三维节理元在倒虹吸结构中的应用

建立了倒虹吸结构与地基相互作用的三维节理元模型，并采用结构化程序设计方法，编制了三维节理元计算软件．通过计算与分析，描绘出了接触面上的应力，较好地解决了倒虹吸的相互作用问题．为倒虹吸结构的安全设计提供了理论依据     

独塔斜拉倒虹吸在不同边界条件下的影响分析

为确定独塔斜拉倒虹吸结构合理的边界条件,文中以青海省某独塔双索面斜拉倒虹吸钢管工程实际为例,采用大型结构软件MIDAS CIVIL建立该结构的等效实体有限元模型,并分析成桥状态下4种不同边界条件对该结构的索力、强度和温度敏感性的影响。结果表明:不同边界条件的设定对索力的影响不大,但对倒虹吸钢管的应力影响较为明显,且倒虹吸钢管梁的强度及独塔斜拉倒虹吸整体结构稳定性受温度的影响较为显著。最后基于温度敏感性影响分析结果,得出在塔柱底端固结,镇墩梁固结处和塔梁固结处均设置伸缩节的边界条件最为合理。     

南水北调中线北汝河渠道倒虹吸深基坑降水减压数值模拟

降水减压是北汝河渠道倒虹吸工程的难点,通过工程区水文地质的分析和概化,基于Modflow软件,建立了倒虹吸深基坑降水减压条件下的地下水三维渗流数值模拟模型,通过模型识别,确定了研究区水文地质参数,利用识别后的数值模型对5个不同深基坑降水减压方案的地下水流场进行了预测,确定了降水减压最优方案.     

三维接触面单元弹塑性损伤数值模拟分析方法

针对岩土工程中出现的非连续结构面、接触面等问题,建立一种新的模拟结构面或接触问题的三维非线性接触单元模型;针对接触面非线性变形以及损伤演化特性,提出一种可以考虑接触面损伤演化过程的弹塑性损伤数值模拟方法;针对接触面张开、闭合以及剪切滑移失效等变形特性,模拟接触面的黏结、滑移和开裂等非线性现象。针对某水电站地下厂房岩锚吊车梁围岩与混凝土接触问题进行数值分析。研究结果表明:采用接触面单元模拟混凝土结构与围岩的相互作用,吊车梁受力情况良好,应力、变形分布正常,基本规律与实际相符,在工程实践中是合理可行的。     

多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟技术

采用三维可视化建模技术建立了冬瓜山铜矿的地质模型和工程结构模型,采用实体模型与块段模型套合技术,并把所构建的三维模型应用到力学分析模型中,实现了力学模型单元网格的自动划分,解决了多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟问题.通过对冬瓜山的3种回采方案的力学分析,确定了最优的回采方案,研究结果对岩体工程设计和生产具有指导意义.图9,表3,参10.     

泥皮条件下土与结构接触面弹塑性本构模型

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在膨润土泥皮条件下的剪切试验,揭示泥皮条件下接触面的力学特性与机理.结果表明,峰值强度以及发生剪胀所对应的位置与法向应力大小有关,峰值强度所对应的剪应变大于产生剪胀的位置.基于广义位势理论,建立了考虑剪胀以及应变软化的接触面弹塑性本构模,并将其推广到三维应力空间,拟合了相应的模型参数,并编制了有限元计算程序.结合室内防渗墙模型试验结果,并与Goodman模型进行比较分析,验证了模型的合理性.     

箱形倒虹吸结构的两种应力计算方法比较分析

结合南水北调中线某箱形倒虹吸结构,分别采用工程中常用的弹性地基梁法与土体一结构相互作用的方法,利用ADINA软件进行倒虹吸结构应力分析,得出不同工况下倒虹吸结构的应力分布规律,归纳了两种计算方法下结果的差异性并重点分析土体与结构相互作用对结构应力及变形的影响．与常规弹性地基梁方法的对比结果表明,把结构与土体作为整体研究,考虑二者相互作用的方法能够更准确地反映真实情况,是分析地下倒虹吸结构应力及变形的不可忽略的因素．     

观音岩水坝地震动力分析

将有厚度接触摩擦单元引入具有观音岩混合坝接头的堆石体与混凝土坝段之间的接触面进行力学模拟.在堆石及心墙料的静力本构关系上采用Ducan双曲线E-B模型模拟堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,并采用非线性动力分析方法对大坝连接坝段进行三维地震动力分析,揭示了插入式接头坝段采用在竣工期和运行期的接触面的应力情况和脱开情况.对心墙料与混凝土的接触面采用动力接触薄层单元进行模拟,真实地反映了地震过程中接触面的剪切及开合变形情况.根据动力分析成果,对大坝软接头的抗震性能及抗震安全性进行评价.     

直剪试验中接触面渐进破坏的数值模拟

岩土工程中不同材料间的接触面力学性质是热点研究课题之一.为了研究不同接触面本构模型适用性,对室内接触面直剪试验进行有限元数值模拟,并采用刚塑性模型对接触面破坏过程进行了分析.数值模拟结果表明,计算与试验结果基本一致,不同本构模型计算结果相差不大;直剪试验剪切过程中,接触面上应力应变分布不均匀,导致接触面单元渐近破坏,使得接触面应力-相对位移关系呈非线性;刚塑性模型可以合理描述接触面本构关系,其模型参数较少且容易确定,可用于工程计算.     

用接触面弹塑性损伤模型分析群桩基础

探讨了接触面弹塑性损伤模型在群桩基础响应分析中的适用性。建立了用于有限元分析的弹塑性损伤接触面单元。采用多种接触面模型及多组模型参数对单调和循环荷载作用下的群桩基础与地基相互作用进行了三维有限元分析。结果表明:弹塑性损伤单元能够合理地描述包括体应变及其与剪应变的耦合特性在内的接触面主要静动力学特性;接触面的力学特性对桩土相互作用分析有重要影响;Clough-Duncan模型和理想弹塑性模型不能反映接触面的体应变及其与剪应变耦合特性,算得的桩的响应与弹塑性损伤接触面单元差别较大。因此,使用弹塑性损伤接触面单元进行土体与结构物相互作用分析较为合理。     

土与结构间一种新的接触单元模型

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面切线方向提出了一种非线性弹性-理想塑性本构模型,用于模拟土与结构相互作用体系中切向变形与破坏机理.该模型将接触带内的变形分为剪切变形与错动变形两部分,对于法线方向采用法向应力与法向相对变形之间的非线性模型.将该模型与有厚度接触面单元相结合,提出了一种用于有限元计算的接触带单元.详细推导了该模型的弹塑性矩阵以及应力修正方法.     

装配式铝道面板结构力学响应分析

采用ANSYS有限元软件建立了多层弹性地基上装配式铝道面板道面结构的三维有限元模型,为装配式铝道面板道面结构的设计提供计算方法。同时,利用有限元模型计算所使用飞机在典型道面结构上的力学响应。分析发现道面板类型对力学响应影响不大,而道面板与基层间的接触状态影响较大,接触系数从0.01增至10时单双板的弯沉分别减少17.2%和9.9%,基层层底弯拉应力减少21.7%和27.1%,说明改善道面板与基层间状态至关重要。最后完成了现场承载板试验和通行试验,得到的试验结果验证了有限元模型的正确性,为同类型道面结构提供了分析计算方法。     

硫代硫酸钠制备实验条件的优化

用亚硫酸钠和硫化钠、碳酸钠在室温下制备硫代硫酸钠是一个传统实验,但该实验存在诸多缺点:实验过程中Na2SO3易结块、易发生倒吸、整个实验时间长、产率低等.该文实验研究对原实验装置进行了改进,优化了实验条件,解决了存在的主要问题,实验效果得到明显提高.     

引入三维接触单元模拟冻土与桩共同工作

运用虚位移原理推导出三维非线性接触单元的等效单元刚度一约束矩阵;通过建立冻土地基的热弹塑性-蠕变增量应力应变关系及几何方程得出冻土地基的热弹塑性-蠕变单元平衡方程。根据桩土共同作用的工作特性,通过引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模式与混凝土桩联系起来,建立了冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,通过模型计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能。     

沧河倒虹吸混凝土裂缝分析及预防措施

随着工程技术的发展,大体积混凝土施工成为一个普遍的现象,而在大体积混凝土施工过程中,容易产生裂缝,裂缝防治与处理成为大体积混凝土施工的一个控制难点。本文针对沧河倒虹吸混凝土施工过程中产生的裂缝进行原因分析,阐述了预防倒虹吸混凝土裂缝产生的一些措施。     

郑庄倒虹方案比较与初步设计

从地形地质情况、工程投资、施工条件、工程管理、水头损失等方面对郑庄倒虹进行了方案比较,并对倒虹进行了初步设计,以供类似工程借鉴。     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.