双拱初始缺陷海底管线水平向整体屈曲数值模拟分析

为了研究具有双拱反对称初始缺陷海底管线的整体屈曲特性,采用模态分析法将最可能出现的缺陷形态引入数值分析模型中。针对管线在高温高压作用下发生整体屈曲的动态变形特征,运用显式动力数值模拟方法研究了管线整体屈曲过程中水平向变形与轴向变形随温度和内压的变化规律,建立了在整体屈曲过程中屈曲管段与滑动管段轴力的变化过程与初始缺陷形态的关系。将数值模拟结果同经典解析解和室内模型实验结果进行对比,验证了本方法的可靠性。工程算例的分析结果表明,管线整体屈曲的发生是一个由低阶向高阶发展的过程,具有双拱缺陷的管线首先发生二阶模态的整体屈曲,而后过渡到四阶模态;管线整体屈曲的变形包括屈曲段的水平向变形和滑动管段的轴向缩进,其中水平变形释放了管壁内的轴力,轴力的释放量随初始缺陷尖锐程度的降低而增大;轴向缩进变形由于受到地基土的摩阻力使滑动管段内的轴力发生累积,轴力的累积量随初始缺陷的尖锐程度的降低而增加。以上研究成果对指导实际工程具有现实意义。     

加筋及灌浆联合处理软土地基在路基加宽中的应用和分析

提出了采用“土工合成材料加筋+路基注浆+桩支撑”系统的复合地基,并运用于软土地基上路基加宽。采用弹塑性有限元程序分析比较了路堤在加桩和不加桩情况下的沉降大小、不均匀沉降以及土体中的应力水平;特别是桩-土相互作用的计算分析与实测资料的分析比较。得出了一些相关结论,从而为工程实践提供了一定的理论依据。     

Nonlinear Static Finite Element Stress Analysis of Pipe-in-Pipe Risers

Owing to the complexity of the pipe-in-pipe (PIP) riser system in structure, load and restraint, many problems arise in the structural analysis of the system. This paper presents a new method for nonlinear static finite element stress analysis of the PIP riser system. The finite element (FE) model of the PIP riser system is built via software AutoPIPE 6.1. According to the specialties of a variety of components in the PIP riser system, different elements are used so as to model the system accurately. Allowing for the complication in modeling the effects of seabed restraint, a technique based on the bilinear spring concept is developed to calculate the soil properties. Then, based on a pipeline project, the entire procedure of stress analysis is discussed in detail, including creation of an FE model, processing of input data and analysis of results. A wide range of loading schemes is investigated to ascertain that the stresses remain within the acceptable range of the pipe material strength. Finally, the effects of the location of flanges, the thermal expansion of submarine pipelines and the seabed restraint on stress distribution in the riser and expansion loop are studied, which are valuable for pipeline designers.     

安装期单层保温管层间剪切力分析

在浅水海域,采用单层保温管结构代替双重钢管保温结构具有很好的发展应用前景,但在单层管的铺设过程中管线各层之间和保温层内将产生较大的剪应力,如何防止各层间的错动和保温层材料的剪切破坏是设计所必须解决的两个主要问题。以渤海某油田海底管线建设项目为例,根据单层保温管的结构特点,力的层间传递特性和变形协调条件,建立了单层保温管各层层间剪切力和保温层中剪应力的计算方法,为海底单层保温管的设计提供了依据。     

加筋垫层土工织物中应力现场测试分析

如何测定加筋垫层中土工织物中的应力,对于研究土工织物的加筋效果是非常重要的,也是目前工程中急待解决的问题,也是非常困难的课题。结合实际工程,介绍了某防波堤土工织物加筋垫层现场应力测试中的仪器布置、埋设方法和测试结果。分析防波堤堤基土工织物拉应力分布大小、特点以及与堤底地基的沉降关系。实测结果表明,拉应力发挥水平远低于设计拉力值,这对土工织物加筋垫层稳定分析中如何考虑拉应力大小提出了新的问题。     

广义回归神经网络预测加筋土支挡结构高度

土工合成材料加筋支挡结构（Geosythetics-Reinforced Retaining Wall, 简称GRW）设计方法主要是建立在似粘聚力理论基础之上的半经验设计法。由于土性及加筋机理的复杂性，常常要对它们进行人为假定，导致计算结果差强人意。神经网络方法与传统方法的不同之处在于不需要主观假定，而是模拟人脑思维，通过数据样本的学习来获得预测结果。引入神经网络技术来预测加筋土支挡结构的设计高度是一种新尝试。由于本问题具有样本容量非常有限、影响因素复杂多样的特点。因此，采用适用于稀土样本数据的广义回归网络（General Regression Neural Network)来预测加筋土支挡结构设计高度。基于MATLAB神经网络工具箱及文献[1]的挡墙离心模型试验结果，建立了一个可用于加筋支挡结构设计高度预测的GRNN网络。通过对足尺试验，实际工程及模型试验结果的检验，表明网络的学习是成功的，具有一定指导意义。     

动荷载作用下碎石渣路基动力响应的有限元分析

针对土资源缺乏地区利用施工造成的碎石弃渣作填料的高速公路碎石渣路基,采用有限元软件PLAXIS动力分析模块,计算碎石渣路基在车辆动荷载作用下的动位移、加速度等动力响应特性,并与传统的填土路基进行对比分析,验证了碎石渣路基具有较高强度和较强变形恢复能力等优点[1-9]。     

强夯置换墩法处理公路软基的机制研究

近年来,强夯置换墩法以其工期短、施工简单等特点在软基工程中得到了越来越广泛的应用。但由于对其加固机制的研究还不是很深入,理论研究远远滞后于工程实践,难以建立起符合强夯碎（块）石墩特点的设计理论和方法。为此针对海满高速公路实际工程,结合有限元分析,对该方法处理湿地软基的加固机制进行了深入研究,其结果可供施工设计人员参考。     

超软土真空预压室内模型试验研究

随着围海造陆的发展,吹填区底面标高越来越低,吹填土厚度由原来的2 m达到现在的10 m左右,使地基加固时发生很大的压缩变形。在现场真空预压检测过程中发现土体加固后形成上面一层2～3 m的硬壳层,地表以下3～4 m土层强度增长很小。通过超软土真空预压室内模型试验发现加固后由于超软土发生很大的压缩变形,使排水板发生了很大的扭曲变形,甚至发生局部折断现象,导致排水板失效或效率降低,从而使土体加固效果欠佳。在加固土体变形基本稳定后,进行了二次插板再加固的试验,结果表明,土体的沉降进一步发展,含水率进一步降低,十字板强度进一步提高,且沿深度递减幅度大为减小,证明了第一次加固过程中由于土体发生大变形使排水板效率降低,地基不能达到预期的加固效果;采用二次插板可使吹填土产生较好的加固效果。研究成果为探索更有效地加固深厚吹填土方法提供了依据。     

抛石挤淤深度的计算方法和模型试验

在含水率大、抗剪强度低的淤泥中采用抛石挤淤的办法加固地基或建造围埝,处理效果好且经济效益显著,因此得到了广泛地应用。抛石在软弱地基中下沉,直至其重力与地基承载力平衡为止。挤淤所形成截面的形状及抛石下沉深度的计算是此项研究的重点,基于抛石截面为倒梯形和矩形两种形状的假定,考虑淤泥表面隆起对承载力的影响,利用土体极限平衡理论,推导出抛石挤淤深度与抛石高度的关系。通过抛石挤淤的模型试验和现场挤淤的数据,分析比较两种假定下挤淤公式的准确性和适用性,试验结果与公式吻合性很好,该研究结果可为相关工程的设计和施工提供参考。