变化特性,研究了RABT火灾曲线下钢壳组合结构温度传递随时间、空间的变化规律。结果表明:对于钢壳混凝土组合结构,RABT火灾曲线下温度沿构件高度方向最大传递深度达70 cm,温度传递存在滞后效应;不同深度下构件温度分布规律不同,T型肋处出现温度聚集现象;研究了温度对钢结构、混凝土的主要影响深度,确定两者温度差最大值所处深度位置,相关成果可为该钢板混凝土结构的耐火性能的研究提供参考依据。     

火荷载下沉管隧道的温度场分析

以上海外环线越江沉管隧道为背景,用通用有限元程序模拟火荷载作用下沉管结构的稳态温度场的变化情况。采用三维有限元模型,分析温度场在不同空间的发展变化情况,从而更直观的掌握温度在隧道横截面上的分布情况,为隧道的防火设计和救灾工作提供依据。分析时考虑了混凝土热工参数随温度变化的非线性关系。     

火灾下圆钢管混凝土柱温度场数值模拟

为研究圆钢管混凝土柱在火灾下的温度分布及火灾后的力学性能,利用有限元软件ABAQUS对火灾下圆钢管混凝土柱温度场进行计算和分析.分析结果表明,砂浆保护层的存在对内部钢管和混凝土有效地起到了阻火、隔热作用.采用有关试验数据与计算结果进行了对比,证明使用ABAQUS进行截面温度场的计算具有足够的精度,其方法是切实可行的.     

钢框架边跨梁抗火性能试验研究和理论分析

对3层钢框架结构边跨梁在火灾作用下的性能进行足尺试验研究,试验中测量了炉温、钢梁和混凝土板沿截面高度的温度场分布以及钢梁和混凝土板的竖向位移。结果表明：钢梁下翼缘、腹板和烟气的温度基本一致;混凝土板内的温度滞后于钢梁温度,且在钢梁降温阶段,混凝土板温度持续升高,因此混凝土板限制了钢梁升温阶段的膨胀和降温阶段的收缩;钢梁在122 min的升温过程中变形较小,且在升温阶段变形就开始恢复,最终出现向上的竖向位移,这是框架结构中钢梁火灾行为区别于单个构件火灾行为的特点之一,表明框架结构中与混凝土楼板形成整体的边跨梁具有较强的抗火性能;最后钢梁上下翼缘焊缝被拉裂破坏,因此在工程应用中应尽量避免工地现场施焊的全焊接节点。利用非线性有限元软件对试验梁进行了火灾反应分析,得出了试验梁的温度场分布和位移反应的变化规律。有限元分析结果和试验结果基本一致,验证了有限元分析模型的正确性和可行性。     

大体积混凝土温度应力场仿真分析

运用三维有限元分析软件ANSYS对大体积混凝土实际施工过程的温度应力场进行了全程仿真计算.以混凝土绝热温升试验结果作为仿真计算依据,计算大体积混凝土的温度场.数值模型中考虑了冷却水管作用,通过对比分析有、无冷却水管条件下混凝土结构的温度应力场,说明了水管冷却作用效果显著,同时根据仿真分析结果指导大体积混凝土设计与施工,有效防止了混凝土的开裂.     

升温和降温过程中混凝土梁内温度场的试验研究

为研究升温和降温过程中混凝土梁不同位置处的升温、降温速率及温度场的分布规律,通过8根混凝土梁在高温炉中的加热和冷却试验,测定了4种温度工况(400、600、700、800℃)下混凝土梁内不同位置处温度随时间的变化规律。通过试验数据的分析,得到了加热和冷却过程中混凝土梁内不同位置处升温、降温速率的特点及温度场的变化规律,为混凝土高温或火灾试验中确定合理的加热时间提供了参考依据。     

火灾下梁柱连接节点力学性能研究

节点是结构受力的关键部位,深入了解和研究其在火灾下的力学性能至关重要.采用有限元软件ABAQUS建立火灾作用下节点的温度分布和受力性能的分析模型,理论计算结果得到试验结果的初步验证.利用理论模型,初步分析了火灾作用下梁柱节点温度场及其力学性能的变化规律.     

公路隧道火灾温度场的分布规律研究

隧道火灾随着通风风速和火灾规模不同 ,其温度场也发生了变化 ,本文对五种不同风速下的三种火灾规模进行了试验 ,研究了火区内和火区下游最高温度的变化规律、温度随时间的变化规律、温度沿隧道纵向分布规律、温度沿隧道横断面分布规律等 ,这对公路隧道防灾减灾设计有现实的指导意义。     

中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力

为研究中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余力学性能,运用有限元分析软件ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用后中空夹层方钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析了截面温度场和应力场的变化规律。在此基础上分析了混凝土强度、钢材强度、计算长度、受火时间、空心率、混凝土取代率、偏心率等参数对构件火灾后剩余力学性能的影响;结合大量计算结果给出了中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力简化计算公式。结果表明:构件的火灾后剩余承载力随钢材强度和混凝土强度的增加而增加;构件火灾后剩余承载力随计算长度和受火时间的增加,总体呈降低趋势,当受火时间超过60 min时,构件火灾后剩余承载力急剧降低;空心率和混凝土取代率对构件火灾后剩余承载力影响较小,构件火灾后剩余承载力随空心率的增加而降低,随混凝土取代率的增加先增加后降低;构件火灾后剩余承载力随偏心率的增加而降低;所提公式计算精度良好,可为中空夹层方钢管再生混凝土柱抗火设计提供参考。     

#br# 寒区隧道温度场的围岩热学参数影响及敏感性分析

寒区隧道抗防冻设计受周边温度场控制,隧道围岩的热学参数直接影响温度场分布。本文依托某寒区公路运营隧道,采用现场实测、数值仿真和理论推导三种方法对寒区隧道温度场分布和围岩热学参数的影响敏感度进行了系统研究。首先,通过对比分析有限元计算结果和现场监测数据,验证了有限元计算分析的准确性。然后,采用该有限元分析方法,基于敏感性分析方法,对围岩导热系数、比热容和赋存温度三个因素对寒区隧道温度场的影响进行了敏感性分析。结果表明,三个因素的影响敏感度具有明显差异,其中赋存温度是影响隧道温度场最敏感参数。研究成果可为寒区隧道选址及类似工程的抗防冻设计提供参考。     

三面受火钢筋混凝土梁温度场非线性分析

根据三面受火钢筋混凝土梁离散体积单元的能量守恒原理，建立了有限差分平衡方程，在合理确定混凝土热工参数基础上，采用增大混凝土质量热容的方法，考虑混凝土中自由水与结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响。通过编制三面受火钢筋混凝土梁截面温度场非线性有限差分程序，并结合火灾情况下钢筋混凝土梁温度场的试验结果，合理地确定了混凝土质量热容放大系数和混凝土表面换热系数的计算式。结果表明：三面受火钢筋混凝土梁温度场的计算结果与试验结果符合较好，为进一步研究火灾情况下钢筋混凝土梁力学性能和耐火极限提供了条件。     

火灾作用下钢筋混凝土简支梁温度场的非线性有限元分析

模拟火灾作用,采用大型结构分析程序ANSYS对钢筋混凝土简支梁的温度场进行了非限性有限元分析,得出了火灾作用下混凝土简支梁的温度场分布规律;并将计算结果与试验结果进行了比较,表明温度场的计算结果与实际结果符合良好,从而使火灾作用下钢筋混凝土简支梁的温度场分析从以往的定性分析上升到定量分析,为今后控制火灾作用对钢筋混凝土简支梁的影响提供了重要的计算依据和背景材料.     

Stochastic analysis for the uncertain temperature field of tunnel in cold regions

In cold regions, the temperature is important to determine the stability of tunnel construction. However, the conventional finite element methods for stability analysis are always deterministic, rather than taking stochastic parameters and conditions into account. In this paper, the boundary conditions are considered as stochastic processes and the rock properties are considered as random fields. A stochastic analysis for the uncertain temperature characteristics of tunnel is presented. The stochastic finite element formulae are obtained by Neumann stochastic finite element method (NSFEM), and the stochastic finite element program is compiled by Matrix Laboratory (MATLAB) software. Using our program, the random temperature fields of a tunnel in a cold region are obtained and analyzed. The results show that the temperature of a large quantity of frozen surrounding rock is stochastic, and it is bad for the thermal stability of actual tunnel engineering in cold regions. The distributions of mean temperature are the same and the distributions of standard deviation are similar for the two cases in this paper. The average standard deviation increases with time, which implies that the results of conventional deterministic analysis may be far from the true value. These results can improve our understanding of the random temperature field of tunnel and provide a theoretical basis for actual engineering design in cold regions.     

用ANSYS分析钢-混凝土组合柱的温度场

利用有限元分析软件ANSYS对火灾情况下钢-混凝土组合柱的温度场进行分析,获得了构件截面温度场的分布规律,计算结果与试验结果吻合良好,从而为进一步深入认识钢-混凝土组合结构的高温下力学性能创造了条件。     

高温下钢筋混凝土梁的温度场分析

使用大型有限元分析软件ABAQUS对钢筋混凝土梁进行温度场分析,分析结果与试验结果吻合情况较好,为进一步深入研究钢筋混凝土梁在火灾下的力学性能和耐火极限创造了条件。     

非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场分析

为明确非膨胀型防火涂料的隔热性能,采用有限元方法分析了标准升温曲线火灾作用下,非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场。开展了非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场试验。采用试验验证的有限元模型,对非膨胀型防火涂料的主要热工参数进行分析。研究结果表明：建立的有限元模型可以较好地模拟非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场变化;导热系数是影响非膨胀型防火涂料隔热性能最重要的热工参数;密度和比热容对于非膨胀型防火涂料的隔热性能的影响有限。     

深埋马蹄形隧道开挖围岩应力与位移的复变函数解

利用复变函数解法中的柯西积分法,求解工程中常用的单心圆仰拱马蹄形隧道在弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解表达式。由于是深埋隧道,且埋深与孔径之比较大,故不考虑重力梯度影响,直接把重力作用化为无限远处作用有P1、P2的外载;求解出马蹄形隧道孔洞在弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解表达式。结合典型断面,利用三维有限元分析软件MADIS/GTS建立二维平面应变模型,对理论推导单心圆马蹄形隧道在弹性平面内的解析解公式进行验证。分析表明,有限元结果和解析解结果有较好的吻合性,证明了新方法的准确性,针对深埋马蹄形隧道开挖工程,可以快捷地评估围岩应力状态及位移变形。