基于FDEM的隧道衬砌裂缝开裂过程数值分析

采用杂交有限元–离散元法(FDEM),与日本等比尺浅埋隧道衬砌试验结果进行了对比分析。数值模型较好地再现了试验中衬砌结构性裂缝的初裂、增扩直至破坏的全过程。其次,建立荷载结构模型,针对影响衬砌开裂的3个主要荷载因素,即局部偏压、背后空洞和拱顶松弛地压,分别研究了这些压力不同作用位置、作用范围、作用大小下的裂缝扩展过程、分布规律。为用非连续方法研究衬砌裂缝开裂过程提供了借鉴,同时也为隧道衬砌裂缝病害的防治与加固修复打下了基础。     

基于数值评价的隧道衬砌裂缝成因分析与维修设计

地下工程衬砌裂缝是隧道工程常见病害之一。由于衬砌裂缝对隧道结构体受力、防排水等安全方面产生不良影响,有必要对裂缝成因加以分析并采取有效措施来降低裂缝对隧道的影响。以四川省某铁路隧道为研究对象,现场调查衬砌裂缝情况,分析隧道边墙纵向开裂原因。采用应力解除法对该隧道进行地应力测试,测点处围岩初始应力处于极高应力状态,分析得出高地应力作用是导致衬砌开裂主要原因。为检验这一推断,采用扩展有限元(XFEM)对该段衬砌结构性能进行数值模拟,根据XFEM得到破坏区域衬砌结构破坏演化、二衬安全系数,模拟结果与实际衬砌损伤形式一致。最后,针对隧道衬砌结构开裂提出一种具体的维修方案,根据数值计算结果及现场施作情况,验证所提维修方法的有效性及安全性。     

既有公路隧道衬砌裂缝成因分析

通过对省内既有公路隧道衬砌裂缝进行调查研究,总结了衬砌裂缝的分布形态,从设计、施工、温差、地下水等方面分析了衬砌裂缝产生的原因,并提出一些合理的处理建议,有利于保证公路隧道的安全运营。     

连拱隧道衬砌裂缝成因分析与处治

对高速公路某连拱隧道二次衬砌开裂现象进行了调查,总结隧道开裂的规律,基于ANSYS软件将隧道二次衬砌作为受力实体,从隧道拱部受力不均匀、严寒季节温度应力方面进行有限元数值分析,得出隧道衬砌背后荷载分布型式、温度变化对衬砌内力的影响特点以及衬砌开裂规律,为该隧道衬砌裂缝成因分析及处治方法提供了理论依据。     

高速铁路隧道衬砌开裂因素及整治对策研究

阐述了引起隧道衬砌开裂的相关因素,研究了衬砌裂缝的分布特征,从外力作用、施工工艺与质量方面,分析了产生隧道衬砌混凝土裂缝的原因,提出了相应的整治对策,对高速铁路隧道衬砌裂缝的防治有一定意义。     

纤维混凝土开裂扩展有限元数值模拟

通过介绍扩展有限元的概念及方法,应用ABAQUS有限元分析三点弯曲水泥混凝土梁(I型开裂问题)的开裂过程和不同纤维含量的混凝土开裂行为,并加以对比与评估。通过对水泥混凝土梁裂纹扩展过程和断裂的数值模拟,展示扩展有限元在断裂失效分析方面的独特优势。     

重庆地铁隧道衬砌混凝土开裂及原因分析

地铁隧道在改善路线线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益以及减少占地面积等方面发挥着重要作用,得到广泛应用。但地铁隧道处于地下,地质条件复杂,给设计、施工、运营与维护造成困难。该文选取了重庆市已建成通车的3段地铁隧道进行调研,重点调研了衬砌混凝土的裂缝型式、宽度、深度,并分析了裂缝的产生原因,为改善地铁隧道衬砌混凝土的抗开裂性能与耐久性能提供技术依据。     

基于数值仿真的隧道衬砌开裂原因及受力分析

依托实际工程现场检测和有限元建模分析,在不同荷载组合作用下,得出开裂后的隧道衬砌拉压强度和构件的强度安全系数。对于出现开裂的情况进行合理的仿真模拟分析,得到隧道裂缝形成的原因,提出针对此类裂缝的加固措施,为隧道后期的加固维修提供依据。     

钢筋混凝土锈蚀开裂及裂缝扩展研究现状

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素,钢筋锈蚀发展到一定程度,混凝土保护层锈胀开裂,裂缝不断扩展。介绍了钢筋锈蚀机理、钢筋锈胀开裂及裂缝扩展研究的现状和主要研究内容。包括钢筋锈胀力、钢筋锈蚀率、锈胀裂缝宽度的扩展、锈胀扩展的计算机模拟。最后通过对研究现状的分析总结出钢筋锈胀开裂及裂缝扩展方面的研究展望。     

基于扩展有限元法的混凝土开裂研究进展

混凝土开裂问题影响工程结构耐久性,有限元方法是研究混凝土开裂的一种重要手段。已有研究表明,扩展有限元法对于研究非线性不连续性问题较为有效,在研究混凝土开裂方面已取得了一定进展。为此,该文首先对扩展有限元法进行了简单介绍,然后根据已有成果进行了分类重点说明,概述了应用基础扩展有限元法以及加强化处理的扩展有限元法在混凝土开裂方面取得的一系列成果,最后提出了当前存在的一些问题以及今后的发展方向。     

土心墙堆石坝坝顶裂缝扩展有限元模拟

基于ABAQUS计算平台,采用扩展有限元方法对某土心墙堆石坝坝顶裂缝的发生及扩展情况进行了模拟,针对含初始裂缝的简化平面有限元计算模型,得到了以下结论:坝顶裂缝的产生原因主要是上下游的不协调变形,上游坝壳的湿化变形会加剧此不协调变形;坝顶裂缝多出现在心墙下游侧,其扩展的方向为朝下游侧且与水平面呈45°左右夹角,初始裂缝的长度对裂缝扩展方向影响较小;开发编制了求裂纹扩展长度及开度的插件,以靠近心墙中心的初始裂缝为例,在库水压力及湿化作用下,裂缝扩展的平均长度为2.5 m,裂缝平均张开距离为0.18 m;初始裂缝越靠近心墙中部,裂缝扩展长度及开度越大。设计及施工中在加强接触部位碾压质量的同时应注重坝顶心墙中部的压实质量以减小坝顶裂缝发生的危害。     

基于扩展有限元的巴西圆盘动态裂缝扩展分析

应用ABAQUS扩展有限元方法模拟了冲击荷载下含预设裂纹混凝土巴西圆盘的裂纹扩展、贯通情况,分析了其应力场分布规律和不同网格算法对裂纹扩展路径的影响.算例表明：含有初始切槽的巴西圆盘Ⅰ型裂纹从裂尖最先起裂沿着直径方向扩展,网格算法对扩展路径几乎没有影响,离散性较小;ABAQUS平台的XFEM能够正确捕捉裂纹开裂的位置以及扩展的路径,具有广阔的工程应用前景.     

Concurrent fatigue crack growth simulation using extended finite element method

In this paper, a concurrent simulation framework for fatigue crack growth analysis is proposed using a novel small time scale model for fatigue mechanism analysis and the extended finite element method (X-FEM) for fatigue crack growth simulation. The proposed small time scale fatigue model does not require the cycle counting as those using the classical fatigue analysis methods and can be performed concurrently with structural/mechanical analysis. The X-FEM greatly facilitates crack growth simulation without remeshing requirements ahead of the crack tip as in the classical finite element method. The basic concept and theory of X-FEM was briefly introduced and numerical predictions of stress intensity factors are verified with reference solutions under both uniaxial and multiaxial loadings. The small time scale fatigue model is integrated into the numerical simulation algorithm for concurrent fatigue crack growth analysis. Model predictions are compared with available experimental observations for model validation.     

斜交框构桥开裂的有限元分析

从理论上对裂缝产生的原因进行了分析,并结合京九线项目中某个工点框构桥,采用有限元分析软件SAP对框构桥进行整体建模计算分析,得出了框构桥各板体的受力特点,并提出了对应受力特点进行配筋补强的方法。     

考虑衬砌接头的土-盾构隧道有限元模型初探

本文作者详细推导了由梁单元和衬砌接头单元组成的混合单元的刚度矩阵,形成了考虑衬砌拉头的土－盾构隧道有限元模型。利用有限元法计算了考虑衬砌接头和不考虑衬砌接头两种情况下衬砌的内力和衬砌的变形。由计算可知,衬砌接头对衬砌的轴力和位移影响相对较小,但对衬砌的弯矩影响较大,因此在盾构隧道的抗震设计中必须考虑衬砌接头的影响,否则将使设计趋于保守。     

钢筋混凝土构件不同有限元模型对比分析

通过采用三种模型对钢筋混凝土梁进行对比分析,发现在完全弹性阶段不同模型的计算结果并无显著差别,进入塑性阶段后简化模型会带来较大误差,如果整体结构分析中梁柱采用一维线单元模型,应对计算结果进行折减。     

应用有限元和离散元法分析边坡稳定性的对比

利用有限元和离散元两种方法对同一连续性岩质边坡的稳定性进行分析,从计算原理、计算有若干节理的岩质边坡两方面对有限元与离散元计算结果进行了比较,得出相关结论,从而更好地指导边坡稳定性计算。     

衬砌背后空洞影响下隧道结构裂损规律试验研究

衬砌背后空洞的存在严重影响了围岩与衬砌之间的相互作用,极易引起衬砌结构破损并直接影响到运营安全。通过模型试验,系统研究了拱顶与拱肩背后存在双空洞条件下隧道结构裂损演化过程及衬砌结构轴力和弯矩的变化规律。模型试验结果表明:(1)衬砌背后双空洞的存在,严重影响隧道结构的受力状态,易导致衬砌结构承载力不足;(2)拱顶与右拱肩背后存在双空洞条件下衬砌裂缝出现的顺序为:仰拱内表面裂缝→空洞间衬砌内表面裂缝→拱肩空洞右侧衬砌外表面裂缝→拱顶空洞左侧衬砌内表面裂缝→左拱脚衬砌外表面裂缝→右拱腰衬砌外表面裂缝;(3)空洞尺寸变化显著改变了衬砌内力分布,空洞尺寸的增加,引起两空洞间衬砌结构轴力减小而弯矩增大,使两空洞间的衬砌结构破坏程度更严重;(4)衬砌背后空洞的位置及数量对隧道结构裂损过程有较大影响,衬砌背后存在双空洞时衬砌裂缝的传播过程更复杂。研究成果可为衬砌背后多空洞影响下衬砌裂缝病害的防治和修复提供参考。     

多模型Biot固结有限元分析

本文作者建立了基于多个本构模型的Ｂｉｏｔ固结平面应变问题的有限元方程,并编制了相应的程序,最后用一实例作了验证,得出比较满意的结论。