基于Midas软件的预制拼装管廊变形规律研究

通过Midas Gen有限元模拟软件对地震荷载、车辆荷载、不均匀沉降及单侧开挖等不同工况下的预制拼装管廊进行了模拟研究,以期揭示预制拼装管廊在不同工况下的结构受荷变形规律。研究表明,地震作用下管廊的X向位移主要发生在管廊的顶板处,Z向位移主要发生在左舱道。不均匀地质条件及水土压力,车辆荷载对管廊的竖向位移影响不大。双舱预制拼装管廊的的最大位移点位于左舱的中部顶板处。在管廊单侧开挖工况下,受力侧侧墙底部节点最容易发生破坏,但结构位移值较小,说明单侧开挖工况下对于双舱预制拼装管廊的刚度要求较低。     

预制拼装综合管廊接头有限元计算方法研究

城市地下综合管廊作为城市的生命线保障城市正常运行,近年来随着施工技术与施工工艺的 提高,综合管廊的结构形式已有新的发展与变化,其中以预制拼装综合管廊为主。根据木桶效应可知, 预制拼装综合管廊接头的受力性能是管廊整体性能的关键,接头的受力与变形将影响到结构整体稳定 性与管廊渗漏水的情况等。为研究预制预应力接头在荷载作用下的变化规律,以数值模拟为研究方法 对某预制预应力综合管廊接头的受力情况进行分析,分别对该接头的破坏过程、普通钢筋及预应力筋变 化情况、接头抗弯刚度、接头截面变形情况进行研究,并与足尺试验结果进行对比,两者基本吻合。进一 步验证了该有限元计算方法的可行性,并为预制预应力综合管廊的接头受力性能研究提供依据。     

基于水轮机特征频率的组合长柱振动特性研究

为了有效改善当前水电站厂房整体结构的使用性能与抗震性能,以水电站水轮发电机组运行的特征频率为参数指标,分别对矩形截面空心钢管长柱、圆形截面空心钢管长柱、矩形截面钢-混组合长柱、圆形截面钢-混组合长柱4种模型进行模态分析及共振校核。分析表明,圆形截面钢管混凝土组合长柱的自振频率与振源频率错开度大于20%,能够有效避免共振,具有显著的抗震特性。在此基础上,开展室内足尺寸模型振动特性试验,通过位移响应和加速度响应等力学指标进行对比分析。结果表明,在20 Hz的振源频率下,方截面柱的振动响应小于圆截面柱。上述振动特性分析结果可为水电站厂房柱结构的工程设计提供技术支持。     

基于反应位移法的分片预制装配式综合管廊抗震性能分析

为探讨分片预制装配式综合管廊的抗震性能，在总结国内外综合管廊抗震分析方法的基础上， 以山东某实际工程背景，基于反应位移法采用有限元软件 ＳＡＰ2000建立相应的数值模型，对该综合管廊 进行抗震设计分析与验算，并分析多种荷载组合工况对该结构内力大小及其分布的影响规律。结果表 明:多种荷载工况条件下，最不利弯矩、剪力主要集中分布在侧墙与顶板之间位置；管廊通常可直接按照 荷载标准组合进行抗震设计，但对于高烈度地区，地震作用组合可能起控制作用；分片预制装配式综合 管廊在设计拼接截面处受力较小，有利于预应力筋的连接布置，而角部控制截面承载能力经验算亦满足 设计要求。     

MPS方法数值模拟减摇水舱晃荡流动问题

船舶六自由度运动中,横摇对船舶的安全性影响十分严重。船舶在设计建造时,常采用减摇装置来降低横摇运动对船舶安全的危害。其中,减摇水舱因其结构简单、经济、便于养护,且在低航速和无航速情况下仍能发挥作用而得到广泛应用。为对减摇水舱的减摇特性进行深入研究,该文采用基于半隐式移动粒子MPS方法开发的MLParticle-SJTU求解器,对三维矩形被动式减摇水舱的晃荡进行了数值模拟。首先,进行了减摇水舱和舱内液体晃荡在外界激励下耦合运动的模拟,并将模拟结果与空舱横摇情况进行对比,证明了减摇水舱的减摇效果。然后,将减摇水舱横摇角的历时变化曲线与实验结果进行对比,验证了MPS方法的适用性与可靠性。最后,分析了减摇力矩与外界激励力矩之间的相位差,解释了减摇水舱的工作原理。     

金属蜗壳不同断面型式充水保压状态下的受力特性分析

水轮机金属蜗壳设计中不同断面结构型式的选择，会在一定程度上影响结构的受力特性和厂房布置尺寸。为分析金属蜗壳不同断面型式结构受力特性，对非圆形的三心圆蜗壳断面与圆形蜗壳断面结构在充水保压阶段进行了有限元数值计算。研究结果表明：相比于圆形断面蜗壳结构，三心圆蜗壳在充水保压时蜗壳直管段会发生较大的水平偏转位移，座环整体在水平向的变位也相对更大，对钢蜗壳整体的变形控制要求更高；而钢蜗壳断面内环向应力数值略有减小，但整体应力水平变化不大。因此，从水压试验和保压阶段蜗壳与座环结构的变形控制角度来看，在高水头充水保压蜗壳结构中采用非圆形断面蜗壳结构是不合适的。建议今后在金属蜗壳结构设计和埋设方式选择时，应该充分重视不同蜗壳断面结构型式对结构受力特性的影响，确保水电工程的顺利建设和安全运行。     

基于整体模型的预制拼装综合管廊节段接头抗弯性能分析

城市地下综合管廊纵向接头对于管廊整体稳定与正常使用有着重要影响，近年来随着我国基 础设施建设的不断完善与加强，综合管廊的结构与形式随之更新发展，其中以预制拼装综合管廊为主。 为分析该类管廊接头的抗弯性能以及接头变形情况，以平潭某综合管廊工程为背景，采用ＡＢＡＱＵＳ软件 并通过三维有限元法对预制预应力综合管廊的接头受力情况进行分析，研究管廊接头在竖向荷载作用 下的破坏过程，通过对预应力钢筋与普通钢筋的应变、接头变形情况、荷载与挠度的变化关系以及接头 抗弯刚度等方面的分析，分析结果可以作为管廊的设计与实际应用的参考。     

金属蜗壳不同断面型式充水保压状态下的受力特性分析

水轮机金属蜗壳设计中不同断面结构型式的选择,会在一定程度上影响结构的受力特性和厂房布置尺寸。为分析金属蜗壳不同断面型式结构受力特性,对非圆形的三心圆蜗壳断面与圆形蜗壳断面结构在充水保压阶段进行了有限元数值计算。研究结果表明:相比于圆形断面蜗壳结构,三心圆蜗壳在充水保压时蜗壳直管段会发生较大的水平偏转位移,座环整体在水平向的变位也相对更大,对钢蜗壳整体的变形控制要求更高;而钢蜗壳断面内环向应力数值略有减小,但整体应力水平变化不大。因此,从水压试验和保压阶段蜗壳与座环结构的变形控制角度来看,在高水头充水保压蜗壳结构中采用非圆形断面蜗壳结构是不合适的。建议今后在金属蜗壳结构设计和埋设方式选择时,应该充分重视不同蜗壳断面结构型式对结构受力特性的影响,确保水电工程的顺利建设和安全运行。     

沥青混凝土心墙坝基座坡角研究

为研究基座坡角对沥青混凝土心墙坝基座应力变形的影响，以重庆巫山庙堂水库为例，采用非线性有限元方法分析了竣工期和蓄水期混凝土基座的应力变形特性及不同基座体型的拉应力图形。结果表明：在竣工期，基座上游侧或下游侧坡角增大时，基座水平位移、沉降和主应力值缓慢增大；在蓄水期，基座水平位移和沉降随基座上游侧或下游侧坡角减小逐渐减小，基座上游侧坡角增大可降低基座主应力值，而增大基座下游侧坡角会产生相反的效果；2种工况中基座两侧坡角同时增大会使基座压应力值增大，拉应力值减小；基座单侧坡角变化对拉应力图形的影响强于两侧坡角变化，建议在58～90°范围内采用上游侧坡角较大而下游侧坡角较小的基座，以改善基座应力变形情况。     

外水作用下水工隧道衬砌结构受力分析

近年来,随着我国隧道工程的大力发展,水工隧道面临的工程难题越来越多,其中隧道高水压力问题备受关注.通过有限元数值方法,建立模型,对外水作用下水工隧道衬砌结构受力问题进行研究分析.研究结果表明,在外水压力作用下,整体上管片衬砌向内部收缩变形,呈现出衬砌顶部变形较大并向腰部管片逐渐减小的趋势;衬砌隧道的环向应力以压应力为主...     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明：软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

过活动断裂隧洞抗错断适应性结构响应分析

输水隧洞作为长距离跨流域调水工程的关键控制性工程为缓解经济布局与水资源分布之间的区域矛盾发挥着巨大作用。而我国西南高烈度地区地质构造复杂,活动断裂分布密集,导致输水隧洞工程不可避免地需要穿越多条活动断裂带建设。针对滇中引水工程香炉山隧洞过活动断裂带,开展隧道适应性结构在断层错动条件下的影响校核。以龙蟠—乔后断层F10-1为代表,基于隧洞关键部位的位移、相对变形、最大主应力和纵向等效内力等指标,评估活动断层对香炉山隧洞抗错断适应性结构的影响,并基于数值计算验证其在减小衬砌内力与变形方面的作用。结果表明受走滑为主的断层运动影响,隧洞的一侧边墙表现为受拉状态,拉应力较小,约为5 MPa;铰接缝的最大法向变形与切向变形均位于断层带中央节段之间;铰接设计这一适应性结构的存在有效改善了衬砌在错动条件下的受力状态。研究成果可以直接应用于穿越活断层输水隧洞的工程设计与施工,为相关工程隧洞建设提供有利支撑。     

基于双面弹性地基梁的隧道纵向变形研究

城市地铁隧道周边施工会造成地面大面积堆载,从而引起隧道结构的纵向变形。首先把深埋盾构隧道等效为双面弹性地基梁,其次利用布辛奈斯克解求出隧道上部的附加应力,最后采用有限差分法和Matlab编程求出隧道的纵向位移和内力,并与温克尔弹性地基梁模型的计算值进行对比。结果表明:双面弹性地基梁的内力和变形的值明显小于弹性地基梁理论的内力和变形值。其结果可为深埋盾构隧道合理设计提供一定的依据。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

水工隧洞衬砌裂缝检测与安全分级评价

裂缝是水工隧洞衬砌的主要病害,目前尚无安全分级评价方法与标准。为了解决这一问题,提出了一种新的评价体系,即采用裂缝、施工缝、压溃与剥落、变形等评价指标,通过对这四项指标进行分级评价,并在其基础上得出衬砌裂损状态的综合评价,从而实现从局部到整体、定量、准确地评价目前衬砌的裂损状态,并给出相应的安全等级。通过工程实例验证说明该评价体系具有可行性,且为衬砌裂缝的修复提供了重要依据,为今后类似隧洞衬砌结构的裂损状态评价提供了参照。     

考虑施工顺序的邻近平行隧道地表变形计算方法

邻近平行隧道施工顺序的差异会导致其最终地表变形出现偏移现象,为此,建立了考虑先后施工顺序影响的邻近平行隧道地表变形计算方法.首先,基于平行隧道施工叠加扰动机理,对平行隧道进行分类;其次,根据地层扰动特征和变形叠加原理,确立平行隧道地表变形计算流程;然后,通过对后施工隧道开挖引起的地面沉降实测数据进行分析,建立后施工隧道...     

及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价

针对软岩及土质隧洞围岩强度低、稳定性差及现有隧洞围岩稳定性评价方法对及时支护隧洞的不适用性,通过数学模型试验系统研究了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、埋深、洞径和侧压力系数等与需及时支护隧洞拱顶围岩变形和喷层受力的相互关系,并据此探讨了以支护结构安全性为标准的隧洞围岩稳定性评价新理念。该理论在新疆库尉输水工程的成功应用表明其具有较好的可靠性。数值试验结果显示各因素对拱顶围岩变形和喷层应力影响显著,且对大主应力的影响尤为明显,随变形的发展喷层拱顶处应力主轴对调,大、小主应力名称互换。喷层大主应力随弹性参数的增大而增大,随强度参数的增大而减小。该研究成果能为软岩隧洞工程的设计和施工提供理论指导。     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

大变形隧洞支护现状与新型让压支护发展与展望

随着我国各项基础设施建设的发展，穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的深埋长大隧洞工程不断涌现，高地应力、软岩条件下隧洞大变形问题日益凸显，并危及工程安全。对国内外大变形隧洞支护方式进行了系统调研。调研结果显示，目前对交通、水电水利等行业的隧道大变形问题的处理，均是以强支护或分层强支护为主的方案进行的，不仅造成材料的极大浪费，而且大变形造成的危害并未有效消除。而煤矿行业在处理大变形问题时成功采用了一种让压支护方案，通过对两种不同支护方式的对比分析，认为让压支护体系克服了目前交通、水电水利等行业中支护体系的缺陷，具有良好的应用前景。     

软岩填筑高面板堆石坝分区及材料设计

通过分析软岩不同利用方案及分区形式对高面板堆石坝力学性状的影响,获取了坝体应力和变形的变化规律。高面板堆石坝下游次堆石区中软岩含量及堆石区几何特征、主堆石体分区形式均影响面板堆石坝的力学性状。提高坝体下游堆石区的强度及刚度,可以提高各堆石区之间的协调变形能力、降低面板变形及应力。提高位于坝轴线处的堆石体承载力,可以有效降低坝体变形及面板应力。为控制高面板堆石坝的坝体变形及应力,坝轴线处坝体下部堆石区宜填筑承载力高的堆石体,下游堆石区中软岩比例不宜超过30%。