燃气爆炸荷载作用下钢筋混凝土板抗爆性能数值模拟

为了研究不同燃气爆炸荷载下混凝土板的动态响应特点,本文通过已有文献中的钢筋混凝土板抗爆试验,利用LS-DYNA有限元软件建立数值模型并验证其可靠性。然后,在混凝土板面施加不同峰值的简化三角燃气荷载,研究混凝土板在燃气荷载作用下的位移、速度、加速度等。结果表明:试验用钢筋混凝土板的最大位移和振动都出现在板跨中位置,且随着荷载峰值的增大而增大;当荷载峰值超过20 kPa时,随着作用在混凝土板上荷载量值的增加,结构的刚度受到削弱,在受迫振动阶段结构振动加速度的特性会发生变化,出现高频振荡;高频振荡开始时间随着燃气爆炸荷载峰值的提高而提前;当荷载结束后,混凝土板进入自由振动阶段,板的振动周期受残余刚度的影响,随着荷载峰值的提高而增大。

结构空间约束对钢筋混凝土梁受弯性能的影响

为探究结构空间约束对框架结构屈服机制的影响,借助多尺度数值方法,建立了具有不同边界条件的钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁模型.定量分析了端部约束及添加现浇楼板对RC框架梁刚度和受弯承载力,即试件所能承受的最大弯矩的影响,揭示了端部约束及现浇楼板对RC梁弯曲机制的影响机理.此外,对各国规范计算的受弯承载力进行对比分析.结果表明,结构空间约束会影响RC框架梁的破坏形态.固支梁的刚度和受弯承载力显著高于简支梁,固支梁的受弯承载力和刚度最高可达简支梁的3.06倍和4.10倍.添加现浇楼板可显著提高梁的受弯承载力与刚度.各国规范可准确地计算简支梁的受弯承载力.然而,计算的固支梁及楼盖梁的受弯承载力极其保守,剪跨比为5.0的固支加板梁的受弯承载力模拟值分别是中国、美国和加拿大规范值的6.25倍、6.76倍和6.06倍.

阜溧高速软基区现浇混凝土曲线梁线形控制

软基区域的现浇混凝土曲线梁在施工时面临着地基承载力弱、不可控因素多、成桥线形控制难度大等问题。以阜溧高速公路大纵湖互通C匝道桥现浇混凝土曲线梁工程为依托,提出了桥梁施工区域软基的加固措施,采用有限元软件Midas Civil建立了曲线梁模型,分析了曲线梁竖向和径向位移的变化规律和影响因素,提出了曲线梁线形控制的施工措施。结果表明:收缩徐变、预应力、恒载引起的预应力连续箱梁最大挠度值分别为2、13、12.5 mm,在混凝土弹性模量、容重和预应力改变时,预应力改变对挠度影响最大;曲线梁平面径向位移对温度作用较敏感,系统升温引起的径向位移达到了14.11 mm。对箱梁开展监测,结果表明该混凝土箱梁高程偏差满足规范要求,且监测结果与有限元模拟值较吻合,研究结果可为类似工程提供借鉴。

基于BIM的某混凝土重力坝通仓浇筑排序优化研究

混凝土重力坝施工受诸多因素的影响,仓面的合理安排对总工期影响非常大。为寻求复杂约束条件下的最优工期,将BIM技术和希尔排序联合应用于大坝仓面计划可视化模拟中。构建大坝BIM模型,对其进行分层,建立以分层坝块排序为变量,以浇筑强度、坚向浇筑间歇时间、横向浇筑间歇时间、最大相邻高差、度汛规则等为约束条件,应用希尔排序求解该多约束条件下仓面浇筑方案的最优解,并利用RevitAPI接口,基于.Net框架和C#语言开发计算机程序,实现仓面优化排序过程的可视化仿真。工程应用表明,程序能快速得到不同约束条件下仓面最优的排序和总工期,成果对机械配备等具有指导意义,可推广至类似工程中使用。

刚性基础下现浇X形桩复合地基桩-土应力比分析

桩土应力比是反映复合地基承载特性的重要参数之一,可反映复合地基的荷载传递和变形机制。做为一种新型桩,目前尚未得出统一的计算X形桩复合地基桩土应力比的公式。沉淀池、滤池等构筑物是典型的具有混凝土底板(刚性基础)的结构,刚性基础下桩复合地基的承载性能有别于柔性基础。故结合南京桥北污水处理厂地基处理工程做现场静载荷试验,应用有限元软件ABAQUS建立刚性荷载板下现浇X形混凝土桩复合地基的模型,模拟不同桩身弹性模量、桩周土压缩模量、桩长、褥垫层厚度和压缩模量等参数下现浇X形混凝土桩复合地基的桩土应力比,结果表明,桩身或褥垫层模量增大、桩周土体模量减小、褥垫层厚度减小、桩长等增加都能使桩土应力比增大;现浇X形桩复合地基桩土应力比理想值为20～25,此时桩身模量取10～20 GPa,碎石褥垫层的厚度为20～40 cm,模量为30～45 MPa。

太阳辐射下碾压混凝土仓面温度仿真计算

碾压混凝土施工的仓面很大,混凝土暴露时间长,受太阳辐射的影响严重。模拟了4个3 m厚混凝土块的施工过程。就不同水泥品种,不同日际气温变化类型,不同浇筑季节,不同层间间歇时间,不同入仓温度等条件下的混凝土表面点与内部点温度过程进行了仿真计算。结果表明:日际气温变化类型与水泥水化热类型,不会干扰太阳辐射对碾压混凝土温度过程的影响;太阳辐射对混凝土的影响,主要随着混凝土层间间歇时间与浇筑季节的变化而变化。对于典型的层间间歇时间与浇筑季节,建立了入仓温度和浇筑温度的相关关系,提出了混凝土入仓温度降温有效率的概念。

大体积混凝土底板预埋钢管施工的仿真分析

大体积混凝土结构裂缝的产生主要是由水泥水化热引起的温度应力和温度变形引起的。分层浇筑施工具有较好的降温效果,而在分层浇筑之前预埋呈一定形状布置的垂直钢管则具有更好的降温效果。采用ANSYS有限元软件分别模拟某大体积混凝土底板在施工期预埋垂直钢管与不预埋垂直钢管的分层浇筑过程,并将这两种工况下的温度场和温度应力场进行比较,得出了预埋呈梅花形布置垂直钢管的具体降温效果,为相关大体积混凝土施工温度裂缝控制提供参考。

三峡工程水电站厂坝间压力钢管取消伸缩节研究

为论证三峡水电站厂坝间压力钢管取消伸缩节的可行性,本文在左岸岸坡和河床部位各选取一台机组为研究对象,将大坝、厂房和压力钢管作为整体进行模拟厂房混凝土施工过程的三维有限元仿真计算,重点分析了不同季节合拢情况下用以代替厂坝间压力钢管伸缩节的10m长度垫层管的变形和应力,并对若干影响因素进行了敏感性分析。结果表明,岸坡坝段可以取消伸缩节,而河床坝段取消伸缩节是有条件的;夏季合拢比冬季合拢对垫层管应力有利。

混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真方法的研究

针对混凝土泵车臂架布料机构特点,对其进行了折叠方式分析,研究了臂架布料杆倍角运动机构,实现了布料机构位姿仿真,给出了包络图形成机制·

龙滩重力坝三维仿真与劈头裂缝问题研究

龙滩重力坝通航坝段坝轴向长度达88m,下部设2条横缝,无纵缝,不进行接缝灌浆前的二期冷却,坝内温度下降极慢,因此上游面坝轴向应力很大,极易产生劈头裂缝。作者对该坝段施工过程进行了多种工况的温度场与应力场的三维仿真计算。计算结果表明,即使采取了一系列综合温控措施,无保温时,在年变化气温影响下,冬季仍会在上游表面引起2 0～2 2MPa的坝轴向拉应力,寒潮引起的拉应力在3 0MPa以上,二者叠加,可达5 0MPa以上,足以引起表面裂缝,蓄水后会扩展为较深的劈头裂缝。仿真结果表明,用4～5cm厚的苯板贴在上游表面,可将上游表面的拉应力控制在1 6MPa以内,有效地防止表面裂缝的产生,并因此而避免劈头裂缝的产生。

混凝土现浇板早期裂缝影响因素分析

为研究混凝土现浇板早期开裂机理与防裂措施,运用有限元软件ANSYS对混凝土现浇板的早期温度场、湿度场及应力场进行数值模拟,并对早期裂缝形成的影响因素进行参数分析。结果表明,温度沿现浇板厚度方向呈非线性分布,现浇板表面的温升幅度小于内部的。现浇板表面湿度减小较快,导致内外干缩变形不一致。板角部位是现浇板应力最大的区域,向区格中心方向逐渐降低。干缩应力是现浇板早期开裂的主导因素,应严格保证养护时间和养护条件。适当增大板厚可以提高现浇板刚度,采用跨度比约为3及区格尺寸较小的现浇板,对于防止板角裂缝有利。

溪洛渡水电站混凝土双曲拱坝施工进度设计

溪洛渡水电站混凝土双曲拱坝是控制工程发电工期的关键项目,其施工进度与基础处理、大坝混凝土施工方案、坝体接缝灌浆和导流规划密切相关,且直接影响大坝蓄水时间,进而影响工程第一批机组投产发电时间。本文通过对大坝混凝土施工模拟计算研究,确定了合理的大坝施工进度。

塑料套管混凝土桩低应变瞬态波传播特性研究

介绍了低应变反射波法检测桩身结构完整性的基本原理,并对塑料套管混凝土桩(TC桩)的桩身完整性进行了现场检测。通过有限元模拟实际工程中的各种情况,研究了TC桩低应变瞬态波传播特性以及激振设备的合理选择。根据有限元计算结果,对TC桩采用低应变的现场测试进行了改进,提出TC桩低应变检测时注意的问题及改进措施。

地下连续墙施工力学性状数值分析

为探讨地下连续墙施工过程中槽壁周围土体的受力与变形机理,采用FLAC3D分析地下连续墙泥浆护壁成槽与混凝土浇筑及硬化全过程的力学性状,探讨槽壁加固、混凝土导墙、刚性地坪及侧边已有墙体等施工因素对槽壁侧向变形和地面沉降的影响。计算结果表明,成槽开挖阶段槽壁具有明显的侧向卸荷效应,混凝土浇筑会产生一定应力补偿;对上海地区幅宽超过5 m的槽段,水平土拱效应几乎可以忽略;槽壁加固对浅层土体的变形约束比对深层土体明显,导墙及刚性地坪仅能约束槽口附近土体的变形;由于水平土拱效应较弱,已有墙体对土体变形的控制效果不明显。

碾压混凝土重力坝有保温层的温控计算

为降低温度荷载对大坝施工质量的影响,选取碾压混凝土重力坝引水坝段作为典型坝段,采用三维有限元软件仿真模拟大坝的施工过程,重点分析了施工期采取控制浇筑温度、在上、下游坝面和长间歇仓面布置聚苯乙烯泡沫塑料保温层等温控措施对坝体温度场及应力场的影响。结果表明:采用这些温控措施能够降低垫层处新、老混凝土的温差及冬季坝体的内外温差,减小坝体的主拉应力。

计算机模拟跳块优化技术在三峡二期大坝浇筑施工中的应用

以长江三峡二期工程大坝混凝土浇筑施工为对象 ,采用先进的计算机模拟仿真技术和系统工程的模拟方法模拟混凝土浇筑施工的过程 ,研究了多种施工方案以及在施工过程中制约和影响大坝施工的各种因素对工程施工的影响程度 ,提出了混凝土浇筑量与工程形象面貌并重的施工方法 ,为业主制定较优的施工进度计划。

新型加筋格宾挡土墙性能分析

通过对某高等级公路易失稳段所开发的一种新型加筋格宾挡土墙进行监测及数值分析,研究墙体侧向变形、竖向变形、基底应力及应变增量的分布规律。结果表明:墙体侧向变形总体呈“勺型”分布,墙体中下部变形小,变形主要分布在上部;随着荷载强度的增加,竖向变形也相应增大;基底应力分布不同于一般的柔性基础及刚性基础,总体由墙趾处向墙踵部位呈曲线分布;荷载强度在增加后,影响区域剪应变增量整体向右上方发展,并愈发集中,潜在滑动面位置基本稳定,并大致分布在0.3 H分界线附近;随着荷载强度的增加,水平加筋系统的应变增量明显加大,总体朝着墙后填土方向发展,并随着设置高度的增加而增大;研究成果可为新型加筋格宾挡土墙设计及施工提供参考。

窄长基坑开挖围护结构选型对土体变形规律影响研究及施工措施要求分析

为研究基坑开挖过程中岩土体的变形情况,以浙江绍兴某项目基坑支护为例,综合考虑了各方面因素并进行了多种围护方案的比选,最终采用钻孔灌注桩结合现浇钢筋混凝土支撑、水泥搅拌桩止水止土的支护形式,并采用有限元软件建立了二维有限元数值计算模型,对基坑开挖和支护过程中的变形和受力进行了数值模拟。研究结果表明:基坑围护结构的水平位移随深度变化为两边大中间小的趋势,而最大水平位移一般出现在基坑中下部的位置;将有限元软件计算所得的岩土体的竖向位移和围护结构的水平位移的有限元模拟值与监测值进行对比分析,发现数值模拟结果与监测数据基本吻合,说明所建立的模型正确。基坑施工工程应采取合理的土方开挖及钢筋混凝土支撑拆除的施工措施,以指导施工。研究对于其他项目的深基坑土方开挖、支护结构位移及应力变化等问题具有借鉴意义。

基于ANSYS的混凝土随机骨料生成方法与细观破坏数值模拟

为了研究混凝土骨料的细观破坏情况,提出了一种基于ANSYS的细密网格构筑任意形状骨料的方法。这种算法采用单元编号来控制颗粒投放过程,不仅生成骨料速度快,而且在骨料投放上更具有先网格划分后随机投放的优越性,尤其可以避免骨料重叠性判断运算中的重复性计算。利用这种算法对三级配混凝土骨料颗粒生成进行模拟,验证了该算法模拟颗粒形状和投放效率的可行性,且生成颗粒的效果与真实混凝土接近。通过对碎石混凝土、无骨料混凝土和轻骨料混凝土进行单轴压缩破坏过程的模拟分析,揭示了它们破坏的共性特征和个性差异,为深入开展此类材料的研究提供了参考。

内置保温系统应用于被动式超低能耗建筑模拟分析

目前我国采用内置保温系统建造的被动式超低能耗建筑案例较少,且没有系统性分析其应用特点,通过实验方式验证了传热仿真具有较高的精度,并在此仿真模型基础上对河北省发布实施的4种内置保温系统进行传热仿真,分析其传热特性并确定了4种内置保温系统的系统修正系数,同时对图集2保温系统构造应用于被动式超低能耗建筑中各热桥节点部分进行仿真计算,确定典型住宅建筑附加传热量及附加传热系数。在上述计算和分析基础上,采用DeST软件分析图集2构造应用于河北省三大气候区建筑能耗情况,并确定了内置保温系统应用于被动式超低能耗建筑的外墙传热系数和挑板末端隔热措施,为后续内置保温系统应用于被动式超低能耗建筑的工程设计提供参考。