水下悬浮隧道锚索涡激动力响应分析

为研究涡激振动和参数振动共同作用下水下悬浮隧道锚索的振动响应,考虑锚索的几何非线性,将管体对锚索的作用简化为轴向激励,建立了悬浮隧道锚索非线性涡激振动方程,并用伽辽金法和龙格-库塔法对悬浮隧道锚索进行数值求解,分析了锚索产生涡激谐振、参数共振时跨中位移响应和轴向力的改变幅度,以及锚索倾斜角度对其振动特性的影响。研究结果表明,锚索产生涡激谐振和参数共振时跨中位移和轴向力大幅增大;垂度效应使得锚索的跨中位移关于平衡位置呈现出不对称性;随着锚索倾角的增大,锚索跨中位移偏移值、一阶固有频率、一阶频率锁定流速都逐渐减小。     

基于Lyapunov指数的悬浮隧道锚索振动稳定分析

为分析水下悬浮隧道锚索在均匀流作用下振动的稳定性问题,建立了锚索的振动方程并用伽辽金法对其进行了简化。采用Lyapunov指数法判断了锚索涡激振动的稳定性,同时分析了锚索阻尼比、初张力、均匀流速和涡激频率对锚索振动稳定性的影响。研究结果表明,随着均匀流速的增加,锚索逐渐从稳定状态转变到不稳定状态;锚索振动系统的初张力、阻尼比越大,锚索就越容易趋于稳定状态;当涡激频率与锚索一阶固有频率接近时,会发生涡激共振现象,锚索最容易失稳。      

悬浮隧道锚索—阻尼器系统涡激振动研究

为研究水下悬浮隧道锚索-阻尼器系统在参数激励和涡街作用下的振动特性,建立了锚索-阻尼器系统参数振动和涡激振动数学方程,采用伽辽金法对方程进行化简,并用龙格-库塔法对方程进行数值求解。计算结果表明,设置黏弹性阻尼器对锚索的涡激振动和参数振动都有较好的减振效果;为防止锚索发生参数振动,设计悬浮隧道时应避免隧道的一阶固有频率在锚索一阶固有频率的2倍附近。     

波流作用下悬浮隧道的动态响应分析

悬浮隧道直接处于波流作用的自然环境中,结构的动态响应是关注的焦点。本文将悬浮隧道和支撑结构简化为空间梁系有限单元模型,采用梁元的CR描述法,在考虑波流与结构相互作用的条件下,概述了波流作用下悬浮隧道系统的动态响应计算方法。计算分析了波浪入射角、表面流速、隧道断面形式和支撑形式对悬浮隧道动态响应的影响。     

考虑结构性影响的黄土隧道围岩力学响应分析

针对目前黄土隧道变形分析中未考虑围岩结构特性的现状,以平面应变试验为载体,研究了结 构性参数与强度参数、围压、含水率及剪应变之间的关联模型;运用ＦＬＡＣ3Ｄ数值软件建立实体隧道三维 模型,采用Ｆｉｓｈ语言程序编写,将结构性引入到隧道变形计算中,主要分析围岩土体结构变化对隧道变 形的影响。研究结果表明:土体结构性对隧道变形的影响规律,即考虑结构性影响时隧道沉降偏大,传 统研究结果偏不安全,需加以重视;提出了通过结构性参数变化规律确定围岩松动圈的思路,为结构性 的进一步工程应用提供参考。     

锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。     

考虑结构性影响的黄土隧道围岩参数修正

黄土隧道是黄土地区的一种常见工程,因其围岩为黄土而尽显特殊。针对黄土隧道常见病害,从黄土结构性角度出发,结合室内试验分析结果,通过FLAC3D数值模拟和参数反演,对四种围岩级别黄土隧道设计参数进行修正。研究结果表明:考虑黄土结构性影响时隧道围岩变形值均大于未考虑时的值;对传统围岩设计参数等效化处理,提出了考虑黄土结构性影响时的隧道围岩设计参数修正值。更多还原     

沉管隧道的动力响应分析

为了研究沉管隧道的动力响应规律,基于波动理论,并结合有限元分析软件ADINA,建立了海床-沉管隧道二维简化模型,进而分析了隧道刚度、地震波峰值加速度对沉管隧道地震响应的影响。分析结果表明:隧道结构刚度的增大,柔性降低,隧道结构的弯矩和剪力有较大增长,轴力幅值降低,隧道顶底板相对位移逐渐减小。另外随着地震波加速度峰值的增大,隧道结构的内力幅值、隧道顶板和底板的相对位移峰值均增大,且中间墙的变形稍大于侧墙。     

考虑接触非线性的进水塔动力响应分析

进水塔处于水利枢纽的咽喉部位,在地震时确保其安全对整个工程意义巨大.进水塔塔后高回填在地震时可能与进水塔分开、接触或滑移有关,通过引入接触单元考虑两者之间的相互作用.采用动力时程分析方法研究了塔体结构薄弱位置处应力、应变特点及规律,对水电站进水塔结构与塔后回填混凝土的接触部位进行了地震反应分析研究.分析结果表明,在地震...     

预应力锚索的影响参数分析

由于预应力锚索设计参数（如锚索长度、锚索倾角）的选取直接影响着基坑加固技术的可靠性 及其在经济上的合理性,故锚索支护重要设计因素对支护效果的影响分析尤为重要。基于大连软件园 基坑工程实例,运用有限元ＧＴＳ软件分别建立0°～60°的锚索倾角力学模型和锚固长度在4ｍ～11ｍ的力 学模型进行模拟分析。研究发现,综合考虑变形的控制及施工技术条件的限制等因素,对于控制基坑变 形,建议布置锚索倾角在10°～15°之间,并考虑经济性等因素,锚固长度宜控制在6ｍ～7ｍ的取值范围内。     

带有竖井的输水隧道地震响应分析

由于受应力集中及外形发生变化的影响,对于带有竖井的输水隧道,其在地震荷载作用下的应力、变形特性与一般输水隧道存在明显不同。采用基于势的流-固耦合运动方程建立了带有竖井的输水隧道有限元模型,考察其对于地震输入的响应。计算结果表明,由于应力集中,在竖井与隧道接头段,主应力最大;对于隧道段与竖井段,其主应力基本相同,但比不带竖井的隧道主应力要大;地震激励方向的位移最大值发生在隧道段。     

考虑应力状态对土体力学参数影响的边坡稳定性分析方法

针对传统土坡稳定性分析方法忽略了滑动面不同位置处主应力大小和方向对强度参数的影响,导致安全系数分析结果脱离实际的问题。采用空心圆柱试验仪对不同主应力方向和大小条件下土体强度参数变化规律进行了研究,并基于土体真实应力状态,依据作图法推导得到平面均质土坡的稳定性分析方法。研究表明:土体强度随有效围压的增加而增加;主应力方向角α小于45°时,强度参数随α的增加而减小,主应力方向角α大于45°时,规律相反,且均可线性表征;推导得到的土坡稳定性分析方法得到的安全系数高于瑞典条分法。     

考虑库水可压缩性的拱坝动力响应分析

为探讨库水可压缩性在动力响应中的影响,以五嘎冲拱坝为例,采用三维有限元分析方法,进行地震动力时程分析,并将附加质量模型运算结果与其进行对比。计算结果表明,附加质量模型未考虑库水的可压缩性,降低了坝体的自振频率,夸大了动水压力的作用,对横河向和竖直向位移影响较小,增大了坝体顺河向位移;对拱向应力影响较小,但增大了坝体竖直向应力。     

考虑地震行波效应的渡槽动力响应分析

以南水北调中线漕河渡槽为研究对象,考虑在地震行波效应问题中,采用支座大质量法实现多点地震输入,并与一致输入的结果进行对比。结果表明:地震波多点输入考虑行波效应时,渡槽结构纵向位移峰值可增大数倍;地震效应对横向位移值的影响最为显著,对竖向位移值和应力分量的影响不大;在行波效应影响下,纵向位移和横向位移有增大趋势,竖向位移、第一主应力和第三主应力呈减小趋势。     

考虑库水粘滞性的拱坝动力响应分析

为探讨库水粘滞性在动力响应中的影响,以五嘎冲拱坝为例,采用三维有限元分析方法,进行地震动力时程分析,并将势流体模型运算结果与其进行对比。计算结果表明,考虑库水的粘滞性使其动水压力减小,势流体的位移响应结果比牛顿流体的结果大,对横河向位移和顺河向位移影响尤为明显,是否考虑库水的粘滞性对坝体的应力反应也有一定的影响。     

考虑参数空间变异性的盾构隧道施工地层变形综合可靠度分析

依托厦门地区典型风化花岗岩地层的盾构隧道工程,针对多层土双线盾构隧道施工地层变形问题,以岩土体参数的空间变异性为切入点,基于随机场理论,采用蒙特卡洛法与有限差分法模拟计算相结合的方法,开展盾构隧道施工地层变形响应的可靠度分析。以土体弹性模量E的空间变异性为研究重点,系统研究土体弹性模量的竖向、水平波动距离(θ_z,θ_x)对地层变形可靠度指标的影响。结果表明:随机分析所得最大地层变形(地表沉降、拱顶沉降、围岩收敛)的可靠度指标随着土体弹性模量波动距离的增大而降低;随着最大地层变形允许值的增大,地层变形可靠度指标也相应提高。在此基础上,借助熵理论客观确定各地层变形指标(地表沉降、拱顶沉降、围岩收敛)的权重系数,结合可靠度设计方法和工程风险分析理论,开展地层变形综合可靠度分析及控制指标体系的研究,提出适合厦门地区的盾构隧道施工地层变形控制指标体系。     

考虑锚索腐蚀性能退化的边坡可靠度分析

锚索因材料腐蚀引起性能退化对高边坡稳定具有重要的影响。为识别锚索腐蚀条件下的2种典型破坏模式,建立了相应的锚索锚固力时变模型。以锦屏一级左岸坝肩边坡代表性的Ⅱ_1-Ⅱ_1剖面为例,探讨了边坡开挖至1 780 m高程时3层抗剪洞和预应力锚索全部生效后3种工况下左岸坝肩边坡稳定性及可靠度的演化规律。结果表明:预应力锚索腐蚀作用对边坡稳定性及可靠度均具有重要的影响,锚索服役前期(120 a)边坡安全系数和失效概率变化相对较小,后期安全系数和失效概率变化幅度急剧增大,边坡稳定性条件迅速恶化。因此需要定期对处于腐蚀环境中在役预应力锚索等锚固结构进行合理的维护。此外,边坡可靠度分析有效地考虑了岩体及结构面力学参数变异性及互相关性对边坡稳定性的影响。     

下伏岩溶地层隧道的地震响应分析

为研究下伏岩溶地层隧道结构的地震动响应,基于黏弹性人工边界理论,编写了等效荷载时程施加程序,计算并分析了洞隧间距、洞径大小及溶洞跨径比对隧道结构地震响应特性的影响.研究结果表明:结构地震响应随着洞径的增大而增大,随着洞隧间距的增大逐渐趋于平缓;围岩与结构的加速度响应均与节点位置深度呈非线性相关,且围岩加速度响应略大于同...     

考虑库水可压缩性的重力坝地震动力响应分析

为研究库水压缩性对坝体动力特性的影响,以某重力坝为例,建立4种不同库水作用有限元模型。对比传统的附加质量模型、折半修减的附加质量模型和忽略库水压缩性模型得到的坝体自振频率、坝体关键部位峰值应力与位移及坝面的动水压力分布,表明:附加质量模型在一定程度上夸大了水体的作用,导致坝体的基频降幅最大,增大了坝踵部位的峰值应力,对坝体中上部的动水压力有明显的放大现象,但对坝顶位移有一定的削弱;可压缩库水模型可以更好地反映库水与坝体之间的相互作用,因此在计算中不应忽略库水的可压缩性影响。     

考虑松弛及蠕变特性的隧洞稳定性数值分析

随着岩体工程的不断发展,隧洞的长期安全和稳定越来越受到重视。结合工程实例,依据某引水隧洞的现场监测成果和数值模拟结果,基于开挖松弛及软岩蠕变特性对隧洞围岩稳定性进行了研究。结果表明:引水隧洞变形量主要发生在顶拱,变形遵循显著变形期→缓慢变形期→基本稳定期的规律;对于软岩隧洞,在数值模拟计算时应重点考虑软岩的蠕变特性,即软弱围岩的长期变形特征对隧洞的稳定性起着决定性作用;同时,基于蠕变模型,还可以发现围岩开挖松弛厚度亦对模拟精度影响较大。