孤立波与碎石型防波堤相互作用的CFD-DEM数值模拟

该文基于计算流体动力学(CFD)与离散单元法(DEM)的基本原理,建立了CFD-DEM耦合数值模型。应用所建立的三维CFD-DEM耦合数值模型模拟了不同工况下孤立波与防波堤离散体相互作用的详细过程,验证了离散体颗粒之间的屏障效应和离散体结构受孤立波作用而产生变形的物理过程。模拟结果符合预期和物理规律,验证了该耦合数值模型的有效性及模拟精度。该CFD-DEM耦合数值模型可以为进一步研究波浪与离散体结构防波堤相互作用中结构的稳定性问题和水动力特性提供非常有效的研究手段。     

落石冲击作用下公路破坏机理研究

现有的落石冲击计算公式主要适用于一种均质材料的路面,而公路是由路面和路基组成的二元体结构,基于此,考虑路面在受到落石冲击力后的变形特性,将落石冲击下路面的变形分为压缩变形和刺入变形两种模式。基于能量守恒原理和太沙基地基承载力理论,分别得到两种变形模式下的落石冲击力和由此引起的公路变形量计算公式;并据此导出判断公路安全状态的标准,且以工程实例说明了理论的可靠性。可为落石灾害区公路的设计和施工提供理论依据。     

基于流固耦合的水库大坝溢洪道结构可靠性分析

溢洪道是水库大坝运行的重要结构,从水库沿溢洪道快速排水可能会导致下游洪水,并产生较高的结构应力。利用ANSYS软件对大坝溢洪道的双向流固耦合问题进行了数值模拟。这种流固耦合数值研究能够同时模拟流体流动和结构变形的参数。研究表明,下游的流速最高,而在连接桥段观察到的最大变形为10.70 mm。整体溢洪道结构的一般应力水平(最大30.75 MPa)低于相应材料的屈服强度,溢洪道在当前泄洪模式下结构失效概率为零。     

蓄水期混凝土重力坝变形预警指标研究

为了优化反映大坝安全状态的预警指标,准确分析坝体结构行为,基于大坝结构变形监测数据、统计模型和数值模拟,提出监测加高大坝安全状况的快速优化反演分析方法。结果表明,以强度和稳定性为约束条件,利用结构分析方法,估算变形预警指数,得出坝体最大下游位移出现在低温和高水位时,应选择最高水库水位和极端温降,作为评估下游位移的极限荷载工况;利用正演模拟变形和统计模型的其他分量构建的大坝变形预警指标,可用于预报高水位下的大坝变形。     

基于浸入边界-谱元法的流体柔性体耦合运动研究

为了模拟大变形柔性体与黏性流体耦合运动的动力学行为,该文发展了一套基于浸入边界-谱元法的数值模拟方法。该数值方法中,流体运动在欧拉坐标下采用谱元法模拟,柔性体运动在拉格朗日坐标系采用有限差分法求解,两者的耦合通过浸入边界法实现。首先对低雷诺数方柱绕流后柔性悬臂梁流固耦合振动问题进行数值模拟,并将计算结果与其它文献计算结果进行比较,验证了该耦合计算方法的可靠性。然后研究了高雷诺数下方柱绕流后柔性悬臂梁流固耦合振动情况,得到柔性结构的耦合振动特性和流场动态分布特征。该文的数值方法放宽了由大拉伸系数引起的稳定性限制,能更灵活地被运用于复杂柔性边界条件的情况,为后续对各种柔性体流体耦合的研究提供了基础。     

裸露爆破对堤防混凝土路面毁伤效应的数值模拟

目前堤防路面多为混凝土路面,洪水来袭时,在某些特定的时候需要对分蓄洪区堤防快速破口分洪,首先要破除堤防混凝土路面。基于堤防混凝土路面的结构特性,建立三维实体模型,采用SPH-Lagrange耦合算法模拟分析裸露爆破作用下混凝土路面的毁伤效应。实施结果表明,在破口分洪堤段的混凝土路面每隔2 m均匀布置32 mm直径的条形裸露药包,爆炸后可在混凝土路面形成以炸药包为中心的0.6 m口径条形爆坑,同时在路基底面下形成宽度为1.2 m的条形震塌缺口,达到破堤分洪之目的。     

路基施工影响因素与质量控制

0 引言 路基施工是基本建设的常规工程和组成部分,路基施工的质量和效益直接关系到整体工程的质量和效益,关系到建设项目的投入产出比和施工进度.由于路基与路面或与路基中的工程结构共同承受着交通荷载和地基上方工程设施的重力,路基施工的质量控制就显得尤为重要.对路基及回填土施工质量控制的目的就在于提高其强度和稳定性,降低路基的透水性和减少因冰冻而引起的不均匀变形沉陷而导致路面结构和上方建筑结构的破坏,从而保证水利、交通和其他基本建设工程具有足够的抵抗负重、交通、平衡和冲击的荷载作用力和稳定性能,提高工程质量和使用年限.笔者通过多年路基土和堤防填筑的实践,现就路基土压实质量的影响因素和质量控制与同行探讨.     

坝内开裂泄水涵洞渗流-应力耦合有限元计算分析

依托于某粘土心墙坝内泄水涵洞墙体混凝土开裂,通过坝体变形参数确定渗流-应力耦合数值模拟方法,分析了泄水涵洞混凝土结构的应力应变特性。有限元计算成果表明：渗流-应力耦合条件下,坝体与涵洞共同受力时涵洞结构整体沉降变形较小;校核洪水位工况时泄水涵洞墙体混凝土结构最大拉应力出现在A型第4段顶板外侧,为1.131 MPa。建议对仍在渗水的裂缝采用压浆封闭处理,其它裂缝进行表面封闭。     

基于非饱和蠕变模型的滑坡长期变形数值模拟

绝大多数滑坡的发生都与水直接相关,滑坡土体经常处于非饱和状态,而坡体的失稳破坏大都经历了一个时间过程,即滑坡变形具有蠕变性质。因此,绝大多数滑坡的失稳过程实质为非饱和蠕变过程,数值模拟时考虑渗流耦合蠕变效应更能符合滑坡变形的真实状态。根据前期研究成果所得的非饱和土非线性蠕变模型及其三维形式,采用试验数据对模型进行验证。由于常规商业有限元软件没有提供适合特定土体的非饱和蠕变模型,编制了基于渗流及蠕变耦合计算的有限元计算程序,并利用该程序对树坪滑坡在库水位变动下的变形过程进行了数值模拟。结果表明,计算结果与实际变形的监测值趋势比较接近,说明本文所建立的蠕变模型合理,编制的程序可靠,可用于实际滑坡的长期变形计算。     

软土深基坑双排桩-锚耦合支护技术研究

基于数值软件FLAC3D,以某软土深基坑为例,对双排桩-锚耦合支护进行数值计算,分析耦合支护结构力学变形特性,并与现场监测进行对比分析。计算结果显示,前排桩最大水平变形位于桩长8 m处;桩长小于8 m时,其水平变形与开挖深度呈正相关;桩长8~16 m时,其水平变形与开挖深度呈负相关。后排桩最大水平变形位于其顶部,约23.6 mm;桩长小于16 m时,支护结构水平变形与开挖深度呈负相关。数值计算表明,在软土深基坑开挖中,采用耦合支护结构是可行的。     

公路软土路基加固原理与施工

我国的内陆平原以及沿海地区等都分布着较为广泛的软土,其主要特点体现在因地基具有较低的承载力,所以在荷载的作用下极易发生变形,从而在修建公路时造成了很多问题的发生。然而,由于在不同地区所形成软土的机理也是不同的,它们的性质与特点各异,所以公路的应用也是具有一定差距的。如果对于已经修好或者是正在修建的公路,因为导致的原因不同的所以也会促使路基的强度降低、路基沉陷以及路面变形等一些病害产生,也影响到了路面平整度、路面结构稳定性等方面。     

均匀来流中大长径比深海立管涡激振动特性

提出了一种对大长径比深海立管涡激振动特性进行三维耦合数值模拟的方法。其中,流场采用大涡模拟方法进行三维数值模拟,结构振动采用基于薄壳模型的有限元方法进行数值计算,并采用一种将流场和结构响应数据进行实时传输的新方法,实现了流体与固体之间的三维耦合数值模拟。在雷诺数Re=3400和11000下,对某长径比为1200的深海立管模型在均匀来流中的横向涡激振动特性进行了数值模拟与分析。结果表明,大长径比柔性立管的横向振动响应对其尾涡动力特性会产生显著影响,包括会出现涡泄频率显著增大和多频涡泄等复杂现象。尽管来流是均匀的,但立管的横向振动响应会出现明显的多模态特征,除了包含有与涡泄频率一致的振动响应外,还包含有其它频率成分的振动响应。特别地,还会出现多种高阶模态振动共存的非对称复杂弯曲变形等现象。研究表明,该方法为研究深海立管涡激振动特性及其工程预报的相关问题提供了一种有效的途径。     

离散元-边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元 边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂房洞室群静、动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很好地模拟地下洞室群的变形，通过与边界元的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

离散元—边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元－边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂洞室群静，动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很模拟地下洞室群的变形，通过与边界的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

全地下泵站深基坑开挖支护结构安全稳定性分析

针对当前使用基于开挖施工监测与数值模拟分析、基于“墙-撑-锚”组合支护体系变形模拟分析方法,易受由于地基中大量存水导致塌陷从而使数值模拟结果不精准的问题,进行全地下泵站深基坑开挖支护结构的安全稳定性分析。以空港污水处理厂迁厂输水管线及泵站工程项目为例,阐述深基坑支护技术及常用的支护结构类型,着重从深基坑支护的整体抗滑稳定性、基底抗隆起稳定性和抗管涌特性分析全地下式泵站深基坑支护的安全稳定性,并通过实例验算了地下连续墙作为全地下式泵站的基坑支护是可靠的;在结构失稳情况下,中心隆起程度模拟结果与实际数值最大相差0.06 mm,模拟结果具有精准性。     

基于生态位的安阳市用水结构与产业结构动态演化分析

为促进安阳市水资源利用和社会经济协调发展,采用生态位、生态熵和耦合协调度等模型,系统分析了安阳市用水结构与产业结构的生态位动态演化及其耦合协调状况。结果表明:安阳市工业用水生态位呈现上升趋势且生态熵区域差异明显,农业用水生态位占主导地位且生态熵发展趋势不同,生活用水生态位波动增长而生态熵呈现下降趋势;安阳市第一产业和第二产业生态位波动下降、第三产业生态位持续上升,各县市产业结构生态熵变化趋势各异;安阳市用水结构与产业结构耦合协调度处于失调状态,但发展态势良好,其中农业用水与第一产业、工业用水与第二产业的耦合协调度波动下降,生活用水与第三产业的耦合协调度由严重失调提升为中度失调。     

深基坑地下连续墙施工期变形特性分析——以武汉光谷广场地铁站施工为例

为了探索施工期深基坑的变形特性,结合武汉市地铁光谷广场站深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑基坑的实际施工开挖步序,对深基坑工程地下连续墙在相应支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了采用地下连续墙支护结构的基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场,分析得出了基坑各部位的变形特性,及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现,数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合,说明数值模拟分析结果对深基坑施工具有一定的指导意义,支护结构设计参数能够满足施工要求,可为其他类似基坑工程支护参数的选取提供参考.     

三峡工程导截流数值实验室的建立及数值模拟(Ⅱ)

介绍了三峡工程导截流水流特性数值实验室的数值模拟技术及其应用情况.采用水深平均二维数学模型模拟坝址区大范围水域在导截流过程中水深平均的流场演变过程,利用二、三维耦合数学模型的概念,由二维数模成果给定三维模拟所需的初值条件及边界条件,使三维数值计算具有良好的精度和收敛速度.利用导截流数值实验室的实时数值试验,给出导截流过程关键部位的三维流速分布及水位分布,并与实测值吻合良好.这表明导截流水流特性数值实验室所采用的数值模拟技术合理可靠.     

三层空间钢架模型模态试验的两种方法对比

为了研究三层空间结构动力性能的,采用单输入多输出的方法对三层空间钢架模型进行模态试验,并应用有限元分析软件ANSYS10.0建立钢架的有限元模型进行模拟模态分析。结果表明,由试验得出该模型的固有频率、振型、阻尼比等动力学参数与数值模拟结果基本一致。试验结果进一步验证了有限元模型分析的正确性。有限元模型能够很好的模拟结构的动力特性,利用数值模拟方法可以不制作实体试验模型就能研究结构的动力特性。     

基于数值模拟的大U形刚柔混合衬砌渠道温度应力应变的分析

为了探明刚柔混合衬砌渠道温度场、应力场和变形场及消减冻胀破坏,应用有限元软件对大U形刚柔混合衬砌渠道温度场、应力场和变形场进行了数值模拟。采用间接耦合方式,首先进行热分析,得到渠道温度场,再转换单元类型为结构场,然后对结构场施加热分析得到温度应力场进行结构分析,计算渠道变形场和应力场,进而分析渠道冻胀受力情况及变形规律。分析结果与实测数据吻合,对季节性冻土地区刚柔混合衬砌渠道的建设和运行管理有指导意义。