通透拱肋式隧道遮光棚设计及三维数值模拟

结合具体工程,介绍了通透拱肋式遮光棚的设计要点,对通透拱肋式遮光棚进行了三维数值模拟,得出了遮光棚在不同荷载组合下的力学行为。研究结果可为遮光棚结构设计提供依据。     

设置横通道的隧道遮光棚数值分析及应用

山区高速公路隧道群近距离隧道洞口间设置遮光棚可以优化隧道的行驶环境,提高隧道间行车的安全,同时符合"四个交通"的发展要求。针对山西省天大高速公路大梁山特长隧道出口与黑石崖隧道进口之间增设遮光棚工程,运用Midas Civil~[1]有限元程序建立三维荷载结构模型,分析了隧道间设有横通道的遮光棚钢结构~[2-3]在不同荷载工况下的力学反应和变位规律,为日后类似遮光棚结构设计选型、后期管养提供了参考依据。     

偏压地形新型棚洞设计与数值模拟

结合某隧道具体情况,介绍了偏压地形条件下一种新型棚洞结构的设计要点和施工工序,并对其力学特性进行了数值模拟。结果表明,该类型棚洞造型新颖、技术可靠,利于节能和环保。     

流固耦合作用下隧道开挖模拟研究

根据渗流力学、弹塑性力学以及多场耦合理论,构建隧道开挖流固耦合模型。以湖南省湘西州古丈县张吉怀铁路毛坪村隧道施工为例,选取典型断面,采用COMSOL 模拟耦合作用下隧道开挖引起的围岩渗流场及塑性区变化规律,并将拱顶沉降值与现场实际观测结果进行对比。结果表明:隧道开挖扰动原岩发生应力重分布,使拱腰和拱底附近塑性区范围发生显著变化;对比不考虑流固耦合作用和考虑流固耦合作用下的模拟结果可知,流固耦合作用下隧道拱腰和拱底处围岩的应力值相对较高,高出的应力值最大可达0． 2 MPa,且流固耦合作用下隧道围岩变形稳定后,拱顶沉降值可达55 mm。采取喷砼支护措施后,隧道拱腰和拱底处的应力集中区范围显著减小,隧道拱顶沉降值可降低至26 mm。由此可见,流固耦合作用增加了围岩的应力和位移,支护措施减小了拱腰和拱脚处应力集中区范围和拱顶沉降值。     

基于CFD的遮光棚风压分布规律研究

结合具体工程,采用三维粘性、不可压缩、定常流的Navier-Stokes方程,用有限体积法进行区域离散,对敞开式拱形遮光棚表面风压分布规律进行了三维数值分析,揭示了该类结构风压分布规律,用于指导结构设计。     

河道蓄水工程上跨既有高铁隧道流固耦合效应分析

对于顶部存在天然河道的既有隧道,河道蓄水工程实施过程及长期蓄水后,由于周边地层渗流条件和围岩特性的改变,影响既有隧道结构安全.以天水市籍河生态环境综合治理二期工程上跨宝鸡至兰州客运专线高铁隧道为工程背景,按蓄水工程与隧道的空间交叉关系建立三维有限元模型,基于流固耦合作用进行数值分析,分别计算河底清淤整修、中隔墙施做、河道蓄水等不同工况下隧道周边地层应力场、位移场、渗流场、隧道结构主应力及隧道安全系数,在河道蓄水工况下,重点比较了水平防渗和垂直防渗对既有隧道的影响,结果表明:在该地层条件下,河底清淤整修、中隔墙施做等施工作业对既有隧道均有不同程度影响,河道蓄水后,隧道周边孔隙水压力增加,进一步引起隧道位移和结构应力增加,结构安全系数降低;水平防渗措施可减小隧道周边孔隙水压力、结构位移和应力,提高结构安全系数,可保证既有高铁隧道的防渗及结构安全要求.     

基于损伤理论对岩土边坡的流固耦合分析

采用损伤理论对岩土体进行分析可以更加客观地描述土体微观结构的破坏过程。引入损伤理论,对岩土体边坡进行流固耦合数值模拟,分析损伤比对边坡稳定性的影响。     

大跨隧道双侧壁导坑法施工力学行为研究

结合某城市道路,对大跨隧道双侧壁导坑法施工进行了弹塑性数值模拟,探明了施工过程中国岩深部位移、围岩稳定性,以及衬砌结构的受力特性.研究表明,围岩等级较高,围岩条件差的情况下,采用双侧壁导坑法在技术上是可行的,并且能够很好的控制施工过程中围岩的稳定.     

考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析

以云南某高速公路中段富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性进行分析.利用FLAC3D软件在考虑流固耦合作用和不考虑流固耦合作用的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析,得到了两种情况下隧道围岩的孔隙水压力、应力场和位移场的变化情况,并探讨了隧道渗流场的分布特征,研究了渗流场对应力场分布和位移场变化的影响.研究结果直接指导富水隧道的防排水施工和支护措施的改进提高,对富水地层隧道开挖设计提供一定的理论参考.     

基于流固耦合的邻近高边坡深基坑变形性状分析

为研究软弱富水条件下邻近高边坡深基坑开挖对地层的影响,对邻近高边坡深基坑进行开挖、降水和支护过程进行耦合模拟与实测数据对比分析。以有效应力原理和比奥固结理论为基础,考虑地下水对基坑开挖的影响,建立流固耦合作用下三维数值模拟分析模型;依次分析降水和开挖对围护桩变形和临近高边坡位移的分布规律,结合现场实测数据对模型进行验证。研究结果表明：深基坑开挖和降水施工过程中,随着开挖深度的增加,围护桩水平位移也相应增加,最大水平位移发生在桩顶处;因围护桩有5 m的嵌固深度和与之配套的锚索支护结构,降水、开挖、支护三个施工依次进行,随着开挖深度与锚固深度的增加,锚固作用效果逐渐增强,导致降水施工时的围护桩水平位移随深度增加而减小,单次降水施工步引起的围护桩水平位移仅为邻近开挖施工步引起围护桩水平位移的50%;开挖和降水施工同样也对邻近高边坡竖向位移产生影响,邻近高边坡最大竖向位移点为第一监测点,即围护桩边界处,单次降水施工步引起的邻近高边坡竖向位移与邻近开挖施工步引起的邻近高边坡竖向位移相近,表明在开挖前对基坑进行降水可以提高邻近高边坡的稳定性。     

角洞岙隧道上跨输水隧道三维数值模拟及爆破减震措施研究

结合具体工程,介绍了新建公路隧道上跨既有输水隧道的爆破减震设计要点,并对其施工过程进行了三维弹塑性数值模拟。研究结果表明:施工过程中输水隧道是稳定的;公路隧道的施工对输水隧道受力有利。     

基于ADINA的隧道开挖变形分析

采用大型非线性有限元分析软件AD INA对隧道开挖变形进行数值模拟,建立二维有限元分析模型;采用AD INA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比全断面开挖法与上下台阶法开挖两种施工方法,分析两种方法对隧道围岩变形的影响,结论是两种方法产生的变形均向洞内收缩,拱顶Z向位移变化较为接近,两邦Y向位移是全断面法大于上下台阶法;此外,对锚杆的位移变化进行了分析,进一步说明两种施工方法对洞周围岩变形的影响,此时锚杆均受拉,起悬吊作用。     

基于FLAC的隧道三台阶七步开挖力学行为研究

基于拉格朗日有限差分法,通过建立隧道的三维模型,并施加位移边界条件,采用三台阶七步开挖法进行数值模拟,得到了一系列的相关数据。     

基于变点分段交通行为分析的公路隧道照明理论研究

在分析现行国内外公路隧道照明理论局限与不足的基础上,首先将交通量由小到大变化的曲线依次划分为0、a、b、c共掣个点,o点交通量为0,c点达到最大通行能力,a点和b点分别为交通自由流和拥挤流的临界点;其次分析分段交通行为、行车速度、安全距离与照明亮度需求的关系;最后提出考虑了交通流构成并满足停车视距的公路隧道照明亮度需求确定方法,其照明设计参数停车视距,融合了交通量、行车速度,安全距离,更符合行车实际情况,既保障了行车安全,又实现了照明节能。     

基于ANSYS确定小净距隧道合理净距的数值模拟

随着小净距隧道在工程实际中的应用,小净距隧道合理净距的确定成为工程所要解决的首要问题,应用二维弹塑性有限元方法,针对丹东大荒沟隧道的工程实例,对不同净距下小净距隧道围岩的位移、应力、塑性区进行模拟分析,并应用有限元强度折减法确定出不同净距下隧道的安全系数,最后通过隧道中心岩柱的塑性区是否贯通和安全系数的突变来确定小净距隧道的合理净距。     

机车车辆轨道耦合几何结构基于面向对象的建模分析研究

将可视化、三维建模等技术引入机车车辆轨道耦合动力学仿真中, 从系统工程的观点, 在机车车辆—轨道耦合动力学计算核心模块的基础上, 提出了基于面向对象的机车车辆—轨道耦合动力学的计算机仿真方法及相应的模型解释和标识机制, 成功地形成了一个以三维可视输入输出, 并与核心模块有机结合的机车车辆轨道动力学分析综合仿真平台。     

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排队行为模型是常态下行人交通仿真系统模型的基础。本文利用排队论、有限状态自动机原理以及元胞自动机模型对排队系统进行建模。排队行为模型以邻居方向与目标方向间的修正夹角作为主要因子构造了元胞自动机模型的转移概念率函数。利用C#对行人排队行为模型进行实现,并构造了两个不同数量的售票服务台的仿真场景。从仿真动画来看,该模型逼真地模拟行人的排队活动;从不同场景的队长与时间关系曲线可以看出,增加一个售票服务台明显可以减少队列长度,排队系统性能得到改善。由此说明该模型具有模拟行人排队行为的能力。     

基于机电耦合的自适应桁架结构最优拓扑控制

以自适应桁架结构为研究对象，发展了结构拓扑优化的理论，并将其应用于自适应结构的最优拓控制之中，首先求出了结构在设计荷载作用下的最优拓扑，然后考虑了两种情况下结构的拓扑重构，其一是结构同时又受到一随机外载的作用；其二是结构中某一在役单元突然失效，算例表明了方法的正确性和有效性。