基于ABAQUS的新型密拼叠合板承载能力比较研究

为优化密拼式叠合板侧向拼缝处的连接构造,设计一种在拼缝处设置抗剪键槽的密拼式钢筋桁架叠合楼板。利用ABAQUS有限元软件对7个密拼叠合楼板进行四点弯曲模拟研究,针对普通密拼式叠合板与不同形式的抗剪键槽密拼式叠合板的承载能力进行对比分析。结果表明:新型密拼式叠合楼板的承载能力较好,相较于普通密拼式叠合板提升了17%左右;当达到极限荷载时,其内置钢筋所受应力明显低于普通密拼式叠合板。通过对不同开槽形式叠合板的受弯性能进行对比分析,明确了新型抗剪键槽叠合板拼缝处设计的合理性,为新型拼缝叠合楼板在工程实践中的应用提供了理论依据。

韧性城市视角下地铁系统安全运营评价指标体系

为降低地铁系统安全运营风险,从韧性城市的视角提出了一种针对城市地铁系统安全运营的评价指标体系。该指标体系在解析既有地铁系统评价指标体系基础之上,从地铁系统物理构成要素的五个基本维度出发,沿时间切入韧性的四个基本特征,建立了针对地铁系统韧性这一目标的评价方法,并概述为地铁系统韧性评价的541指标体系(即五个维度、四个特征、一个目标)。运用层次分析法对该体系内各级指标的权重进行计算和比较,结合可拓物元理论构建地铁系统韧性评价模型,并以某市地铁系统为例,利用专家打分法得到的分值进行模型的运用。这一指标体系不仅可有效识别整个地铁系统关键物理要素,并将其与韧性的不同特征建立联系,是韧性城市理论在地铁系统领域的重要拓展,对于指导地铁系统的安全运营具有很好的参考价值和借鉴意义。

叠合装配式管廊结构抗震性能水平与评价方法研究

叠合装配式综合管廊因其适用性强成为地下综合管廊建设的重要方向,但在管廊结构抗震分析研究中,缺乏对其抗震性能的合理评价指标。为此建立土-叠合装配式综合管廊有限元数值模型,探讨不同地震动频谱特性和峰值强度对叠合装配式综合管廊加速度响应、位移响应及地震损伤特性的影响,基于层间位移角限值、地震损伤程度及叠合面损伤程度之间的对应关系,提出在水平地震作用下叠合装配式管廊结构抗震性能水平划分,并对其进行物理特征描述,为基于抗震性能的叠合装配式综合管廊结构设计提供参考。

非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验研究(Ⅲ)——数值模拟

根据非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验结果,以有限元软件ABAQUS为平台,定义了约束方程来考虑层状剪切砂箱的模型箱效应。土体采用线性扩展Drucker-Prager本构模型,并采用主从接触面模型考虑土-结构相互作用,建立了三维有限元模型。对各种试验输入工况下土-综合管廊体系的地震反应进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。结果表明:数值模拟结果与模型试验结果吻合较好。文中所提建模方法合理,可用于后续的分析。

非一致地震激励下综合管廊接头响应数值模拟

以横向有接头地下综合管廊非一致激励振动台试验为基础,基于有限元软件ABAQUS,建立了土-地下综合管廊结构数值模型,采用非线性弹簧单元模拟地下综合管廊的接头。分析了模型箱的边界效应、加速度响应、位移响应、以及管廊接头响应,有限元计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者对比结果呈一致趋势,非线性弹簧单元可为生命线工程结构接头数值模拟提供了新思路。

1995年阪神地震中大开车站破坏机理分析

1995年日本阪神地震中,神户市地铁车站的破坏被认为是首例直接受地震动破坏的地下结构。对大开车站破坏机理的研究现状进行了详细分析,以ABAQUS有限元软件为平台,采用粘弹性动力人工边界,等效荷载的地震波输入方法。土体和结构分别采用4节点平面应变减缩积分单元和梁单元,分别建立了仅考虑水平地震动作用和同时考虑水平和竖向地震动作用的土-结构有限元分析模型,分析了大开地铁车站结构的破坏机理。计算结果表明:竖向地震动的存在,会增大结构中柱的轴力,但对中柱的剪力和弯矩,以及结构其他位置的内力影响不大;大开车站的中柱主要是由于竖向振动引起柱子底端混凝土压碎破坏引起整个结构的破坏。

地下结构动土压力简化计算方法研究

基于波动力学理论,考虑土–结构动力相互作用、土介质特性及地震波的传播特性,提出了地震作用下地下结构的动土压力简化抗震设计方法。首先,将土–地下结构体系简化为单自由度的质量–弹簧–阻尼体系。其次,通过建立该体系的波动方程,并进行求解,将自由场响应换算为作用在结构上一点的动土压力,并结合结构周围土体的自由场响应分布特征,可得整个结构上的动土压力分布。最后,以振动台试验结果为基础进行了简化方法的验证,得出本文提出方法能够与试验结果吻合很好。该方法具有概念明确、计算简便、计算效率和精度高等特点,能够求解各类地下结构的地震反应,为地下结构的抗震设计提供了一种简单、实用的工具。

非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟

本文基于ABAQUS软件开展非一致激励下地下综合管廊振动台试验的有限元建模及分析研究。建模中采用Drucker-Prager模型来考虑土体非线性,土-结构动力相互作用通过建立主从接触面来实现,通过考虑层状剪切砂箱对土体的作用来模拟试验模型箱,同时考虑初始应力场的平衡。响应时程及放大系数等参量的对比,表明数值模拟结果和试验结果吻合较好,文中所提有限元建模方法合理,为后续参数分析奠定了基础。

SV波在饱和土体自由表面的反射

基于饱和两相介质弹性波动方程分析SV波在饱和土体自由表面的反射问题,引入波动方程的势函数解答,求解出二维问题中SV波入射情况下饱和土体自由场的位移、速度、加速度和应力响应。在饱和土体自由场响应解析解基础上,建立SV波入射下饱和土体自由场静、动力有限元模型。建模中考虑了如下几方面因素:(1)在不同分析步,对土体单元赋予不同材料本构。通过*model change命令进行单元生死设定,从而实现在初始应力场平衡的静力状态下采用DuncanChang本构模型,而地震波动输入时采用Davidenkov动力本构模型;(2)采用多孔介质黏弹性人工边界条件,在人工边界上分别施加固相和液相介质的弹簧和阻尼来模拟饱和土体中能量的传播;(3)将地震波转化为作用在人工边界上的等效地震荷载,施加到人工边界节点上;(4)土体单元采用4结点平面应变孔压单元(CPE4P)。有限元计算与解析解比较结果表明:SV波在垂直入射和掠入射时,竖向位移响应为零;在45°左右入射时,水平位移响应最大;60°左右入射时,竖向位移响应最大。这些结论与解析解吻合较好,本文模型为建立土-结构动力相互作用模型打下良好的基础。

饱和土体-地下综合管廊结构地震响应分析

将土体视为固-液两相介质,基于饱和土体有效应力原理,建立饱和土体-地下综合管廊结构体系相互作用动力模型:在地应力平衡的静力状态下采用Duncan-Chang非线性弹性本构模型,在地震波作用的动力状态下采用Davidenkov非线性黏弹性本构模型;考虑饱和土体黏弹性动力人工边界条件,将地震动作用转化为作用在人工边界节点上的动力荷载。模型考察不同地震波时程、地震波加速度峰值、入射角度、孔隙率以及地应力场的影响,得出如下结论:(1)地震波的卓越周期与场地卓越周期相近时引起结构上的变形最大;随着地震波加速度峰值的增大结构变形增大;随着地震波入射角度的增加结构变形增大,地震波斜入射情况下产生的行波效应使得结构变形最大。(2)土体材料的孔隙水压力是影响地震中结构变形的主要因素之一。(3)将土体材料考虑为单相介质时结构上的变形要比考虑为固-液两相介质时大得多,直接将饱和土体场地中得到的地震波等效荷载施加到单相土介质-结构动力相互作用模型上,能够得到与完全基于有效应力法一致的结果。

土、结构特性对饱和土-地下综合管廊动力相互作用影响分析

将土体视为固液两相介质,基于饱和土体有效应力原理,建立饱和土体地下综合管廊结构体系相互作用动力模型:在地应力平衡的静力状态下,采用Duncan-Chang非线性弹性本构模型,在地震波作用的动力状态下,采用Davidenkov非线性黏弹性本构模型;考虑饱和土体黏弹性动力人工边界条件,并将地震动作用转化为作用在人工边界节点上的动力荷载。模型考察不同土体材料、结构特性以及土结构接触摩擦对结构地震响应的影响,得出如下结论:(1)地震波的卓越周期与场地卓越周期相近时,引起结构上的变形最大;(2)综合管廊结构管廊壁厚越薄,埋深越深,结构尺寸越大,结构刚度越小,结构变形越大;(3)不考虑土结构接触面的状态非线性将会增大结构变形。

土木工程研究生学术英语教学改革实践

以模拟学术会议的方式,摒弃传统的教师讲授单一的教学模式,以课堂上教师讲授与学生练习、课下学生自学与教师辅导相结合的形式,将研究生专业英语的“听、说、读、写”贯穿到课程的全过程。课程不设固定教材,以学生个人研究方向的最新文献为学习内容,指导学生大量阅读最新文献、观摩线上学术会议,掌握最前沿专业知识。课上教师集中讲授学术会议流程及内容、文献检索及阅读技巧、学术论文撰写策略、学术交流方法,通过学生撰写会议通知、摘要和论文撰写投稿的方式锻炼学生学术英语“写作”能力,学生读文献、审阅稿件的方式来锻炼学生学术论文“阅读”能力,学生进行学术报告的形式来锻炼学术交流的“听说”能力。重视过程考核,在整个课程学习过程中进行多次、多方面评价,注重学生学术英语应用能力培养。通过教师讲授、学生实战演练、教师辅导及学生反复修改,增强了学生的参与感,提高了学生的主动性,达到了培养学生专业英语综合应用能力的教学目标。

场地和断层对埋地管道破坏的影响分析

场地条件和断层活动是埋地管道破坏的主要原因,避免因为场地岩土和断层的影响而造成管道破坏,是城市地下生命线工程建设中急需解决的问题。采用ADINA软件的Parasolid建模方式,通过定义合适的体类型和布尔操作,建立了埋地管道破坏分析的几何模型,实现了土体-断层-管道破坏有限元建模。借助模型参数选择,确定了基岩与岩土性质、管道特性等模型参数;定义了管-土摩擦和约束条件、地震波和断层位移荷载等。依据计算结果,分析了场地条件和断层参数对地下管道地震破坏的影响;结果表明:管道埋藏越深,断层断距越大,管道的变形越大,破坏越严重。给出了管-土摩擦系数和断层与管道交角的最优值,并给出了几点工程建议。

管土摩擦和管径对埋地管道破坏的影响分析

如何分析管土摩擦和管径对埋地管道地震破坏的影响,是城市地下管道建设中面临的突出问题。采用AD INA软件的定义体操作来选择体类型,并应用布尔操作实现了管道与土体和断层之间的融合,得到地下管道破坏分析的几何模型。通过模型参数选择,确定了岩土性质、管道特性、断层等模型参数,定义了管土摩擦、地震荷载时间函数、断层位移荷载。依据计算结果,分析了管土摩擦和管径对地下管道地震破坏的影响,找出了提高埋地管道抵抗破坏能力的摩擦系数和管径最优值,给出了几点工程建议。

静、动力分析中的一种初始地应力场平衡方法

初始地应力场的平衡对于正确分析模拟具有围压依赖性和接触的问题尤其重要,准确模拟初始应力场是后续岩土工程动力响应分析正确与否的关键。为了实现岩土工程分析中初始竖向位移为零,且初始应力场不影响后续动力分析结果,基于ABAQUS软件,提出一种静、动力分析问题中的初始地应力场平衡方法。首先将人工边界考虑为固定边界,施加重力场,并求出边界节点上的反力;其次,将节点上的反力施加在黏弹性人工边界模型场地中,进行初始应力场平衡;最后,进行动力分析,并用理论解来验证计算结果。结果表明:固定边界情况下初始地应力平衡效果好,但不适用于动力分析;黏弹性边界情况下,初始地应力较大,并会影响动力分析结果;将固定边界情况下的边界节点反力施加在黏弹性边界模型上,既能够实现初始应力场较好地平衡,又不会影响动力分析结果。因此,提出的静、动力问题分析的初始应力场平衡方法合理并且有效,可为后续的岩土工程动力响应分析提供参考。

地下综合管廊混凝土爆灰检测及加固

针对某市钢筋混凝土地下综合管廊的现浇顶板、侧壁出现的混凝土爆灰质量缺陷,为确保管廊结构的安全使用,采用钻心法、超声波法、沸煮试验、爆灰物质的化学成分分析等检测方法,对爆灰现象进行了检测。结果显示,混凝土中存在的块状氧化钙与水熟化后体积增大1倍~2.5倍,使得混凝土在强度未达到设计抗拉强度前在块状氧化钙体积膨胀应力作用下被拉裂,导致了此类质量缺陷的发生。分析了质量缺陷对管廊结构的影响,并对管廊结构进行了加固设计及处理,满足了结构的正常安全使用要求。研究结果可为类似爆灰缺陷的设计及处理提供参考。

河北省太行山地区传统村落保护研究

传统村落是我国优秀历史传统文化的有效载体和有力见证。集散在河北省西部太行山区的众多传统村落,承载着丰富的自然地理和人文历史信息,传承了宝贵的物质文化和非物质文化遗产。通过对太行山地区传统村落的生存和保护现状的深入调查发现,传统村落保护正面临着保护资金不足、保护主体缺失、村庄活力衰减等一系列问题。从发展旅游角度提出了打造太行山传统村落文化带、分组团打造特色传统村落、完善旅游产业链、加强非遗保护和数字化平台建设等对太行山区域传统村落的整体保护建议。

混凝土结构课程设计存在的问题及对策研究

混凝土结构课程设计包含钢筋混凝土楼盖设计和单层工业厂房设计。通过该课程设计，使学生加深对混凝土结构课程的理解，学会正确使用行业规范、图集等，综合运用所学的专业知识解决实际问题，为毕业设计和毕业后参加工作打下良好的基础。但笔者根据多年的教学实践发现，课程设计的效果并不理想，出现了部分学生无从下手、利用行业规范能力差、工程意识薄弱、课程设计成果质量差等问题，因此对混凝土结构课程设计进行改革势在必行。

跨断层地下管道破坏的数值模拟

应用非线性有限元分析软件ADINA对跨断层地下管道破坏进行数值模拟,考虑管土相互作用,通过比较不同情况下管道的反应特征,发现跨断层地下管道破坏分析中管土摩擦不容忽视,并得出几点有益的结论。

天津大跨椭球形展厅结构方案对比与分析

针对天津某大跨椭球形展厅双向钢拱结构和钢-混凝土组合结构2种方案,对比、分析了两种方案的受力性能、刚度特性、经济指标、碳排放等。结果表明,采用钢-混凝土组合结构进行大跨设计时,可保证与双向钢拱结构相当的受力性能,但刚度、经济指标、碳排放量明显优于双向钢拱结构,是此建筑更适合的选择。