考虑孔隙水压力效应和非线性破坏准则的 浅埋地下洞室支护力上限分析

由于孔隙水压力的作用,位于饱和土体中地下结构的力学和变形特征与完全干燥土体中的结构有很大不同。根据浅埋地下洞室的非线性破坏特征构建了一个新的曲线形破坏机制,并将孔隙水压力做的功率作为一个外力功率引入极限分析上限定理的虚功率方程中,推导了孔隙水压力作用下饱和土体中浅埋洞室支护力和速度间断线上限解的解析表达式。利用变分原理,对此支护力的上限解进行了优化计算,得到了支护力的最优上限解,并对单一影响参数变化下的支护力随埋深变化规律和洞室顶部塌落面的形状进行了研究。研究结果表明：孔隙水压力对饱和土体中浅埋洞室的支护力和塌落面均有重大影响;支护力和塌落面都随孔隙水压力系数的增大而增大。     

土中浅埋粮仓结构分析

为了研究土中浅埋粮仓仓壁结构的受力状况,应用地层结构模型分析了浅埋地下粮仓空间结构与土体的相互作用。推导了轴对称薄壁一维杆单元刚度短阵公式,编写了非线性轴对称地下结构计算程序。土体的本构关系采用邓肯——张模型,并考虑偏应力历史影响,应用该程序对河南省信阳、巩县地区地下粮仓工程进行了结构计算,并对仓壁不同边坡进行了分析研究。本文提出了浅埋土中粮仓结构仓壁的位移、应力的变化规律及土体的变形特征,分析了不同仓壁边坡的受力状况,对土中浅埋粮仓的设计与施工提出了一些看法,供设计及施工部门参考。     

浅埋地下结构地震反应分析的惯性力–位移法

现有的地下结构地震反应简化分析方法,如:地震系数法、自由场变形法、柔度系数法、反应位移法、反应加速度法和Pushover分析方法等,均没有考虑上覆回填堆积土体或地震中因剪切破坏失效后的上覆堆积土体在竖向地震作用下产生的惯性力效应。已有研究表明,这种上覆土体竖向惯性力效应对浅埋地下结构支撑构件的抗震性能(抗剪强度和极限变形)有重要影响,是评价浅埋地下结构抗震安全性的关键因素之一,不能忽视。为此,针对浅埋地下结构地震反应分析问题,提出了一种考虑上覆土体竖向惯性力影响的反应位移法,简称惯性力–位移法。给出了惯性力–位移法分析模型的两个关键参数确定方法,包括地基弹簧刚度及上覆土体最大竖向惯性力。工程实例分析结果表明,建议的惯性力–位移法与传统的反应位移法相比,不仅克服了传统的反应位移法不能给出中柱轴力的缺陷外,其它反应量的计算精度与之基本相当。     

混凝土泵车臂架系统瞬态动力响应研究

以某5节臂45m混凝土泵车臂架为研究对象,以ANSYS软件为工具,建立了泵车臂架有限元计算模型。考虑输送混凝土时混凝土泵的周期冲击和混凝土对输料管的冲击(混凝土对输料管的摩擦力及本身质量的影响),分析了臂架系统在典型工况时启动过程的瞬态动力响应,包括动应力、动位移响应仿真云图和典型节点的动应力时间历程曲线。计算结果表明,启动过程的瞬态位移响应和动应力响应是影响泵车施工质量和结构疲劳寿命的关键。还分析了动载冲击和混凝土排量对结构瞬态响应的影响。     

浅埋松散围岩中有限元方法应用的进一步研究

对已提出的基于浅埋松散围岩的拟塌落拱离散化有限元稳定性分析方法做了进一步研究。与其它数值仿真分析方法进行了对比,提出了该方法的明确定义及适用范围;通过与常规有限元方法计算结果的对比,进一步证明了该方法计算结果的合理性,能够更真实的反映浅埋松散围岩在近地表、滑裂面与地表相交部位、洞室顶部以及拱脚、边墙底部等部位的围岩受拉情况及松散破碎围岩内部的屈服破坏以及岩体向洞内塌落的趋势,从而真实揭露出围岩发生拉裂、压坏并掉块的现象;以洞顶位移是否收敛为判断依据,初步探讨了离散界面参数以及离散块体大小对计算结果的影响,证明了塌落拱离散化有限元法在技术及工程上应用的可行性。     

地下结构横断面地震反应简化计算方法探讨

针对矩形断面地下结构断面内地震变形及内力分析的相互作用系数法进行研究.首先分析了柔度比、结构埋深及尺寸等对土-地下结构相互作用系数的影响,提出在考虑这些因素影响的情况下相互作用系数的计算方法;进而针对目前文献中多考虑地下结构变形的计算,对相应内力的计算研究较少的情况,提出了一种加载方法.利用该方法,可由已计算的结构变形算出较准确的结构内力;最后,对所提出的加载方法的主要影响因素进行了分析.     

一种浅埋松散围岩稳定性离散化有限元分析方法探讨

 以鲁地拉水电站导流洞进出口段松散围岩稳定分析为背景,提出拟塌落拱有限元法及拟塌落拱离散化有限元法分别来模拟这一塌落机制,试图将松散介质这一塌落荷载特性与有限元法中能考虑支护结构与围岩相互作用的特点结合起来,更接近实际状态。研究结果表明：提出来的拟塌落拱离散化有限元法能够较好地模拟低地应力区浅埋松散介质地下洞室开挖的塌落机制,比较符合工程实际,对工程设计与分析有重要意义。     

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台，建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型，采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数，基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明：PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析，速度反应谱与PGV可作为备选强度指标；PGD、位移均方根、速度平方积分，与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验，不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。     

地下浅埋箱形混凝土结构在车-土-地下水共同作用下的受力分析

以实际地下电力工作井为例,通过ABAQUS建立了两种三维模型,分析了其从施工到服役过程中在车辆移动荷载、土压力、地下水压力共同作用下的实际受力状况,并与箱涵平面框架计算方法进行了比较。分析结果表明,箱涵平面框架计算方法用于中小型整体现浇地下浅埋箱形结构设计时,计算弯矩值较为保守,承载力储备较大,说明市政管线工作井采用预制装配式具有较好的可行性,且箱涵平面框架计算方法可用于预制装配式地下浅埋箱形结构的设计。     

软土浅埋地铁车站地震响应的多因素影响分析

软土浅埋地铁车站结构的抗震能力分析是工程界关注的热点问题之一.为综合评价地震条件下,结构与场地材料性质、地基夹层非均匀性、地震动特性等对地下结构动力响应的影响,作者着重通过非线性时程响应模拟,并辅以时频联合分析技术,从多角度数值研究了软土浅埋地铁车站的地震响应特征与破坏机理.计算中,以DP弹塑性本构模型与接触面单元模型,模拟了土体材料非线性及土体-结构交界面的接触非线性的耦合作用.结果表明,相同地震载荷条件下,近场土体力学参数,及结构交界面处的接触非线性均会对地下结构的受力幅值及分布特征产生明显影响,需要在结构抗震设计中加以综合考虑,而不能单靠提高结构刚度来提高地下结构体的抗震能力.     

交通荷载作用下埋地管道纵向受力计算

为研究车辆行驶通过未经处理的埋地管道上方时管道纵向应力分布形式及其影响因素,采用Winkler弹性地基梁模型,提出相应的简化计算方法,并通过现场试验和数值模拟进行验证。对比理论计算、现场实测数据及数值模拟结果发现,三者所得的管道纵向应力分布规律一致,随管道埋深和管径变化的规律一致;由于存在荷载动力放大效应,管道实际纵向应力明显大于理论计算结果。结果表明:运用Winkler弹性地基梁模型和本文的简化方法计算交通荷载作用下埋地管道纵向应力是可行的;理论计算公式中附加应力扩散角和地基系数取值会对计算结果产生一定影响,但影响较小;可引入动力影响系数对计算结果进行修正,并给出影响系数的建议值。     

隧道围岩的复合结构特性及其荷载效应

 基于地层岩土体的结构性和工程扰动特点,建立复合隧道围岩结构模型,提出围岩结构稳定性及其荷载效应的计算方法,实现荷载结构模型与地层结构模型的耦合。隧道施工引起的应力释放伴随着应力的转移,通常是由围岩中的压力拱实现传递的,表现出围岩的渐进破坏特点,按其稳定性特点可将围岩分为浅层围岩和深层围岩;深层围岩破坏的不连续性和阶段性本质上是由其分组特性所致,而每一组围岩则呈现同步或几乎同步运动的特点,并且一组围岩的失稳随即在其外侧形成一组新的岩层结构,用以维持其外部围岩的稳定,表现为随时空转化的复合拱结构模式;每组深层围岩通常是由“结构层”和“荷载层”构成,其中分层厚度较大、强度和刚度相对较高的岩层作为结构层控制着整组围岩的稳定性,通常位于围岩组的内侧,而厚度较小、强度和刚度也较低的岩层则作为荷载层而作用在结构层上。揭示结构层的失稳机制并给出相应的判据;明确提出复合隧道围岩结构的荷载效应是由浅层围岩的给定荷载和深层围岩的形变荷载组成,给定荷载取决于浅层围岩范围和性质,而形变荷载组取决于对结构层控制位态和传力岩层的刚度条件。     

地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力分析

本文基于有效应力动力分析法 ,运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向地震荷载对地下结构的耦合效应 ,得出了竖向地震荷载对地下结构的破坏有重要影响的结论。     

爆炸作用下地下直墙拱结构动荷载分布规律试验研究

为研究集中装药爆炸条件下地下直墙拱结构被覆段的荷载分布规律,通过野外抗爆模型试验测试土中自由场应力以及拱结构表面各点荷载的应力时程曲线。采用数据拟合与归一化方法,得到拱结构横断面及纵断面的荷载峰值分布规律包络图,并将测试结果与理论方法、数值手段的研究结果进行对比验证。结果表明,地下拱结构承受的动荷载与理论方法、数值手段得到的基本规律一致,呈类三角形分布。根据荷载分布情况,结合荷载作用面积的等效原理,提出局部动载的简化计算公式,给出地下拱结构抗化爆的荷载计算步骤。     

低温箱箱体动态负荷计算

低温箱箱体动态负荷计算对低温箱设计和性能优化有重要意义：一般计算方法将箱体传热简化为等截面积有限大平板的一维导热，虽然计算简单，但所建的数学模型与箱体结构的真实情况有较大差距，导致计算误差偏大。本文根据箱体结构合理划分计算单元，根据能量守恒原理建立单元体的热平衡方程，在此基础上计算出箱体的动态负荷。采用上述两种计算方法分别计算低温箱在某低温试验工艺下动态负荷，并对计算结果进行比较，结果表明：本文方法计算出的箱体动态负荷与箱体动态传热的真实情况吻合，且要大于一般方法的计算值，故根据一般方法的计算值设计制冷系统，制冷量将偏小。因此，本文方法较一般方法更为客观地反映了真实情况，具有一定的实用性和可靠性。     

上海重载道路路基工作区深度的计算分析

简单介绍了路基工作区的概念及路基应力计算方法。采用弹性层状体系理论,运用计算程序,以上海2种典型道路结构为例,分别计算了单轴、三轴轴型在不同轴载工况下路基竖向附加应力分布情况,并进行路基工作区深度比较。最后提出通过路面结构调整来控制工作区深度。这对重载道路路基病害的防治具有一定的参考价值。     

重载交通对嘉浏高速公路路面结构的影响

重载交通对沥青路面结构有重大影响。通过对嘉浏高速公路交通组成及重载情况的分析研究,从轴载换算系数以及年累计当量轴次的计算,分析重载对设计年限的影响,结合重载对沥青混合料路用性能的影响分析,提出了在路面结构、材料设计及施工中的具体应对措施。     

浅埋暗挖法在首钢搬迁工程竖井支护中的应用

首钢搬迁工程旋流井直径大、埋深大,其基坑的开挖和支护不仅要确保边坡稳定,而且要满足变形控制要求.通过旋流井支护方案比选,考虑基坑特点、工程地质条件,采用拱形自撑技术,即浅埋暗挖钢格栅工艺、局部加土钉锚杆喷射混凝土支护方案.采用荷载结构法,经ANSYS有限元计算,降水后,不计水压力作用,结构满足受力要求.给出该支护工艺的关键施工措施,体现土方施工的经济性和施工实践的安全性.     

一种新型框架组合支挡结构的设计研究

铁路通过不具备暗挖条件的深厚土层地区,通常采用浅埋隧道方案。当放坡开挖受限制时,基坑支护和支挡结构成为工程设计的难点。基于《欧洲岩土设计规范》土压力的规定,笔者对新型框架组合支挡结构进行探讨,重点分析了理论计算模型、荷载、配筋等关键技术问题,完善了细节设计。研究表明:该结构既可解决基坑支护问题,又可作为铁路两侧支挡结构,并广泛适用于地下水丰富,放坡受限,且开挖深度较深的地区。该框架组合支挡结构整体刚度大,抗弯刚度、抗剪强度高,可有效降低悬臂高度和顶部位移。最后,结合某工程实例,说明了该新型框架组合支挡结构的适用性和应用前景,具有进一步推广的价值。     

均布荷载下多波连续球面扁壳的计算

本文根据扁壳的弯矩理论讨论了矩形底球面扁壳的解析解。给出的内力及位移分量的表达式可用来考虑连续壳体的边界影响。解析解采取单级数形式。通过数值计算的结果分析,证明解的收敛性较好,可满足工程设计的要求。已编制了输入数据简单且勿需较大内存的微机通用程序。