用于夹层梁静动力及屈曲分析的新型组合结构单元

推导出新型组合结构单元,用于考虑界面滑移的3层部分作用夹层组合梁的静动力及屈曲特性分析.基于铁木辛柯梁理论,建立考虑夹层梁部分作用效应的能量原理.针对其受力特性,在节点位移、横截面转角和界面滑移插值时均采用含内部自由度的高阶插值函数,以解决含界面有限元数值分析中常遇到的“滑移锁定”现象.通过变分原理得到夹层梁的刚度矩阵、质量矩阵以及几何刚度矩阵的显示表达式.基于MATLAB编译相应夹层结构的有限元程序并验证其准确性.对不同截面3层夹层组合梁进行不同荷载条件和边界条件下的静动力及屈曲特性分析,并探讨不同夹层组合梁跨高比和不同界面抗剪连接刚度下的计算结果及其误差的变化规律.所推导的显示表达式新型组合结构单元计算效率高,并便于推广应用于其他有限元程序或商业软件子程序中.

小山口水电站砂砾石面板坝三维静、动力有限元计算分析

鉴于小山口水电站为软岩基础,坝体较长,且混合坝接头部位非常复杂。为了解决该坝体面临的变形控制难、坝体抗震等级高等设计难题,结合砂砾石面板坝结构、坝壳料设计,通过构建三维有限元模型,该模型包括坝体、泥岩和沙质泥岩基础组成。在静力本构分析中,采用了非线性邓肯E-B模型,而在动力本构分析中,则使用了等效线性粘弹性模型。通过这个模型,对坝体的应力和变形进行了全面系统的研究和分析,同时对坝体的抗震性能和抗震稳定性进行了验证。结果表明,在各种工况下坝体所表现出的变形规律合理。同时在混凝土面板最大拉应力和压应力都符合所采用混凝土材料的允许应力要求,坝体的抗震性能和抗震稳定性满足规范要求。

玻烈河水库面板堆石坝三维静动力有限元分析

【目的】研究地震作用下堆石坝应力变形规律,为面板堆石坝抗震设计提供依据。【方法】结合玻烈河水库面板堆石坝结构特性和材料特性,开展三维静动力有限元分析。采用邓肯-张E-B模型描述堆石体静力特性,以及等效非线性黏弹性模型描述堆石体动力特性。【结果】静力计算结果表明,蓄水期坝体的最大垂直位移是最大坝高的0.45%,坝体最大应力在合理范围内。动力计算结果表明,加速度响应坝体顺河向、横河向、垂直方向均较强烈。永久沉降约为坝高的0.33%,坝体整体稳定。【结论】分析结果表明,玻烈河水库面板堆石坝设计满足规范要求,设计合理。

龙潭河水库工程土石坝静动力分析与应力变形研究

以龙潭河水库工程为对象,对土石坝的静动力分析和应力变形进行探索。首先构建DuncanChangE-B计算模型,再利用三轴试验计算模型所需的参数,然后再结合三维有限元计算方法 ,分析龙潭河水库土石坝和地基的位移和应力分布。并探讨地震荷载下土石坝的加速度、剪应变和残余变形的分布规律。结果显示,竣工期上下坝坝体最大沉降值分别为2.45 cm和2.63 cm,处于合理范围,不会产生危害。固结后,最大沉降约为2.70 m。而在地震动力响应分析中,坝顶、坝中、坝基三个节点的加速度分别为-13.9 m/s^(2)、-3.6 m/s^(2)、-0.8 m/s^(2)。地震后,上、下游侧水平向残余变形最大值分别约为1.28 m和1.19 m。

软岩地基进水塔结构静动力三维有限元分析

某水利工程泄洪洞进水塔为直立的悬臂结构,在多种荷载作用下其稳定性和结构安全相对较差。采用有限元方法,计算塔身在静动力状况下的抗倾、抗滑稳定情况及塔身各部位的应力分布,对其进行稳定及结构应力分析研究。结果显示,该工程进水塔结构设计合理,有良好的稳定性和安全性,可为进水塔的设计及类似工程建设提供参考依据。

达尔乌拉铁矿尾矿库三维有限元静动力分析

尾矿库的生产安全事故不仅会造成资源流失、人民生命和财产受损,也会对库区周边环境造成重金属污染,破坏生态环境。以青海省都兰县达尔乌拉铁矿尾矿库为研究对象,运用三维非线性有限元法对该尾矿库进行三维有限元静动力分析,通过对尾矿库初期坝(坝顶标高为4010 m)和后期堆积坝(坝顶标高分别为4070 m和4100 m)在正常运行水位和地震作用工况下的位移变形和应力分布情况进行分析,探讨了该尾矿库变形和应力变化规律。结果表明:正常运行水位工况下,该尾矿库均能保持稳定;地震工况下,尾矿库仅在坝顶附近发生局部变形,地震液化区域较小,满足工程要求,不会对库区下游人民生命及财产安全和生态环境造成威胁。

基于有限元模型沥青混凝土心墙坝静动力分析

浇筑式混凝土心墙坝相比于其他的心墙坝具有很大的优势,因此广泛应用于各个工程中。基于此,文章以新疆的某浇筑式混凝土心墙坝为例,采用ADINA软件和动力计算程序分析其静动力的变化情况,以探究浇筑式混凝土心墙坝静动力变化特点,并评价心墙坝的抗震能力,探讨心墙最适宜厚度的覆盖层。

沥青混凝土心墙坝三维有限元静动力分析

针对沥青混凝土心墙均质坝,运用非线性三维有限元法进行静动力分析.对大坝填筑与蓄水阶段分别进行模拟,并计算了沥青混凝土心墙坝动力响应,分析了坝高、动剪切模量、地震峰值加速度及地震波对心墙最大动剪应变的影响,总结了心墙应力与变形、动剪应变分布规律.结果表明:静力状态下,尤其是满蓄期,应重点关注心墙坝肩处、顶部和底部区域,且高心墙处于更不利的应力与变形状态.地震作用下,动剪应变最大值发生在河谷中央心墙顶部区域,但动剪应变幅值较小,一般不超过0.5%.

基于三维非连续接触模型的管片接头静动力特性分析

基于非线性接触理论,考虑盾构隧道结构的非连续性,模拟管片接头结构和管片衬砌与围岩及道床之间的相互作用,建立了道床–管片–围岩的三维非连续接触模型,对盾构隧道管片接头在围岩静压、列车动载作用下的受力与变形进行了深入分析。研究结果表明,围岩静压下拱顶和隧底处的纵向接头部分向内张开,两侧拱腰处的接头部分向外张开,拱顶处的封顶块与邻接块错台较大,拱腰接头受压明显,拱顶接头受压最小,各环管片拱顶处的螺栓轴力最大,隧底处的其次,拱腰处的接头螺栓轴力最小,旋转了一定拼装角度后位于拱肩上部的接头螺栓,其剪力最大;列车动载作用下管片接头的张开错台、混凝土应力以及接头螺栓的内力均在动载施加初期迅速增加,然后明显减小,而后产生波动,其中浅埋地铁隧道拱顶接头的动力响应较隧底接头明显,螺栓剪力在列车动载作用下较螺栓轴力增加的多。

U形渡槽结构静动力分析

总结了渡槽结构分析方面的新进展,认为全面评价渡槽结构的静、动力特性应综合考虑槽内水体与槽壁的动力相互作用,桩、土和桩与结构的动力相互作用问题。提出了合理确定地震动参数的途径。以南水北调中线穿黄U形渡槽为例,进行分析研究,得出了可供工程单位参考应用的有益结论:渡槽槽身的静动位移和应力均在允许范围内,渡槽地基系统的主要受力部位在桩顶部,桩顶部为控制断面,应合理配筋。

利用ANSYS瞬态分析直接进行结构静-动力分析的一种方法

有限元软件ANSYS中,对同时考虑静力效应和动力效应的大型结构静-动力分析问题,传统的工况组合方法比较复杂,且难以直接获取某一时刻下有限元模型的单元应力。通过对ANSYS静态分析和瞬态分析原理的研究,表明瞬态分析时设置积分时间步长及相关参数后,可在瞬态分析中完成静力问题的求解。将该结论应用于结构静-动力分析中,实现了单独在瞬态分析中直接求解结构在静力荷载与动力荷载同时作用下的响应。数值算例验证了该方法的精度及稳定性。结果表明该方法可以方便地应用于结构静-动力分析中。

深埋地下结构静动力耦合响应分析的边界条件设置方法

针对深埋地下结构的荷载环境特点,提出了深埋地下结构静动力耦合计算过程中边界条件的合理设置方法。该方法通过构建边界上的力系来平衡计算区域的初始地应力,然后将该力系设置成阶跃函数形式的动荷载作用于边界,并与后续的动荷载共同作用。研究表明,一次完整的地下结构静动力耦合分析过程,边界条件必须经过变换设置才能得到合理的计算结果。另外,只要计算软件具有黏性边界条件设置功能就能准确地完成地下结构静动力耦合响应分析。算例分析显示,该边界条件设置方法精度和效率高,简单适用。

官地重力坝静动力分析

对官地混凝土重力坝进行了三维静动力线弹性和非线性有限元分析。非线性分析中用LDDA方法模拟了挡水坝段坝头折坡附近碾压层面、坝基面以及深部滑裂面的力学行为,用粘弹性边界模拟了地震动能量向无限远域逸散的地基"辐射阻尼"效应。计算结果表明,非线性有限元分析所得动力反应较线性有限元(未考虑无限地基辐射阻尼影响)有明显减小(挡水坝段坝趾处主压应力除外)。主要得出了以下可供工程设计参考的结论:挡水坝段坝头折坡处主拉应力较大,需合理配筋;坝趾处主压应力较大,需采取适当措施处理;在计入无限地基辐射阻尼影响后,官地重力坝能达到校核地震作用下的"不溃坝"功能目标。

预应力混凝土连续梁桥静动力特性试验分析

以1座实际预应力混凝土连续箱梁桥为背景,应用MIDAS CIVIL2006软件,采用空间有限元模型分析其最不利弯矩、应力、变位和自振频率,并与该桥静动载试验测试结果进行比较分析。研究结果表明:主要测点的应变与挠度实测值均小于理论计算值,相对残余应变与挠度在控制值以内,实测自振频率高于计算频率而实测冲击系数小于计算值。该成果可为此类桥梁长期跟踪监控提供依据,也为完善预应力混凝土连续箱梁桥设计积累资料。

地下结构静-动力分析中的人工边界转换方法研究

对同时考虑静力效应和动力效应的地下结构静-动力分析问题,静力分析与动力分析的人工边界转换对动力分析结果有较大的影响。通过对人工边界转换方法边界转换原理的分析,表明以静力分析结果中的应力场为初始条件进行动力分析时,在输入静应力场的同时输入引起此应力场的荷载和边界条件,以及去掉边界约束条件的同时施加以相应的约束反力,均可保证模型在动力计算初始时刻为静力平衡状态。提出了一种在动力分析中施加零动力荷载的方法来检验静、动力人工边界转换的误差。算例表明采用粘弹性静-动力统一人工边界及其相应计算方法时,该边界在某些地下结构静力计算中存在较大误差。通过分析,推荐了较为合理的地下结构静-动力分析人工边界转换方法。该方法在人工边界转换时先去掉静力分析的约束,并在施加动力人工边界进入动力分析前将静力分析的荷载、静力场和约束反力一并输入模型。通过算例分析,验证了该方法的合理性。

基于静动力分析的海洋井架钢结构有限元模型修正方法

为了得到能够更加真实地反映海洋井架静动态力学性能的有限元模型,本文提出联合运用静动力目标函数的井架结构有限元模型修正方法,相对于单独运用静力、动力目标函数的模型修正方法,本文方法能更好地适应海洋井架的静动态力学特性。为验证该修正理论的正确性,以某海洋井架为原型建立缩尺比为1:14的模型井架。在对该井架进行静动力测试和有限元仿真分析的基础上,根据对结构静动态性能的具体要求提出目标函数与约束条件,通过灵敏度分析选取合适的设计参数,采用一阶搜索优化算法对待修正的设计参数进行优化,得出有限元模型的修正结果。结果表明:与模型修正前相比,修正后井架一阶模态频率的误差减小到了-5.282%,二阶模态频率的误差减小到了-6.320%,而各个测点的应力误差控制在4%以内。这说明该方法可以较好的修正初始有限元模型,使井架有限元模型更加接近真实模型,可进一步用于分析预测井架结构的承载能力和使用寿命。

上游式尾矿坝的固结及静动力稳定分析

结合四方金矿尾矿库工程项目研究碎石桩加固初期坝地基对坝体稳定性的影响。首先,采用限动层加振冲碎石桩的方案对初期坝地基进行加固,并通过排水固结法计算了碎石桩在不同深度时,固结度随时间的变化规律,确定了最优的加固方案;其次,基于实际工程地质勘察和室内试验的研究成果,利用SEEP3D反演分析了其渗流结果;最后,采用基于有效应力法的EFES-3D计算程序对尾矿库初期坝地基在碎石桩加固前后进行了静动力计算和坝坡稳定性分析。可以看出,利用碎石桩加固初期坝可以使坝体沉降量增大,坝坡顺河向位移减小,并且降低了坝体液化的可能性,使坝体的抗滑稳定明显提高。

基于钢管混凝土叠合柱超高层结构的静动力分析研究

钢管混凝土叠合柱自90年代兴起以来,被越来越多地应用于各式多高层建筑中。现应用YJK与MIDAS计算软件,以安顺市某酒店南塔为研究对象,设计两种结构方案。分别建立计算模型并对整体结构进行静动力计算分析对比,得出整体性能更优的结构形式;在优选出的结构方案中分别使用钢筋混凝土柱与钢管混凝土叠合柱,通过使用钢管混凝土叠合柱计算模型与使用钢筋混凝土柱计算模型对比得出钢管混凝土叠合柱相对于钢筋混凝土柱减小构件截面、提高抗震性能的优势,同时确定钢管混凝土叠合柱对整体结构性能的影响。

网架系杆钢管混凝土拱桥静动力分析

分析了网架系杆钢管混凝土拱桥的静、动力性能，介绍了这种桥梁设计中拱肋、网架的计算方法，以及动态规划法在汽车移动荷载计算中的应用，并对这种新型桥梁结构的优点进行了分析和总结．

带垫座拱坝的静动力分析

本文采用有限元法进行了九甸峡带垫座拱坝的静动力分析 ,着重讨论了垫座对坝体反应的影响 ,垫座合理尺寸的确定。分析结果表明 :垫座的设置对坝体的静动位移影响较小 ,坝体的静动应力虽在分布上稍有不同 ,但也无实质性变化。对九甸峡这类地质条件有缺陷的拱坝坝基 ,可以采用加垫座的工程措施进行处理。