基于比例边界有限元广义形函数方法模拟混凝土裂纹扩展问题

本文提出了考虑侧面荷载存在的比例边界有限元广义形函数。该广义形函数具有自然满足单元交界面连续性的优点,采用该方法研究了混凝土黏聚裂纹的扩展问题。在裂纹扩展步中采用线性渐进叠加假设,在断裂过程区,裂尖单元以及非裂尖单元中的黏聚力采用广义形函数以等效荷载的形式统一施加在单元节点上,比以往的插入界面单元或者特解方法来模拟断裂过程区的黏聚力更为简便。另外,本文采用多边形比例边界有限元网格重划分技术对混凝土裂纹扩展问题进行数值模拟,并通过两个典型算例进行了验证。对裂纹扩展路径、荷载-位移曲线以及黏聚力分布进行了分析比较,并对网格敏感性进行了研究,结果表明采用SBFEM广义形函数方法模拟混凝土黏聚裂纹扩展具有准确性和高效性。     

基于三维数值流形法的位移边界处理方法

针对三维数值流形法中罚函数法施加任意方向边界位移和多步加载误差累积问题,通过修正传统三维数值流形法控制方程中的位移边界部分,推导出含沿着某一方向施加边界位移条件和相应的分步加载情况的计算公式,以期扩大控制方程在位移边界处理上的适用范围和减少多步加载误差累积效应。选取2个典型算例进行数值模拟和对比分析,验证该方法的准确性。计算结果表明:文中方法的计算结果与解析解相吻合,修正公式适用于不同方向施加边界位移的情况,具有较强的适应性;考虑位移边界误差修正比不考虑误差修正的计算精度高;随分步加载步数的增多,不考虑位移边界误差修正的累积计算误差逐渐增大,考虑位移边界误差修正的则影响不大。     

大型地下洞室开挖支护弹塑性损伤有限元分析

应用弹塑性损伤有限元理论,采用增量荷载变刚度迭代法,对地下厂房洞室群的稳定性进行三维数值模拟,以判定地下厂房洞室群布置、施工开挖顺序、围岩支护参数的合理性。模拟计算结果表明:围岩的破坏区基本限制在洞周2~6 m范围内,洞周位移为2~5 cm,围岩应力分布较均匀,整体稳定状态较好,说明采用的开挖方式和锚固支护参数基本是合理。但在洞室交岔口和断层穿过的部位,锚杆应力和洞周位移偏大,在断层处局部破坏范围也较大,这些部位的稳定条件稍差,在施工中可增加一些随机锚杆和锚索进行支护。通过施工过程中监测数据与计算结果的对比分析,验证了三维弹塑性损伤力有限元计算的正确性。     

安徽绩溪抽水蓄能电站地下厂房洞室群围岩稳定性分析

根据安徽绩溪抽水蓄能电站地下厂房洞室群的布置情况,结合洞室围岩地质条件,采用FLAC3D程序建立数值分析模型.对厂房分层开挖方案进行模拟,研究洞室群围岩开挖后的位移场、应力场和塑性区的分布特征,揭示应力集中部位和围岩潜在破坏部位的分布规律.分析成果表明,安徽绩溪抽水蓄能电站地下厂房洞室群围岩稳定,满足成洞条件,分析成果...     

广州地铁换乘站基坑地下连续墙变形分析

以广州地铁6号线与21号线的换乘站———苏元站为研究对象,对地铁车站基坑围护结构水平位移进行计算分析。在深入了解车站基坑工程水文地质条件的基础上,结合地质资料确定了土层参数,并选取地连墙的支护参数。运用FLAC~(3D)对不同工况的基坑开挖支护过程进行模拟计算,得出以下结论:施加第4道混凝土支撑后,工况4中地下连续墙的墙体水平位移迅速增大,超过前3种工况;工况4中各监测点在深度为-7 m左右处地下连续墙水平位移计算模拟值最大,水平位移最大值达到19.10 mm。将工况4的模拟计算值与监测值进行对比分析,结果较吻合,证明了数值模拟结果的可靠性,并据此提出了相应的位移控制措施。     

斜拉桥单塔结构在波浪作用下的数值模拟与试验研究

为了更准确的得到斜拉桥单塔结构的群桩承台基础上的波浪力,采用CFD方法,依据Stokes二阶波理论在FLUENT中运用边界造波法进行造波,数值模拟波浪作用下斜拉桥单塔结构的桩和承台上的一些点的动水压力,将这些动水压力与试验测得的动水压力进行对比,验证了CFD方法在模拟群桩承台结构波浪力方面的有效性。用有限元软件ANSYS建立斜拉桥单塔结构有限元模型,分别对结构的加速度、位移、应力结果进行分析。将数值模拟的加速度与试验加速度对比分析,验证了将点的动压转化为波浪集中力及施加到有限元模型上的方法是合理的。对位移和应力分析可知,斜拉桥单塔结构在波浪作用下是安全稳定的,与试验观测到的现象相一致。     

菲律宾DIDUYON水电站地下厂房围岩稳定分析

采用三维有限差分法软件FLAC3D对菲律宾DIDUYON水电站地下厂房开挖后的围岩稳定性进行数值模拟,并得到了地下厂房开挖后的围岩应力、位移及塑性区分布规律。计算结果表明,地下厂房结构设计合理,围岩变形较小,应力状态较好,厂房岩体整体上是稳定的。     

抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性分析

根据抽水蓄能电站地下厂房洞室群的布置和洞室围岩的地质条件,建立了拉格朗日差分分析模型。分层开挖厂房的模拟方案,进行洞室群开挖后的相关分布特征,包括围岩塑性区、应力场、位移场等,以揭示潜在破坏位置和围岩应力集中位置的分布规律。分析结果表明,广东阳江抽水蓄能电站地下厂房洞室群围岩稳定,满足成洞条件。     

某地下洞室群加锚岩体支护仿真分析研究

针对某水电站地下洞室群加锚支护情况,研究了加锚区岩体的作用机理及相应的数值模拟方法。采用两组公式对加锚区岩体参数进行了修正,通过加锚区岩体抗剪强度和刚度的提高来模拟砂浆锚杆的锚固效应;通过对围岩施加等效均布压力和布置植入式预应力桁架两种方式,对预应力锚杆进行模拟。对加锚区岩体参数的研究表明,位移对变形模量的敏感性较大,对黏聚力的敏感性相对小一些;锚喷支护对于岩体的加强作用宏观上表现为加锚区岩体的抗剪强度和刚度均有所提高,而对于刚度的加强效应更为明显。根据围岩应力、塑性区分布情况,采用布置植入式预应力桁架方式进行模拟可以有效减小围岩的压应力集中现象,使压应力、塑性区分布更加合理。     

基于有限差分法的大型调压室围岩稳定性分析

采用三维有限元软件ANSYS对某水电站地下调压室建立模型,以FLAC~(3D)为计算平台,分别对3种不同支护方案下的开挖过程进行仿真模拟,对开挖所引起的应力、位移的变化规律以及塑性区的分布情况进行比较分析。计算结果表明,在衬砌、锚杆及预应力锚索的复合支护措施下,地下调压室围岩的位移、应力和塑性破坏区均在合理范围内,可以满足工程的要求。