考虑温度裂缝影响的岩锚梁早期温度应力场仿真研究

鉴于岩锚梁早期温度裂缝的产生和发展对温度应力分布影响很大,基于三维非线性有限元数值计算理论,借助ANSYS通用有限元软件,以某地下厂房岩锚梁为例,模拟了岩锚梁浇筑完成后早期温度场及温度应力场的变化规律,并分别采用Solid45单元和Solid65单元对混凝土单元进行了温度应力分析,通过分析两种方案,推断出裂缝产生部位及温度裂缝的形成对岩锚梁早期应力分布的影响。分析结果为设计施工提出合理温控措施、控制和减少温度裂缝产生提供了有效依据。     

白鹤滩水电站典型顺层岩质高边坡稳定性评价

为分析白鹤滩水电站顺层岩质高边坡的稳定性,采用地质力学模型试验与FLAC~(3D)数值计算两种方法对边坡稳定性进行评价。试验得到了边坡的变形特征及变位值,整体稳定安全系数K_(SC)=1.450~1.575,控制性结构面为层间层内错动带C_(3-1)。试验结果表明,边坡的破坏模式为顺层的滑移—拉裂破坏,安全稳定性较好,置换洞加固措施有效。研究成果可为类似边坡稳定性评价提供参考。     

坝肩混凝土置换洞塞的传力规律及加固效果分析

为真实地模拟拱坝拱端、置换洞、断层和蚀变带之间的相互作用,通过建立地质力学平面模型模拟某高拱坝工程的典型高程断面,采用超载法研究坝肩经混凝土置换洞塞加固处理后的破坏规律和破坏形态,同时建立了未加固方案和加固方案的有限元模型,对模型试验进行补充和对比分析。结果表明,左、右坝肩经加固处理后,坝肩拱推力向山体深部坚硬岩体传递,大坝的超载能力明显提高,坝肩的抗滑稳定性和变形稳定性增强,说明左、右坝肩采用混凝土置换洞塞的加固措施切实可行,研究成果可供类似工程参考。     

单滑动面岩质边坡数值计算影响因素分析

介绍了确定边坡稳定安全系数和判别边坡临界稳定状态的方法.为便于强度折减法与刚体极限平衡法进行比较,以典型单滑动面边坡数值计算为例,比较分析了滑动面材料屈服准则、自重应力场施加方法、计算模型单元网格尺寸和边界范围对边坡稳定安全系数的影响规律,提出了数值模拟建议,以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度.结果表明,强度折减法较为合理,超载法在特殊情况下可能无法得到安全系数.     

网格自适应有限元极限分析在边坡稳定分析中的应用

为规避有限元极限分析法应用于边坡计算中的奇异点问题,并进一步提高该算法的精度和效率,基于有限元极限分析理论,通过二次圆锥优化Mohr-Coulomb屈服准则,利用优化后的屈服准则衡量离散单元,依据预定应力、应变的阈值搜索出边坡塑性区离散单元,对塑性区网格单元标记并局部自适应,通过该过程的多次循环迭代,实现网格有目的局部自动加密,多次优化并最终找出合理的剪切带。实例计算结果表明,模型3次自适应后均能达到理想的精度和误差控制,验证了网格自适应方法的有效性。     

屈服准则对边坡稳定有限元分析的影响研究

采用Mohr-Coulomb和Drucker-Prager准则分析了应用强度折减法进行边坡稳定有限元分析时屈服准则对计算结果的影响.分析表明,屈服准则对边坡稳定有限元分析结果影响显著,不同屈服准则计算的边坡位移场和应力场有显著差异.其中,Mohr-Coulomb准则计算的安全度偏小,但内接圆及等面积圆得出的安全度较合理,Drucker-Prager准则与参数α和 k的选取直接相关.该研究结果可为边坡稳定有限元分析合理选用屈服准则提供理论依据.     

网格自适应有限元极限分析法在边坡稳定性评价中的应用

为规避有限元极限分析法应用于边坡计算中的奇异点问题,并进一步提高该算法的精度和效率,基于有限元极限分析理论,通过二次圆锥优化Mohr-Coulomb屈服准则,利用优化后的屈服准则衡量离散单元,依据预定应力、应变的阈值搜索出边坡塑性区离散单元,对塑性区网格单元标记并局部自适应,通过该过程的多次循环迭代,实现网格有目的局部自动加密,多次优化并最终找出合理的剪切带。实例计算结果表明,模型3次自适应后均能达到理想的精度和误差控制,验证了网格自适应方法的有效性。     

金佛山水库左岸岩质高边坡稳定性分析

以重庆市南川金佛山水库左岸岩质高边坡为例,采用极限平衡法、赤平极射投影图解法及工程地质分析法综合分析了原始边坡稳定性状况、设计开挖加固方案对边坡稳定性影响及地震作用下潜在滑坡破坏机制。结果表明,原始潜在滑坡上部为滑移—压致拉裂式破坏机制,下部为塑流—拉裂式破坏机制;开挖边坡前缘强风化、强卸荷岩体有利于边坡稳定,采用锚喷混凝土支护的设计加固方案效果显著;按基本烈度Ⅶ度进行工程抗震设防时边坡整体安全,大规模惯性失稳可能性较小。     

三种大型软件在边坡开挖中的应用分析

对ANSYS内置外角点外接圆摩尔匹配D-P准则,通过适当参数转换,可等效于M-C准则使用即可应用于岩质高边坡开挖的数值模拟.以水布垭溢洪道开挖边坡5-5剖面为例,通过子程序接口构建ANSYS、ADINA、 FLAC3D网格模型,在同等条件下分别计算并对比了三类程序数值模拟结果的差异性和数值收敛、前后处理等难易程度.指出采用前两种软件计算的边坡相对位移均小于后者,ANSYS选用摩尔匹配的收敛性较差,对三维模型FLAC3D计算效率较高但前后处理功能较薄弱,这对岩土工程数值分析具有指导意义.     

复杂层状坝基重力坝抗震安全评价

为研究复杂层状坝基的混凝土重力坝非溢流坝段的抗震性能,采用ADINA程序建立非线性有限元分析模型,以接触单元模拟缓倾角的软弱结构面,以concrete本构模型模拟混凝土材料在地震中的开裂、压碎动态特性,以Mohr-Coulomb本构模型模拟地基岩体材料在地震中的塑性屈服特性,分析了坝体位移、应力、接触面状态及极限抗震能力,研究了非溢流坝段在不同概率等级地震作用下的地震响应与破坏模式,并对复杂层状坝基重力坝的安全性能进行整体评价。结果表明,复杂层状地基结构的重力坝在地震中层间接触面能够产生一定滑移,但对坝体的应力和极限抗震能力影响不大。     

地震作用下某混凝土拱坝表孔孔口配筋设计

在拱坝内开设小孔的孔周混凝土会产生裂缝而导致坝体破坏,在其内部适当配筋能够较好地避免该问题,对此以某水电站为例,建立大坝三维有限元模型,在充分考虑动力分析适应性的基础上,按照不同设计工况,对表孔周边混凝土结构典型部位进行应力分析,评价其应力状态,并进行动力配筋设计。结果表明,拱坝配筋后满足了动力作用下结构安全性要求,计算结果为高拱坝表孔结构的动力配筋设计和优化提供了参考依据。     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

大吨位预应力混凝土边墩三维有限元静动力分析

为了得到某工程大吨位预应力边墩的应力变形规律,采用有限元软件ANSYS建立闸墩整体的三维有限元模型,选取3种典型工况进行静动力计算,分析闸墩整体各方向的位移情况及闸墩颈部区域、锚块尾部、预留平孔等部位的应力分布特点。由于传统的等效荷载法和降温法施加预应力不够准确,改进了等效荷载法,并对锚块底部和闸墩按分离模型进行模拟。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。局部区域拉压应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过配置非预应力钢筋限制裂缝的开展。     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性,能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征,还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价,得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析,并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比,证实其工程应用的可靠性,能够在实际工程中加以应用。     

西龙池面板堆石坝应力变形三维有限元分析

分别采用邓肯E-B模型和沈珠江双屈服面模型模拟堆石坝体、利用线弹性模型模拟沥青混凝土面板进行有限元变形及应力计算分析,并对两种不同模型在竣工期和蓄水期坝体堆石和面板的应力变形规律进行了比较.结果表明,对外凸反拱曲线型面板堆石坝,邓肯模型计算的面板拉应力较大与实测不符,而弹塑性模型的计算结果则较合理.     

面板堆石坝分离式面板应力变形特性研究

为进一步研究分离式面板的技术特点,利用商业有限元分析软件ABAQUS分别对分离式和连续式面板堆石坝进行数值模拟,对满蓄期连续式面板和分离式面板的应力应变状态进行了对比分析。计算结果表明,相比于连续式面板,分离式素混凝土面板技术的应用改善了面板在满蓄期的应力分布状况,提高了混凝土面板对堆石体变形的适应能力;不同水平缝宽度对面板的整体应力应变状态影响较小,为避免局部应力过大而导致的混凝土挤压破坏,其宽度应根据变形计算进行确定。     

表孔闸墩颈部钢筋混凝土非线性有限元分析

针对闸门承担大推力会使闸墩颈部产生明显的应力集中问题,采用单弹簧联结单元模拟钢筋混凝土的粘结滑移作用,同时引入混凝土四参数损伤模型模拟混凝土的非线性特性,对运行期短暂工况下某重力坝#5表孔闸墩颈部进行钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了钢筋的作用效果。结果表明,钢筋可在一定程度上减轻损伤程度并限制损伤范围,使局部混凝土的受力状态得到改善;闸墩颈部的钢筋总体应力水平不高,裂缝开展宽度较小。最后调整配筋方案,计算结果说明在满足构造要求的前提下,适当减小配筋量是可行的。     

挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响分析

为深入了解挤压边墙施工对面板及堆石体应力和变形的影响,以柬埔寨某混凝土面板堆石坝为例,采用三维非线性有限元法建立了坝体三维有限元模型,对比分析了采用传统施工法与挤压边墙施工法时大坝应力和变形的变化规律,研究了挤压边墙对堆石体和面板应力和变形的影响。结果表明,正常蓄水位工况下采用挤压边墙施工对堆石体的应力和变形影响不明显;混凝土面板的顺坡向压应力减少约400kPa,拉应力区明显减小,拉应力值减少约800kPa,面板挠度减少约20mm,可见面板的受力状态和挠度有较大改善。     

Analytical solution for an infinite elastic power-law hardening plate containing an elastic circular inhomogeneity and subjected to equi-biaxial tension

This paper presents an clasto-plastic analytical solution for the plane stress inclusion problem of an elastic power-law hardening plate containing an elastic circular inhomogeneity and subjected to equi-biaxial far-field tension. Hencky's deformation theory (for compressible materials) and von Mises' yield criterion are applied, and infinitesimal deformations are assumed. The solution is derived by using a stress formulation and with the help of a modified Nadai's auxiliary-variable method and the extended Michell theorem. All expressions for the stress, strain and displacement components are derived in explicit forms in terms of an auxiliary variable and four constant parameters, which are determined from the given boundary conditions. Three specific solutions of practical interest are presented as limiting cases, one of which is the closed-form solution for the plate containing a traction-free circular hole. Numerical results are also provided to demonstrate quantitatively applications of the solution in the opening and reinforcement design of spherical pressure vessels.