基于特征约束的地下空间一体化数据模型研究

地下空间的开发利用要求将地层和地下构筑物进行一体化建模.传统的地学建模方法仅面向地层建模,对地下构筑物考虑较少.基于特征约束的地下空间一体化数据模型将地层的钻孔数据约束和地下构筑物的设计参数约束统一为离散点的特征约束,运用边界表示法对地下空间进行一体化建模,从而将地层建模和地下构筑物建模统一起来,构成地下空间一体化数据模型.该数据模型将地下空间的属性数据和空间数据一体化存储,保证了属性数据和几何数据的关联性、一致性和完整性;另一方面,该数据模型将地下空间的几何信息和拓扑信息分开存储,有利于图形描述、几何特性计算和图形的高分辨率显示.作者阐述了这一模型的基本原理,并给出了数据结构.     

天荒坪抽水蓄能电站地下厂房试验洞掘进面空间效应分析

本文结合天荒坪抽水蓄能电站地下厂房模型试验洞的预埋多点位移计变形观测资料，着重探讨了洞周位移与位移释放系数关于洞室轴向距离和径向距离的变化规律，从理论和工程应用上将掘进面空间效应研究向前推进了一步，也对本工程的设计、施工起到了指导性作用。     

复杂地质条件下隧道信息化施工综合技术研究

任胡岭隧道地质条件相当复杂,给工程施工带来一定困难.为确保工程安全、顺利进行,综合运用了多种信息化技术,如可视化数据库的设计与运用、动态施工增量反演与预报、有限元二维和三维分析、探地雷达及数据分析、挖孔桩帷幕施工技术等,取得了良好的工程和社会效果,对以后的信息化施工有一定的指导意义.     

基于Spreadsheet法的盾构衬砌截面可靠度分析

采用Spreadsheet法这一可靠度计算方法计算盾构衬砌截面可靠度,该方法可避免相关变量的独立变换以及极限状态方程对基本变量求偏导这两个问题。承载能力极限状态下,建立衬砌截面的正截面偏心受压破坏和斜截面受剪破坏失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标,并计算这两种失效模式串联导致衬砌截面破坏的失效概率。正常使用极限状态下,建立截面开裂、纵缝张开和直径收敛失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标。同时,采用Monte Carlo法计算不同失效模式下部分截面的可靠度指标,并与Spreadsheet法的相应计算结果进行比较。结果表明,Spreadsheet法与Monte Carlo法计算的可靠度指标误差最大不超过4%,但是Spreadsheet法节省了大量的计算时间。因此,采用本文建立的承载能力极限状态和正常使用极限状态功能函数,并采用Spreadsheet法求解可靠度指标,提供了一种分析盾构隧道衬砌截面可靠度快速、准确、便捷的方法。     

盾构隧道预应力管片接头的模型试验研究

盾构隧道普通混凝土管片接头的抗弯刚度主要是通过现场试验确定,目前尚无现成的公式或者图表可遵循,对于预应力管片这一新型的结构型式则更有必要对其接头的正负转角刚度,为此进行了弯曲的预应力管片接头试验.文章介绍了模型试验的设计及试验过程,通过试验数据分析了影响预应力管片接头刚度的各项因素,如施加预应力的大小、偏心距等,并得出了计算其刚度的经验公式.     

地铁施工对地下结构物耐久性的影响分析

以北京地铁北京站-北京西站为工程背景,考虑土体与结构的共同作用,建立了大型三维数值分析计算模型,用两阶段法详细分析了北京站-北京西站盾构地铁开挖对已有地铁出站口的影响.第一阶段用有限差分软件FLAC3D计算分析出结构物的位移,结果表明由于盾构开挖,地铁出站口产生差异沉降,地表沉降槽的大小和宽度也发生显著改变;第二阶段把此位移作为边界条件加到结构物上,采用有限元软件SAP2000计算分析了出站口结构的内力.计算结果表明,出站口结构在极限状态下出现纵向裂缝,个别部位安全系数下降,但对结构承载力影响不大.     

基于单位分解法的实体壳广义单元模型

基于单位分解的广义有限元法的逼近空间由单位分解函数和局部覆盖函数构成,采用传统有限元形函数作为单位分解函数,其局部覆盖函数的定义不依赖于有限元网格.以十六结点六面体等参单元形函数作为单位分解函数,采用一阶多项式局部覆盖函数建立了十六结点六面体广义单元.在此基础上利用广义有限元法可以灵活构造各向异性逼近空间的特点,根据薄壳的变形特性,对壳体法向挠度和切向位移分别采用一阶和零阶多项式局部覆盖函数,构造了实体薄壳广义单元.计算结果表明：十六结点六面体广义单元和实体薄壳广义单元用于板壳结构分析时具有比相应的常规实体单元更高的收敛性和求解效率,且实体薄壳广义单元比十六结点六面体广义单元具有更高的求解效率.     

盾构管片接头破坏的弹塑性–损伤三维有限元模型研究

分别采用弹塑性本构和弹塑性损伤本构,建立盾构管片接头三维有限元模型,模拟正负弯矩下接头压弯破坏全过程。与实验对比后表明:初始加减阶段采用弹塑性本构和损伤本构得到的结构变形曲线基本重合,且与试验值吻合较好;荷载进一步加大后,采用损伤本构进行分析,其结果更接近试验值,且可更好地模拟结构承载力下降过程。通过有限元网格的收敛性分析,证明网格划分的合理性并给出此类有限元模型网格大小的建议值。最后根据数值模拟结果给出管片接头健康评价指标。     

管幕内顶进箱涵顶部管幕承载作用的分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。根据地面沉降限制要求,并按照以较缓慢速度顶进箱涵且开挖土体过程中前方土体滑动的极端不利情况分析了顶部钢管幕的承载作用,针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按两端固定梁以及弹性地基梁2种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的计算。结果发现在箱涵顶进过程中,管幕起到相当大的力学作用,上覆土体的重量有一定量被顶部管幕承担而不向其下面传递,有助于提供箱涵前端网格尺寸经济而合理的设计。     

基于遗传算法的混全优化反分析及比较研究

围绕优化反演分析中计算收敛速度，精度和稳定性问题，着重就传统和现代两类优化方法开展以下3方面的研究：（1）将阻尼最小二乘法与遗传算法耦合起来，发展了阻尼最小二乘法-遗传耦合算法；（2）将两类混合优化方法，阻尼最小二乘法-遗传算法和模拟退火-遗传算法较早地用于优化反演分析；（3）结合基坑工程算例，对单纯形法，阻尼最小二乘法，遗传算法，模拟退火-遗传算法和阻尼最小二乘法-遗传算法进行了比较分析，结果表明，与单纯形法等传统的优化方法相比，基于遗传算法的一类现代优化方法具有较好的全局收敛性；与常规的遗传算法相比，阻尼最小二乘法-遗传和模拟退火-遗传等算法有效地提高了优化反演的计算搜索速度和精度。