应用技术型大学城市地下空间工程专业校内创新实践平台构建

城市地下空间工程专业办学历史短,各高校在实践教学方面仍处于探索阶段。以福建工程学院为例,针对城市地下空间工程专业的实践教学体系,依托学校"大土木、大机电"的学科布局,在校内现有实践教学资源基础上,结合地方经济社会发展的需要和基础设施建设中关注的问题,通过整合更新、申报补充、提升改造等方法构建基础性与创新性相结合、虚拟仿真与实体模型相结合的校内创新实践教学平台,为实践教学提供相应的支撑。     

人－车－路耦合系统振动分析及舒适度评价

基于人体动力模型和7自由度全车模型,路面采用Kelvin地基上Euler梁进行模拟,通过车轮与路面接触处的位移协调方程和车路相互作用力的平衡关系建立人－车－路耦合振动方程,采用New-mark积分法对方程组进行求解。对小型汽车在路面上行走过程进行了仿真分析,采用乘坐舒适度指标对人体振动舒适性进行评价,为从乘坐舒适度角度来评价路面不平顺提供了理论依据,并对路面级别、车速、乘坐者数量以及车辆各参数对系统振动的影响进行了初步讨论。     

高速列车振动荷载下大断面隧道结构动力响应分析

随着高速铁路的快速发展,高速列车荷载对大断面隧道结构的影响受到关注。采用激振函数模拟高速列车竖向振动荷载,运用弹塑性有限元方法对大断面隧道结构在列车振动荷载作用下的动响应进行了深入的分析。研究了不同断面形式、车速和阻尼比系数对振动响应的影响,并将结果与小断面隧道进行比较。     

竖向环境振动对人车路系统耦合振动的影响

为分析竖向环境振动对人车路系统耦合振动的影响,人体采用并联动力模型,车辆采用7自由度全车模型,路面采用Kelvin地基上梁单元进行模拟,通过车路之间的动态轮胎力建立起考虑竖向环境振动作用的人车路耦合振动方程；运用New-mark积分法对方程组进行求解,采用人体竖向振动加速度均方根值对车辆乘坐舒适度进行评价；对地震波频率和地震波幅值对系统振动的影响进行讨论,以及车辆乘坐舒适度和乘坐者人体生理反应进行分析.数值分析结果表明：竖向环境振动加剧了人车路系统的振动,显著增大了车辆乘坐舒适度指标；地震波频率和地震波幅值对车辆乘坐舒适度的影响都很大.     

大断面隧道硐室应力集中系数及拱部衬砌承载力分析

基于弹塑性有限元原理，对大断面隧道硐室在简单二维应力场下的应力集中系数的分布进行了分析，并对硐室周边最大应力集中系数随扁平率的变化进行了讨论；然后采用大位移非线性有限元理论对隧道拱部混凝土衬砌在均布径向荷载作用下的临界承载力和极限承载力进行了计算，并讨论了其随矢跨比变化的情况。     

带孔洞立体截交线和相贯线的“分部作图法”

受组合体读图的形体分析法启发,提出求解带孔洞立体截交线和相贯线的分部作图法,将带孔洞立体分为外部形体和内部孔洞两部分,分别求出其截交线或者相贯线,然后再对外部形体和内部孔洞的轮廓线进行整理,并结合4个例子详细介绍了作图过程。     

盾构隧道下穿铁路轨道群引起路基沉降的数值模拟分析

以福州地铁一号线罗汉山站—福州火车站区间隧道为依托工程,对盾构隧道下穿铁路轨道群引起的路基沉降进行了三维有限元数值模拟分析。结果表明:(1)隧道盾构施工过程中,拱肩处塑性变形最为明显,轨道线正下方路基的最大沉降值出现在隧道正上方。双线开挖最大沉降值大于单独开挖隧道一侧所产生的最大沉降值,增长量在8.2%~10.1%之间。隧道开挖结束后,塑性范围仅分布在隧道上部周围土体中,高度约为6.2m,即约1倍隧道直径。(2)盾构掘进对工作面前方土体的影响范围在20 m内,对后方土体的影响范围在30 m内,总体影响范围约为隧道直径的6倍。对后方30m处影响达到最大累积沉降量;对前方20m开外(含20m)沉降几乎无影响。左、右隧道正上方地表的最大沉降值均出现在隧道中间正上方位置。(3)路基沉降监测值与计算结果虽存在一定差距,但整体规律基本一致。     

地震作用对车辆-道路系统耦合振动的影响

车辆采用13自由度三维全车模型,路面采用Kelvin地基上Euler梁单位进行离散,通过路面与轮胎接触点的平衡,建立起可以考虑车辆侧向滑动的车路耦合振动模型．将路面初始不平顺视为系统的竖向自激激励源,地震作为外部激励,建立起竖向和横向地震荷载共同作用下车路耦合方程,采用New—mark积分法对耦合方程组进行求解．数值分析结果表明,分析模型下,车路耦合系统的动力响应取决于地震荷载,而地震荷栽作用会使车辆的行驶安全性和乘坐舒适性明显下降;横向地震荷载对车辆和路面的横向振动有显著影响,对车辆的竖向振动可忽略;竖向地震荷载对车辆和路面的竖向振动影响较大,对车体的横向振动有一定程度的影响,以至于在评判车辆运行安全性时必须考虑其影响．     

桩土系数对基桩纵向振动影响的分析

基于Winkler地基梁模型,建立了考虑桩土系数变化的完整桩瞬态非线性纵向振动模型及其差分格式方程,并结合一工程实例,对不同方法所确定的桩土系数对基桩纵向振动的影响进行了对比分析.结果表明:桩土系数对桩顶纵向振动速度有一定的影响,"桩一土"系统中采用指数函数拟合的桩土系数最为接近工程实际.     

车辆-路面耦合振动系统模型与仿真分析

基于二分之一的四自由度车辆振动模型,把路面简化成Kelvin地基上Euler梁,通过非线性动态轮胎力,建立车路耦合系统的分析模型及其动力平衡方程;通过轮胎和路面的位移协调条件对耦合方程进行解耦,采用模态叠加法和New-mark积分法对耦合方程组进行求解。数值分析表明:轮胎作为参振子系统对路面的影响基本可以忽略不计,考虑轮胎作为参振子系统下车体的最大竖向位移是没有考虑情况下的1.2倍左右。并对车辆运动初速度、加速度、以及路面不平顺对车体振动影响进行了分析。