温州滨海平坦地貌近地台风特性实测研究

为研究温州滨海平坦地貌近地台风特性,在温州滨海建立了风工程实测基地(塔高10 m),并利用台风"菲特"和"麦德姆"登陆过程中不同高度处风速及风向实测数据,研究了10 m高度范围内的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱密度等风特性参数。结果表明:离地10 m高度范围内,实测风速剖面系数明显大于该地貌的规范取值,风速平均值和最大值均明显小于国家规范计算值;不同高度处横风向与顺风向湍流度比值随着高度减小而增大,实测湍流度与我国规范取值差异较大;顺风向,湍流积分尺度与平均风速之间的线性规律较好,随着高度增加湍流积分尺度离散性变大,湍流积分尺度的中位数与平均值差别不大,均小于日本规范;顺风向和横风向脉动风速功率谱有一定的变化,峰值频率和峰值都很接近,实测脉动风速的功率谱与Von Karman谱在数值上有一定的差异,但变化趋势基本一致。

基于有障碍物复杂地层条件下盾构隧道接收井端头加固方式研究

盾构隧道接收井端头加固是盾构隧道建造过程中的重要环节。以温州市域铁路S2线瓯江北口隧道江北接收井端头加固为背景,考虑端头加固范围内地层复杂且分布有障碍物,在原有端头加固方案基础上对三轴搅拌桩弱加固+旋喷强加固+接缝旋喷及冻结方案和高压旋喷桩+接缝旋喷桩方案进行对比优选。结果表明:在有障碍物复杂地层条件下,三轴搅拌桩+旋喷桩+冻结的加固方案技术上不满足施工需求。提出的两种端头加固方案适用于有障碍物复杂地层条件,方案二比方案一在技术上可行,经济上合理,加固效果良好,可作为江北接收井端头加固方案。

基于初参数法的多心圆拱隧道衬砌结构内力与变位求解

基于初参数解析方法的原理,建立了混凝土衬砌弹性地基圆弧曲梁内力和变位求解的初参数矩阵方程。对于多心圆拱隧道衬砌结构,利用曲梁初参数矩阵方程,以及结构的对称性和圆拱弧段交接点处内力平衡和变位协调条件,求解出了矩阵方程中初参数值,可进一步应用初参数矩阵方程求解圆拱弧段各点的内力与变位值。实例计算表明,其解析思想是可行有效的,可为类似衬砌结构设计提供一条可靠的内力分析途径。

隧道衬砌结构耐久寿命预测研究

寿命预测是结构耐久性研究的一个重点。文章提出了以裂缝限值和承载力分别作为衡量隧道结构寿命终结标准,并分别对不同准则下结构寿命进行预测,通过比较确定衬砌结构最终寿命的方法。最后某海底隧道预测实例表明,该方法结果合理,可以作为同类研究借鉴。

基于渗流应力耦合的深基坑工程渗流场与变形数值模拟

基于渗流-应力耦合的Biot三维固结有限元方程,对深基坑工程进行数值模拟。结果表明,地下连续墙的设置有效降低了基坑底部的水力梯度,有利坑底稳定。同时,随着开挖深度增加,坑底隆起变形、围护结构水平位移和地下连续墙承受的主动土压力均随之增大,围护结构最大水平位移点深度和地下连续墙反弯点位置逐渐下移。与工程实际规律吻合较好,可为类似工程借鉴。

隧道衬砌结构耐久性寿命影响因素敏感性分析

模型参数取值的不确定性会对衬砌结构耐久寿命预测结果产生较大影响。作者对结构耐久寿命影响因素进行敏感性计算、分析和排序。据此,在衬砌耐久性分析时可对影响因素区分对待、重点考虑,确保结果可靠性。

基于近似概率的衬砌结构耐久性设计研究

与其他建筑结构一样,隧道衬砌结构会因环境因素的侵蚀而产生耐久性损伤,从而影响使用寿命,这种环境损伤作用在传统隧道衬砌结构设计方法中未定量考虑。采用基于近似概率的方法对衬砌结构进行耐久性设计,在设计过程中定量考虑环境侵蚀作用,使结果更符合实际要求。最后通过算例进行进一步说明。结果表明,采用该方法能够在一定程度上提高结构的耐久寿命,是可行的。

高强混凝土中氯离子扩散性能试验研究

采用室内试验,以厦门海底隧道衬砌结构C45高强混凝土为例,对氯离子在高强混凝土中扩散性能进行了综合研究,研究结论可作为混凝土耐久性及同类研究借鉴。结果表明,扩散时间对混凝土内部氯离子浓度有较强的积累效应;环境氯离子浓度高低对氯离子向混凝土内部扩散有促进或减缓作用;较小的拉、压应力对氯离子的扩散性态影响不明显;随着混凝土龄期的增长,自由氯离子占总氯离子含量的比例逐渐增加。

隧道工程塌方治理及工程实例

隧道塌方是隧道施工中比较常见的事故。在广泛分析隧道塌方工程实例的基础上,对隧道塌方的原因、表现形态及有效处理措施等进行系统归纳和总结,使之系统化,可以作为事故处理时的参考。同时,结合某工程塌方实例,给出了比较具体的处理方案。该方案可以作为塌方量大、地质条件差等特殊塌方事故处理的借鉴。

基于优化智能方法的边坡稳定性分析研究

边坡稳定影响因素复杂且具有随机模糊性,给边坡稳定性分析带来了诸多障碍。基于进化BP神经网络的智能方法,充分利用BP人工神经网络对非线性函数强大的映射能力、自学习能力和推广能力,本文建立了基于MATLAB神经网络工具箱的优化智能边坡稳定分析系统,同时采用贝叶斯规则化法对系统进行改善,大幅提高了泛化能力和工程适用性。

软土基坑开挖诱发地表沉降分析

基于进化BP神经网络的智能方法,充分利用人工神经网络对非线性函数强大的映射能力、自学习能力和推广能力,文章建立了基于MATLAB神经网络工具箱的优化智能软土基坑开挖诱导地表沉降分析系统,同时采用贝叶斯规则化法对系统进行改善,大幅提高了泛化能力和工程适用性。

基于实例化思想的土木工程施工课程改革研究

针对土木工程施工教学理论与实践脱节的瓶颈,提出基于实例化思想的课程系统改革方案。通过建立施工技术模型室和工程实例资料室,建设辅助教学资源库(录像、动画、图片),以及在新编教材中贯彻实例"索引"思想等措施,构建实例教学资源平台。在此基础上,通过将各种实例资源和课程改革思想合理运用,使学生将工程实践知识有机融合于共性专业理论学习过程,增强专业知识学习的目的性和实践针对性,提升教学效果。

海底隧道寿命影响因素敏感性的灰色关联研究

基于灰色关联模型原理,选择厦门海底隧道为实例,以海底隧道主要寿命影响因素(包括衬砌结构表面氯离子浓度、钢筋开始锈蚀时其表面氯离子临界浓度、混凝土扩散系数和钢筋保护层厚度)为子序列、以结构寿命为母序列、以极差法为数据转化方法、以关联度为评价准则,对各因素的敏感性进行研究。结果表明:衬砌表面氯离子浓度和临界浓度对海底隧道寿命影响最为敏感、混凝土扩散系数和结构保护层厚度影响程度略小。

强风作用下温州滨海平坦地貌低矮房屋风压特性实测研究

为研究典型地貌上低矮房屋强风作用下的风荷载特性,课题组基于温州滨海建立的实验基地,获得了台风"菲特"(2013年)登陆时的风场及实验房风压实测数据。实测数据分析结果表明:实测表面各测点的瞬时风压相关性较强,脉动性较大;风从角部吹过时,墙面风压分布特征较为明显,屋面风压大小分布较为复杂;屋檐、迎风角部以及某些屋脊局部的风荷载非常大;墙面迎风面平均风压系数均值较大;背风面平均风压系数均值较小。屋面平均风压系数分布较为复杂,一些点负值非常大,少数点出现正值。墙面迎风角部测点和屋面迎风向屋檐处的脉动风压系数较大;背风面测点的脉动风压系数非常小。对于高度小于10 m的房屋,按照实际高度进行风压系数计算对抗风设计更加有利。

浙南滨海丘陵地貌台风近地风剖面特性实测研究

基于浙江苍南滨海丘陵地貌测风塔(100m),实测获得了台风"莫拉克"登陆历程中不同高度风速及风向数据,并进一步研究了不同高度的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、相干系数、湍流积分尺度和功率谱密度等风剖面特性参数。研究表明:在测风塔所置浙南滨海丘陵地貌,台风作用下不同高度处的10min平均风速和风向角的变化非常同步,指数律能较好的反映风速沿实测高度范围内的分布规律;随着高度的增加,湍流度、阵风因子呈逐渐减小的趋势,湍流积分尺度均值呈逐渐增加的趋势;湍流度与我国规范差异较大,国家规范偏于保守;湍流度与阵风因子之间基本为线性关系,随着湍流度的增大,阵风因子相应增大,且随着高度增加,线性关系的离散度逐渐变小;顺风向湍流积分尺度的中位数剖面与日本规范较为接近;脉动风速的功率谱密度在顺风向与Von Karman谱在拟合较好,尤其是100m处,而在横风向相差较大;随着风速仪间距增大,相关性迅速变弱,同等间距时,高处要比低处的相关性好。

氯离子侵蚀盾构隧道衬砌结构性能退化试验

在近海或海洋环境下,氯离子侵蚀是引起隧道衬砌结构钢筋锈蚀的主要因素。根据电化学方法加快钢筋锈蚀的基本原理,以上海长江隧道工程为研究背景,在室内进行盾构隧道管片结构钢筋加速锈蚀试验,得到了一组不同锈蚀程度的试验构件;对锈蚀后构件的承载力、变形、延性及破坏特征等进行试验测试,得出了氯离子侵蚀下隧道衬砌结构性能的退化规律。试验结果对隧道衬砌结构服务寿命预测和耐久性设计具有重要参考价值。

非一致激励下长大盾构隧道结构地震响应分析

采用数值模拟的方法对非一致激励下土–隧道体系的地震响应进行研究,旨在探究非一致激励下地下结构的响应规律及其与一致激励下响应的差异。首先基于相干函数、功率谱函数以及包络函数进行了多点相关的人工地震动合成,并通过与目标功率谱的对比验证了所合成人工波的合理性。然后对生成的地震波进行批处理,得到可用于计算的人工地震波,包括一致波、行波、相干波、相干行波。并以一精细化长大盾构隧道模型为研究对象,在其底部按单元分别进行四种波的输入,计算分析隧道结构及土体的地震响应规律。对比分析表明:在响应幅值上,当纵向距离较小时,非一致激励下地表及结构响应在整体上小于一致波,但随着纵向距离的增加,峰值加速度响应呈现递增趋势,且会超过一致激励下的响应;在频域上,非一致激励下主频处幅值相比于一致波有所减小,且主频右侧频段对应幅值增大。另外,非一致激励会引起隧道横截面内衬砌和横板产生更大的相对位移,且相干波和相干行波的影响更大,并体现出更为显著的空间变化性。因此,在进行大尺度地震模拟计算时,应适当考虑地震动空间效应的影响。

基于PSO的结构损伤检测应用研究

建筑结构损伤前后固有频率的变化包含了结构损伤位置和程度的信息,在此理论基础上,构造了BP神经网络的输入参数.针对BP梯度下降算法导致的收敛速度慢和易陷入局部最小的缺点,引入粒子群演化(PSO)算法来优化神经网络各层间的连接权值.首先通过有限元法提取结构固有频率的变化,结合PSO对神经网络进行训练,然后分别对结构的损伤位置和损伤程度进行识别.计算分析结果表明,PSO的引入,相较于单纯的BP算法,该方法在结构损伤检测中取得更优的识别效果.

海洋环境下人工胶结土长期动力特性研究

近年来,随着我国对海洋领土的开发,如人工造岛计划的实施,加强了对海洋资源的利用。然而海洋恶劣的气候环境、海水对岛上结构基础地基的腐蚀,对近海结构的耐久性提出了严峻的挑战。本文重点关注利用胶结材料—水泥对砂性地基处理后,地基在海水条件下动力特性的演化,将利用动三轴和共振柱试验获得全应变范围内不同侵蚀时间对人工胶结土的动剪切模量和阻尼比的影响,并对不同浸泡时间的动剪切模量给了拟合公式,同时,给出了预测水泥胶结土长期动剪切模量演化的经验公式,为工程设计提供参考。

基于人工可压缩方法的后台阶绕流数值模拟

针对二维后台阶绕流采用人工可压缩方法进行数值模拟 ,方程的离散采用有限体积法 .为了消除离散求解时可能产生的数值振荡 ,在离散方程的右端人为增加四阶人工耗散 .在 Re=45 ,60 ,90等低雷诺数下的数值试验结果表明 ,人工可压缩方法和有限体积离散方法联合进行数值模拟的可行性 ;在低 Re的情况下 ,伪可压缩系数 α取小的值会对方程求解的稳定性更有利 .在其它参数取值相同的情况下 ,还分别针对加入和不加入人工耗散两种情况进行模拟 ,结果表明人工耗散的加入使迭代余量的绝对值明显减小 ,也就是从一定程度上消减了数值解的振荡 .文中同时在数值试验的基础上提出了人工压缩系数的参考取值范围 .通过采用上述方法对后台阶绕流进行模拟 ,模拟结果和商用软件 PHOENICS3 .2在相同条件下模拟结果基本吻合 。