用余能原理求解非线性静不定结构的支承反力

根据余能原理,结构的余能对任一外力的偏导数,等于外力作用点沿该力方向位移。由于非线性静不定结构支承处的支承反力方向位移为零或转角为零,可直接把结构的余能对外力求一阶偏导数来求支承反力,克服了有关文献采用广义变分原理求非线性静不定结构支承反力时,存在增加计算量的不足。算例分析表明,采用本方法计算的支承反力与相关文献结果一致,梁截面曲率正负号判定对支承反力计算有着较大的影响。

含约束围岩有限层法在隧道施工地面沉降分析的应用

严格控制地面沉降是保障隧道施工安全的关键措施。为了更加精准预测地面沉降,采用超级有限层元模拟复合地层围岩;增加内部约束模拟隧道衬砌,建立含约束围岩有限层法。通过工程实例应用获得结论:不同地层组段围岩隧道的地面沉降值与贯入度存在相关性,可根据拟合公式进行沉降预测,效果良好。如果不考虑贯入度,也可将含约束围岩有限层法直接应用于砂质黏土层围岩的地面沉降计算,预测精准度高。地面沉降理论计算的分布特征与实测数据的一致性表明含约束围岩有限层法的可靠性和适应性。

基于弱有限元法的渗流分析

在坝、闸和堤防等水工建筑物的设计和运行管理中,渗流计算占有非常重要的地位。目前渗流分析的方法以一般有限元方法为主。在渗流分析时往往希望通过加密网格来追求更高精度的数值结果,但是由于一般有限元法属于协调有限元方法,它不适合处理混合剖分网格,加密网格容易导致计算格式不稳定、计算结果不收敛。而弱有限元方法是一种非协调有限元方法,用弱函数的弱梯度算子替代一般有限元方法变分式中的经典梯度算子,并在变分式中增加稳定子项,保证了计算格式的绝对稳定性,并且它适用于混合网格。对于同一剖分网格,弱有限元法的总体代数方程组的自由度远远比一般有限元方法的要大很多,为了降低弱有限元法的自由度,探讨根据弱有限元方法适用于混合剖分网格的特点,采用有针对性的混合剖分网格,运用弱有限元法求解渗流自由面和进行有防渗帷幕的闸基渗流分析,数值结果表明弱有限元方法能灵活处理混合剖分网格,并且计算结果具有高精度。

基于曲率模态差的隐框玻璃幕墙结构胶损伤识别研究

鉴于应用曲率模态的隐框玻璃幕墙结构胶损伤识别研究较少,提出以隐框玻璃幕墙面板单块试件为研究对象,针对四边不同脱胶损伤进行模态试验并获取模态参数,通过模态分析获取模态振型,采用中心差分法获得曲率模态差,并利用Matlab进行绘图,针对不同工况损伤进行了一阶曲率模态分析。分析结果表明,结构胶脱胶损伤处的玻璃面板模态振型相比未损失时振幅发生起伏,但很难直接用于判断损伤位置,但损伤处曲率模态差值变化显著,采用曲率模态差法可以对损伤位置进行准确判定。

玉米芯骨料生态混凝土的物理和力学性能

基于多源固废开发玉米芯骨料生态混凝土,并对其物理和力学性能进行试验研究.结果表明:当玉米芯吸水量为其吸水率的80%时,生态混凝土强度最高,玉米芯中的水分可对水泥起到内养护作用;当玉米芯的体积分数为30%~50%时,生态混凝土的干密度为1200~1550kg·m^(-3)、抗压强度为2.0~5.7MPa、抗折强度为0.21~1.00MPa、收缩应变为380×10^(-6)~590×10^(-6);生态混凝土的弯曲分为弹性阶段、裂缝产生、裂缝扩展和破坏4个阶段,玉米芯颗粒在其中起到桥联作用,可约束裂缝的产生和扩展,所得生态混凝土的弯曲韧性为0.86-3.78 kN·mm.

《钢结构基本原理》教学过程中《材料力学》基本概念的过渡

《材料力学》课程是《钢结构基本原理》课程的先修课程之一,二者联系紧密,《钢结构基本原理》教学过程中应注重《材料力学》基本概念的过渡。从全部焊缝有效截面对中和轴的抗弯截面模量、双角钢组合T形截面对x轴的回转半径、双肢格构式构件对虚轴的惯性矩三个方面介绍了材料力学截面几何性质的过渡;从轴心受力构件的强度条件、梁的强度条件介绍了强度计算公式的过渡;从梁的刚度介绍了刚度计算公式的过渡;从轴心受压构件的整体稳定介绍了稳定计算公式的过渡;从复杂应力作用下钢材的屈服条件、梁在复杂应力作用下的折算应力强度介绍了材料力学第四强度理论的过渡。使学生厘清钢结构课程与力学课程基本概念的脉络关系,以期提高《钢结构基本原理》课程的教学效果与教学质量。

历史城镇传统砖木民居室内热舒适性研究

为了研究历史城镇传统砖木民居在极端冷热环境暴露下室内热舒适性状况,本研究选取道口镇顺河北街典型的砖木民居为对象,对冬夏两季室内外温度、相对湿度、风速、平均热辐射(MRT)等热环境参数进行共计约8个月的实时监测,同时基于节气划分的方式选取冬夏两季多个典型日进行分析,定量揭示民居室内微环境变化规律,最后采用预计适应性平均热感觉指标APMV进行评价,进而说明冬夏两季室内热舒适性变化情况。

邻近古建筑群的深基坑支护分析与变形控制

随着老城区地下空间开发力度的加大,如何有效保护基坑周边古建筑的安全是深基坑支护工程亟须考虑的问题。以某邻近既有古建筑的深基坑工程为例,通过数值模拟与现场监测相结合的方式,对深基坑开挖全过程进行有限元模拟分析,结果表明周边密布古建筑的基坑工程采用咬合灌注桩及1道钢筋混凝土内支撑进行支护可有效控制基坑支护结构变形,并有效保护周边古建筑的安全。

被动窗铝合金型材力热集成结构优化设计

结合响应面分析法和遗传优化算法对被动式门窗中梃型材开展了力热集成优化设计。针对典型被动窗中梃型材,构建了用于力学和热力学性能分析的精细化有限元模型,利用BBD响应面分析法给出了断面结构参数与型材应力、变形和导热系数的显式数学关系,并考察了结构参数对力学和热力学性能指标的影响规律。以型材断面结构参数作为设计变量,降低型材重量为优化目标,满足结构强度条件、刚度条件和隔热条件为约束条件,构建了型材优化设计数学模型,通过遗传算法对优化模型进行了寻优计算。对某型材开展的力热集成优化设计结果表明,所提出的优化设计方法具有良好的优化效果。

多体系统动力学时程积分算法研究进展

发展精确且稳定的多体系统动力学计算方法一直是研究者们努力的方向。时程积分法已经有数十年的发展历程,这种算法的核心思想是将结构模型的运动过程在时间域上离散,在每个时间步内进行积分,逐步计算出结构的完整运动轨迹。其中,能量守恒时程积分法有精度高,稳定性好等优点,具有较大的应用潜力。通过对时程积分法相关文献的分析与总结,介绍了该算法的基本原理和发展现状。最后对该算法的后续研究提出展望。

多工况施工条件下基坑群变形特性分析

多个基坑近邻施工越来越常见,彼此间不同施工工况对变形影响较大。以武汉市地铁青菱站近邻基坑群工程为例,针对不同开挖顺序对基坑群变形影响问题,采用数值模拟的方法对不同基坑围护结构深层位移和基坑周边土体沉降的变形特性进行了分析。研究结果表明:在基坑群开挖过程中,基坑坑间土体沉降叠加效应受坑间距影响较大;不同开挖顺序对基坑外边侧围护结构变形和周边土体沉降影响不大,但对基坑内边侧围护结构变形有一定影响。3个基坑同时开挖基坑内边侧围护结构位移量最大,基坑依次顺序开挖位移量最小,先开挖2个基坑再开挖另一个基坑位移量位于二者之间。相关结论可为基坑群开挖顺序的设计提供参考。

昆明某软土深基坑支护施工方案设计

以昆明西山区万达城A2–2深基坑项目为依托,对基坑支护结构设计方案、施工工艺、质量控制要求及土方开挖方案进行研究,确保基坑顺利施工。在详细勘察的基础上,将深基坑划分为6个剖面分区,所有剖面均采用“支护旋挖桩+锚索”支护体系,部分剖面进行局部放坡。通过研判基坑支护施工设计,基坑及周边环境的安全稳定,设计施工方案切实可行。该设计方案支护效果良好、施工工艺简单、成本适中、方案性价比较高、应用性较强,可以为此类基坑支护项目提供借鉴。

无界域问题的数值流形法

数值流形法自被提出以来,在结构分析、渗流分析、裂纹扩展等多个方面都取得了众多应用。但这些问题的计算区域大多是有限区域,即所谓的内问题。对于地下和地表结构、波传导等一系列问题,需要考虑场变量在远场的行为,该类问题被称为无界域问题或外问题。基于数值流形法,构造了适用于无界域问题的有限元覆盖及其权函数,根据所求场变量在无穷处的渐进性质来构造局部逼近,以此反映解在趋于无限时的行为。不同于有限单元法中无限单元的形函数,本方法中权函数仅需满足单位分解,局部逼近反映场变量在片上的局部性质,这使得对场变量的逼近更加合理。经算例验证,结果表明:该方法构造方式合理,能够使用较少的计算单元,获得准确的计算结果。

某尾矿库渗流及动静力稳定性研究

尾矿坝与水库水工坝不同,其施工过程也是矿山企业的生产过程,所以渗流作用、动静力对坝体稳定性的影响具有特殊性。文中为了清楚反映计算分析剖面与尾矿库工程的位置关系,建立了尾矿库的三维地质及三维渗流场模型,通过野外特征、原位测试、室内常规试验、直剪试验、静三轴试验等多种手段获取各土层物理力学性质指标,确定坝坡稳定计算所需的计算参数,进行渗流及动静力稳定性分析。研究结果表明,最终坝高洪水运行工况浸润线最小埋深满足要求,浸润线不会从坝面上溢出,不会产生管涌和流土等现象;采用瑞典圆弧法对坝体稳定性进行计算分析,现状坝高及最终坝高剖面的坝坡稳定最小安全系数均能满足规范要求,但是坝体在地震运行工况下富余度不大。

单桩竖向极限承载力不确定性分析

单桩竖向极限承载力是结构稳定性的基础,因此,极限承载力检测准确性是结构安全的保障。文中结合实例,论述了慢速维持荷载法缓变型承载力检测方式,结合实测Q-s和s-lgt曲线,给出了单桩基础的极限承载力结果。针对慢速法缓变型承载力检测方法的不确定性,给出了该检测方法误差公式,结合Q-s曲线斜率分布给出了不同承载力结果误差。该方法对单桩竖向极限承载力结果可靠性评估提供了参考。

分时控制供热量房间的温度变化研究

围护结构的热平衡方程是计算供热热负荷的基本方法之一,墙体和空气之间的对流换热在某一时刻也会达到热平衡。通过上述2种方法建立热平衡方程式,构造了室外温度、暖气的散热量与房间各个时刻温度之间的联系。通过此数学方程式,可根据室外空气温度和散热器的供热量计算得出一天内每个小时的室内平均温度。同时,通过分时段对房间供热量进行控制发现,只要开闭阀门的时间控制在合理范围,就不会导致室温温度急剧变化。

基于多点动位移同步监测的铰缝损伤状态评估

装配式空心板梁是中小跨径桥梁上部结构常用的一种结构形式,铰缝是各空心板梁协同工作的保障,当铰缝严重损坏甚至失效时可能造成单板受力。铰缝损伤是桥梁运营的重大安全隐患,如何判别空心板梁铰缝的技术状况至关重要。基于此提出一种基于多点挠度同步监测的相关系数指标评估铰缝损伤状态的方法。

土的直接剪切试验与影响因素分析

直剪试验是确定土体抗剪强度常用的试验方法。通过直剪试验,可以测得内摩擦角和黏聚力,然后根据库仑公式得到抗剪强度。直剪仪结构简单,操作方便,因此在工程中得到广泛应用,但也存在一些缺点。文中针对土的直接剪切试验与影响因素展开了一系列探讨,以供参考。

钢管混凝土双连拱桥保护性拆除风险评估与控制措施研究

以某汉江大桥为工程背景,从初始安全度调查、结构计算和施工监控等多个角度对钢管混凝土双连拱桥保护性拆除过程安全风险进行分析,并针对拆除过程拱顶打开、拱肋节段拆除、扣索、风缆及水平索拆除等关键步骤施工风险高、难度大的特点,提出了拱顶增加临时锁扣构造、零应力状态控制法和位移循环放张法三大控制措施。实践证明,该桥保护性拆除风险评估精准合理,提出的控制措施适用,对该桥的顺利拆除提供了技术保障,同时也可为今后类似桥梁的拆除提供参考。

通过模型试验评估支撑开挖场地附近的地面和建筑物沉降

基坑支护难免会造成相邻地面的变形和支护墙体相邻建筑物的沉降,开挖面横向移动地基土刚度降低,建筑物会产生附加沉降。针对量化建筑物的附加沉降量进行了模型试验,以确定改变建筑物的埋深和基坑距离对结构产生附加沉降量的影响。结果表明,地面上有建筑物的沉降量比地面上没有建筑物的沉降量高出5倍。当建筑物嵌入地面,附加沉降会降低,如果建筑物嵌入深度超过开挖深度的一半,建筑物的附加沉降便可以忽略不计。为了估测开挖基坑附近的建筑物需要的土壤加固区范围进行了补充模型试验,当建筑物重心位于开挖影响区时,应进行土壤加固以减少建筑物沉降的结论,调整建筑物与支护墙体的距离,使其与开挖深度相当,并以此确定土壤加固区的范围。