HyperMesh网格划分技术在复杂拱坝建模中的应用

以复杂拱坝为例,通过在HyperMesh中建立几何模型,利用HyperMesh强大的前处理功能系统地研究了模型的形成、几何清理和分区分段3D网格划分等关键问题。特别在划分复杂拱坝边界网格时,利用了多种网格划分技术完成了较高质量的3D网格划分,为复杂拱坝材料分区分段划分高质量网格提供了一种新的思路。结果表明,HyperMesh软件在水工结构模型的修复优化和3D网格划分方面具有效率高和兼容性好的优势。

某大跨网状吊杆拱桥设计与施工方案研究

深圳市深汕合作区某大桥采用230 m主跨网状吊杆拱桥一跨过河设计方案,主桥全宽56 m,主梁采用纵横梁体系钢-混组合梁断面;主拱采用六边形箱形断面,拱轴线按二次抛物线设计,矢跨比为1/5.5,拱高为41.273 m.大桥采用无柔性系杆体系,采取先梁后拱架设工序;结合内河航道无大节段钢梁运输条件、桥址处位于台风高发期的复杂施工条件,提出了主梁采用岸边原位拼装、支架滑移法施工方案,主拱采用拱脚段低位拼装、跨中段整体提升安装方案.该桥的设计理念和施工方案验证了网状吊杆拱桥在市政桥梁中的适用性、可实施性和经济性,相关研究和设计成果为今后同类桥型设计和施工提供借鉴.

网状系杆拱桥异形截面钢箱拱建造线形控制技术

以济南齐鲁黄河大桥为例,网状系杆拱不规则截面钢箱拱桥建造线形控制是一个较为复杂的过程,需从技术准备、拱节段加工、大节段试拼装、桥位安装等阶段重点控制,针对各个阶段主要控制点的研究,制定技术实施方案或作业指导书,严格控制各个工序技术项点或要求,通过项目实践,钢箱拱建造线形满足设计要求,线形顺滑,观感优良。

驷马山河大桥260m网状系杆拱桥总体设计分析

为了明确网状系杆拱桥的力学与经济性能,以驷马山河大桥为例进行分析。该桥结构形式采用260m网状系杆拱,桥梁整体宽度31.08m。主拱为提篮式钢箱拱,内倾角9°,拱肋斜平面矢高为51.28m,矢跨比f/L=1/5。系梁采用平行四边形钢箱梁,为刚性系梁,桥面系采用正交异性钢桥面板,横梁、小纵梁及加劲肋保证整体及局部传力。桥梁采用网状吊杆,系梁纵桥向吊点间距为6m。通过静力计算、稳定分析,验证了该设计方案的合理性以及安全性,可为同类桥型设计提供参考。

局部非协调网格在高拱坝应力分析中的应用

在局部不协调网格界面上,以网格尺度较大单元所包含的界面上的节点作为基本节点,而界面上与网格尺度较小单元相应的节点作为从节点,建立了从节点与基本节点的线性插值关系,从而导出了以基本节点位移作为求解变量的局部非协调网格协调位移解法.该方法应用于地基上复杂结构的受力分析,可使得结构网格较密,而地基网格稀疏,从而达到不失计算精度,提高求解效率的目的.以某拱坝为例,探讨了局部不协调网格的处理方法对计算结果的影响,并验证了所提方法的正确性.

深部软岩巷道锚喷注强化承压拱支护机理及其应用

针对深部软岩巷道围岩总变形量大、收敛速率快、持续变形时间长以及支护系统损毁等矿压显现特点,分析了复杂应力场和高渗透压作用下的变形破坏机制,并结合深部巷道的"应力恢复、围岩增强、固结修复和主动卸压"控制原则,提出了集密集高强锚杆承压拱、厚层钢筋网喷层拱和滞后注浆加固拱于一体的锚喷注强化承压拱支护技术,并阐明其成拱及强化支护的机理。结合现场地质生产条件采用理论计算、数值模拟和工程类比法综合确定试验巷道围岩支护方案,并进行现场应用。现场实践表明,采用锚喷注强化承压拱支护技术后,巷道围岩总体变形量较小,围岩收敛率从扩刷修复前的2.6 mm/d降至0.56 mm/d,且支护系统亦无开裂损毁现象发生,实现了对深井软岩巷道的有效控制。

拱网水力特性研究

拱型网板(简称拱网)是设置在消力池里辅助消能工,它具有良好的水力特性模型试验结果表明,消力池中设置拱网可大大降低消力池的规模文中研究了影响拱网水力特性的3个主要参数:收缩断面的弗劳德数Fr,网板高度h和网距L基于试验结果。

碾压混凝土拱坝温度场计算的浮动网格法

根据碾压混凝土拱坝的施工特点,提出了模拟施工过程计算坝体温度场的三维有限元浮动网格法;根据碾压混凝土的热力学特性,对浮动网格法的可行性和误差进行分析论证;对采用浮动网格法和不采用浮动网格法计算结果进行了对比分析;根据某碾压混凝土拱坝的温度观测资料,对计算成果进行了检验。结果表明:采用三维有限元浮动网格法,既能保证计算精度,又大大提高了计算效率,为碾压混凝土拱坝模拟施工过程进行温度场计算分析提供了有效途径。

三角网格牙颌模型上的牙弓线半自动探测方法

介绍了一种在三维三角网格牙颌模型上半自动探测牙弓线的方法。首先使用三维激光测量系统对牙颌石膏模型进行测量获得数字模型;其次在网格模型上交互拾取4个参照点以确定咬合平面;接着使用顶点法矢和咬合平面作为参考,筛选出初始特征点并拟合出初始牙弓线;以初始牙弓线作为新的参考依据筛选出最终特征点,拟合最终参照点得到最终牙弓线。使用多副牙颌模型对该方法进行了测试,验证了该方法稳定、有效。

海河综合开发新建桥梁结构技术特点

主要介绍海河综合开发新建桥梁工程(大沽桥、奉化桥、蚌埠桥)的桥梁结构形式特点、设计难点以及特殊构造处理措施。

拱坝有限元分析网格剖分方案研究

以某拱坝为例,研究了有限元单元类型、网格数量、自由度数量与能量误差之间的关系。通过比较多种网格剖分方案的计算结果表明,采用高阶单元,拱厚方向采用四层单元,将拱向、梁向的网格单元长比、单元高比控制在0.05左右划分有限元网格,可得到基本稳定的应力结果,用于指导工程计算,也为建立正确合理的拱坝有限元模型提供有效的参考依据。

可实现特殊网格划分的个性化动脉瘤实体模型的构建

目的通过建立一个可以用于有限元分析,可进行分区域网格划分的个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,探索一种能满足特殊网格划分要求的个性化实体模型的建立方法。方法采用逆向工程的思想方法,借助Geomagic和Pro/E软件,以原始STL格式的表面模型为依据,建立了一个个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,并加入理想化支架模型,导入ANSYS有限元分析软件最终完成实体模型的建立和分块。结果建立的有限元模型,可进行针对边界层和支架的分区域网格划分,并完成了一个血流动力学模拟仿真。结论建立的模型基本满足对特定区域网格细划分的需要,可以为支架介入治疗动脉瘤的血流动力学仿真提供基础。所建模型的方法是可行的,可以为将来建立其他类似模型提供参考。

复杂围岩巷道半刚性全封闭复合衬砌支护技术

针对潘三矿西二石门四联络巷至五联络巷段间巷道变形破坏严重、原锚网喷及架棚支护失效问题,通过分析可知该段巷道的变形原因为巷道围岩破碎严重,节理裂隙发育,矿山压力大,构造复杂,埋深相对较大,服务时间长,且受周边开采影响大。基于此,提出在复杂围岩条件下的半刚性全封闭复合衬砌支护方案,充分利用塑性状态硐室围岩自身承载力适当迟缓支护。工程监测表明:巷道50 d后变形趋于稳定,变形速率约0.1 mm/d,围岩压力相对均匀稳定,混凝土和钢筋网架受力都有改善,达到良好支护效果。

用于数值模拟的带支架个性化主动脉弓动脉瘤有限元模型的构建

为了准确地分析动脉瘤壁面切应力及梯度变化,采用逆向工程的思想方法,借助Geomagic和Pro/E软件,以原始STL(stereo lithography)格式的表面模型为依据,建立了一个个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,并在其内部创建理想化支架;利用ANSYS有限元分析软件,最终完成实体模型的建立和分块,并针对边界层和支架进行分区域网格划分.结果表明:所建立的有限元模型可进行血流动力学模拟仿真;模型基本满足对特定区域网格细划分的需要,可以为支架介入治疗动脉瘤的血流动力学仿真提供基础;这种模型建立方法为建立其他类似模型提供了参考.

遂渝线无砟轨道桩-网结构路基及其试验研究

研究目的:为实现无砟轨道铁路路基严格工后沉降的控制,遂渝线无砟轨道综合试验段首次采用了桩-网结构路基方案,其工作机理及其承载特性需要研究。研究方法:采用数值计算分析、离心模型试验、室内循环加载动态模型试验、现场实验等方法对无砟轨道桩-网结构路基承载特性、工作机理进行了系统的试验研究,基于试验研究研究成果,就桩-网结构路基定义、工作原理、设计技术进行了讨论。研究结果:基于试验研究研究成果,初步提出了桩-网结构路基定义、工作原理、设计技术。研究结论:桩-网结构路基具有竖向沉降变形小、变形稳定时间短的突出优点。桩-网结构可用于无砟轨道铁路深厚软弱地基加固、已建土质路堤的加固、无砟轨道道岔区等特殊地基加固。

拱坝破坏分析的自适应算法

本文着重研究拱坝裂纹扩展过程模拟中的有限元分析技术,提出一种高精度和高效率有限元计算的网格动态重新划分策略。在有限元前处理过程中,利用自适应单元把可能破坏的三维单元分为8个和它完全相似的体子单元,把面单元分为4个和它完全相似的面子单元,通过形函数有效地解决自适应剖分过程中的悬点问题,并给出相应的算法和形函数表达式。根据裂缝位置的精度要求,可再次利用自适应单元在细分后的单元基础上再次细分,直至达到工程要求的精度。在有限元计算过程中,通过动态调整荷载步长,使每一荷载步正好有一个单元破坏,从而追踪出拱坝在荷载作用下的破坏位置,实现破坏过程追踪的自适应。最后以某拱坝为例,对裂缝位置和裂缝扩展过程进行了描述。结果表明,本文自适应剖分后的单元规整,计算精度高,稳定性好,可应用于研究拱坝的坝踵应力以及破坏过程研究。

千米深井煤巷底鼓特性及控制研究

针对邢东矿千米深井煤巷底板大变形的控制难题,在总结深井煤巷变形机制及支护机理的基础上,分析-980m水平第一联络巷底板变形失稳的主要原因,并结合现场地质生产条件,提出顶帮"锚网梁索"和底板"U型钢反底拱+底板锚杆+混凝土回填"的联合控制技术,并现场应用。现场实践表明,采用该方案45d后巷道变形趋于平稳,顶板最大下沉量47mm,两帮移近量98mm,底鼓量32mm,解决了-980m水平第一联络巷强烈底鼓的围岩控制难题,并为类似巷道围岩控制提供了技术支撑。

倾斜煤层软岩巷道非对称变形机理分析

倾斜煤层软岩巷道由于围岩破碎和受倾角的影响,地应力比较复杂,其围岩稳定性控制比较困难,利用三维非线性差分程序进行数值计算,并与现场监测结果相互验证,分析得出倾斜煤层软岩巷道破碎围岩非对称变形规律及其形成机理。实施锚(索)网联合支护,利用锚索将破碎岩体与深处稳定岩体承接起来与锚杆共同作用,形成"压缩拱",充分发挥锚网—围岩整体力学效应,控制非对称破坏和变形,提高岩体稳定性。

大断面煤巷锚网索联合支护安全技术研究

结合某大断面巷道(断面面积34.125m2)的现场工程实际,采用自然平衡拱理论计算围岩塑性区破坏深度,并据此设计锚杆索支护相关技术参数。采用FLAC2D数值模拟和现场工程实测等方法验证支护的合理性和科学性,现场工程实测表明:巷道开掘50m后,巷道变形趋于稳定,顶底板累计变形量为114mm,两帮累计移近量为91mm,满足安全生产需求,巷道稳定性较好。

空间网状吊杆系杆拱桥吊杆断裂对结构的力学性能分析

以某宽幅空间网状吊杆钢箱系杆拱桥为研究背景,分析空间网状吊杆系杆拱桥吊杆断裂后的稳定状态下对结构的力学性能影响。通过模拟吊杆断裂后的状态,分析同侧吊杆断裂的数量以及断裂位置对剩余吊杆内力、主梁内力、主拱内力、主梁线形、主拱线形的静力学特性。结果表明,吊杆断裂后,相邻吊杆会发生内力重分布的现象,距离断裂位置越近,受到的影响越大;吊杆断裂后,会在其断裂位置附近出现位移减少的峰值,距离断裂位置越远,对主梁和主拱的线形影响逐渐减小;通过分析单根吊杆断裂和2根吊杆断裂可知,吊杆断裂后对主梁和主拱影响最大的位置为拱脚位置和跨中位置。