3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究

为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明:叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。

混凝土建筑3D打印计算机模拟研究综述

总结了国内外混凝土建筑3D打印计算机模拟研究现状,介绍了计算机模拟技术在建筑3D打印性能以及流动性、堆积性和形态检测中的应用情况,并对计算机模拟技术在建筑3D打印中的应用进行了展望。

基于Rhino和Flow-3D耦合的串列四桥墩局部冲刷数值模拟

针对复杂地形下串列四排桥墩局部冲刷问题,以洺河京港澳高速桥6号桥组为研究对象,以不同泥沙级配及中值粒径表征非均匀沙质河床及来沙条件,考虑泥沙水下休止角等影响因素,通过建模软件Rhino耦合Flow-3D开展三维数值模拟研究,得到串列四排桥墩周围流场结构及冲坑演变过程。将模拟得到的流速值和冲深值与物理试验结果对比,相对误差均在10%以内,表明构建的数学模型能够较好地实现复杂地形下非均质河床的四排桥墩局部冲刷数值模拟。模拟方法可为类似三维曲面数值模拟研究提供参考,对于识别桥墩周围水流结构和冲刷特性、指导桥梁规划设计具有重要的参考价值。

基于FLOW3D的集成式水下基盘泥沙冲淤三维数值模拟

泥面下集成式水下基盘是为开采渤海通航区等海域油气资源而提出的新型基盘,其基坑周围局部冲淤是工程实践关注的问题之一。基于不可压缩粘性流体运动的Navier-Stokes方程建立泥面下集成式水下基盘基坑周围三维水动力数学模型,对不同粒径和不同流速情况下的局部冲淤进行了模拟。结果表明:泥沙粒径为0.005 mm时,由于泥沙较难起动,基坑附近局部冲淤较小。粒径分别为0.05 mm和0.1 mm时,在典型流速作用下,基盘附近可分别形成1 m左右和4 m左右的淤积。

基于FLAC^(3D)原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^(3D)对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。

基于FLAC 3D数值模拟的巷道支护优化设计研究

以大隆矿二水平S1E-1303运顺为研究对象,结合大隆矿历年来支护设计类型和国内外先进支护技术方案,采用FLAC 3D 5。0建立数值模拟模型,分析其巷道稳定情况;对深部动压影响区、构造压力带、软岩破碎带等特殊地质情况分析,对历年来常规支护设计方案的模拟及优化,优化形成的支护设计方案,有效地控制顶板下沉,使巷道围岩能最大限度地发挥自身承载作用,可以减少锚杆2500根/千米及配套树脂药卷等,具有较好的经济效益,可在今后的工程中推广采用。

基于FLOW⁃3D数值模拟和物理模型试验的水闸水流条件研究

介绍FLOW-3D数值模拟和物理模型试验在海口市龙塘大坝枢纽改造工程水流条件研究的应用,通过各工况的数值模拟与物理模型试验,对水闸水流流态、流速和沿程水面线等水力特性进行计算与观测。经对比分析,各工况下FLOW-3D数值模拟和物理模型试验所得的流态、水面线、流速变化及分布规律基本一致,为研究泄水建筑物布置及体型设计的可行性及合理性,泄水建筑物设计及运行管理提供了科学依据。

基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究

我国西南高山峡谷地区地质作用强烈,倾倒变形岩体广泛发育,基于拉格朗日有限差分法的FLAC3D软件可对岩体倾倒变形过程进行数值模拟研究。建立了流变模型对澜沧江上游某在建水电站的一处倾倒变形体进行了研究,结果表明,在岩体自重和卸荷应力的长久作用下,库区陡立岩层会朝向临空位置发生倾倒变形破坏。这是一个长期的流变破坏过程。倾倒变形仅发育在边坡的浅表层,深部的岩体未发生倾倒,浅表层底部的岩层弯曲最为强烈,这些部位的岩层将最先发生折断,若折断面贯通,极有可能导致倾倒体整体垮塌滑动引发滑坡等灾害。在水电站建设中要着重考虑对倾倒变形程度严重的坡体进行支护,防止发生大规模的失稳破坏。

基于FLAC3D的深基坑开挖过程地表沉降及围护结构受力数值模拟研究

为了掌握基坑工程支护开挖中地表沉降及围护结构受力情况,以苏州市某商业建筑深基坑工程为背景,基于FLAC3D有限差分软件,对基坑支护开挖全过程进行了数值模拟计算分析。数值计算结果显示:在桩、挡墙开挖成孔过程中,由于突然卸荷,地层向孔内发生变形,有塌孔的风险;当桩、挡墙开挖与浇筑过程中,基坑外围5m范围内的地层沉降比较明显。基坑内开挖也出现5m范围内离基坑越近变形越小,5m范围以外离基坑越远变形越小。分层开挖厚度越大,地表沉降越明显。

基于PLAXIS 3D的深厚淤泥质土基坑数值模拟分析

以深厚淤泥质土基坑为例,设计方案为“钢板桩+内支撑”支护体系,采用PLAXIS 3D软件建立三维数值模型,通过模拟基坑的开挖过程,研究了淤泥质土基坑支护结构的应力状态和变形情况。结果表明:(1)土体硬化模型能够准确反映淤泥质土的特性,设计采用的“钢板桩+内支撑”支护体系能够满足规范要求;(2)第3道内支撑为施工的关键所在,对控制土体侧向位移有显著影响。

基于FLAC^(3D)的某公路堆积型滑坡治理工程及数值模拟

以某公路滑坡为例,结合其工程地质条件和变形破坏特征,详细分析了其变形破坏原因,提出“抗滑桩+挡墙+削坡减载+锚索+排水沟”的滑坡工程治理措施,结合FLAC^(3D)数值模型,分析不同治理滑坡内部的受力及变形特征,对其治理方案和措施的有效性与适宜性开展全面的研究。研究成果对类似滑坡的工程治理提供一定的参考依据。

基于FLAC^(3D)煤层底板采动破坏规律的数值模拟

以大同盆地塔山煤矿为例,运用FLAC^(3D)有限差分软件,通过构建数值模型,分析了煤层随着工作面开采不断拓宽后底板受采动影响产生的应力变化和底板破坏分布规律。结果表明:随着工作面逐渐拓宽,底板破坏程度与范围逐渐增大;当工作面推进到一定距离时,破坏深度逐渐趋于稳定。

基于FLAC^(3D)对围岩试件开挖卸荷效应的数值模拟研究

为了探明隧道围岩在开挖卸荷条件下的变形及破坏特性,本文运用FLAC^(3D)建立天然砂岩围岩试件模型,在维持其他条件不变以开挖内径和初始围压两个因素为变量模拟了围岩试件开挖卸荷的过程,获得了开挖内径和初始围压对围岩卸荷变形和破坏特性的影响规律。结果表明:随着开挖内径的增加,围岩试件内外侧的位移都逐渐增大,围岩试件中部慢慢呈现沿卸荷方向向内凸的趋势。初始围压越大,卸荷结束点越靠后,即卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大,需更多的卸荷步,变形就越大。

回字形3D打印混凝土受压性能试验及数值模拟

本文将回字形3D打印混凝土试样切割成中心回字型、边缘条纹型和角部拐角型三种类型试块,开展X、Y和Z三个方向的抗压强度试验,并利用基于界面黏结的有限元模型模拟其受压行为,探究回字形3D打印混凝土的强度不均匀性、各向异性和形成机理。结果表明:三种类型试块均为X向(顺打印条带方向)抗压强度最高,Z向(逐层叠加方向)强度最小,其中,中心回字型试块三个方向的平均强度最高,各向异性也最显著,但总体而言三种类型试块的平均强度差异不大;有限元模型的强度计算结果及损伤特征与试验结果基本吻合,说明黏结单元的引入能较好地模拟3D打印混凝土的界面行为;与受力方向垂直的水平界面对强度影响较大,不同加载方向上此类界面的数量和分布不同是导致3D打印混凝土强度各向异性的主要原因。上述研究为3D打印混凝土的打印路径规划提供了参考。

基于FLAC^(3D)的复杂堆积体稳定性分析及其治理研究——以贵州都匀—安顺高速公路摆拢大桥堆积体为例

对于受三维空间分布的不利构造影响、多种地层错综分布的复杂堆积体,难以将其简化为简单结构的模型进行理论计算。为解决复杂堆积体的稳定性计算问题,利用FLAC^(3D)软件构建三维地质模型,根据贵州都匀—安顺高速公路摆拢大桥堆积体工程特性对其进行分区赋值、联合计算,对复杂堆积体的变形破坏机理和稳定性进行分析,并提出治理方案。结果表明:本文方法可以直观地模拟堆积体的变形破坏特点,数值模拟结果显示堆积体滑坡位移较大的区域分布在2区、3区,堆积体滑坡从2区向后牵引1区,形成整体滑移;提出的“路线局部绕避+工程支挡”的路线比选方案更加合理、有效、经济。研究结果可为复杂堆积体的稳定性分析和治理方案的制定提供参考。

3D打印机熔融沉积成型过程数值模拟和成型精度研究

针对3D打印技术中熔融沉积成型过程的数值模拟和成型精度进行研究。通过建立3D打印机的数学模型,分析了熔融沉积成型过程中影响成型精度的因素,并采用数值模拟方法对成型过程进行了模拟。结果表明,在合理的工艺参数下,熔融沉积成型的成型精度可以得到较好的控制,实现高精度3D打印。本研究可为3D打印技术的工艺优化提供参考。

利用Flow-3D软件数值模拟堰塞坝溃决过程

利用Autodesk Civil3D软件,根据卫星遥感测绘获取的高程数据,建立唐家山堰塞坝三维数值模型,运用Flow-3D软件,模拟堰塞坝溃决过程,并通过与现场测量的溃口流量过程对比验证模型的合理性。堰塞坝漫顶冲蚀分3个阶段:快速溃口发展阶段、洪峰阶段、溃口发展减缓阶段。在溃决过程中,泄流渠中陡坎处的流速较快,泄流渠两岸冲蚀最深;唐家山堰塞坝溃决过程中,泄流渠有溯源侵蚀现象出现。参数敏感性分析表明:起溃水位对溃决过程影响显著;开挖泄流渠可有效降低堰塞坝溃决时的库水位,从而降低溃口的峰值流量,是控制危害损失的有效方案。

基于FLAC3D软件模拟港池疏浚对高桩码头结构及岸坡的影响

基于内河某码头港池疏浚项目,采用FLAC3D软件建立三维模型,对疏浚前后码头各构件以及岸坡的位移与应力变化进行分析研究。结果表明:疏浚工程会对码头部分构件产生重要位移及应力的影响。疏浚完成后,在码头与驳岸接驳位置产生了较大的沉降,为28 mm左右;在码头斜桩段位置出现了最大水平位移,为4 mm左右;在引桥纵梁正下方,所在区域土层发生了最大水平变形,为70 mm左右。随着码头南端与引桥距离的增加,桩基支撑作用逐渐减弱,桥梁的侧向变形逐渐增大,同时在引桥后方桩位置处出现了最大弯矩与最大剪力。

桥墩局部冲刷数值模拟及冲刷深度计算方法对比研究

随着国家海洋强国战略的推进,跨海大桥建设已成为连接地区经济发展的关键。桥墩冲刷是威胁桥梁安全的重要因素,正确理解冲刷过程与预测冲刷深度可为实际工程前期设计和运营维护提供指导。文章基于REEF 3D数值模式模拟了3个实际工程桥墩的局部冲刷过程,对桥墩周边的流场及冲刷特征进行了分析。在此基础上利用规范、经验公式以及不同工况下海上风机单桩冲刷计算公式预测桥墩冲刷深度,通过对比分析不同计算方法下的局部冲刷深度结果,给出不同水深下冲刷深度计算方法的选取建议。

表面流人工湿地Delft3D水动力数值模拟与空间形态设计研究

表面流人工湿地作为一种典型的城市绿色基础设施,在风景园林设计中的应用场景不断增加,但当前其设计过程中存在水体净化效能与空间形态营造较难兼顾的技术瓶颈。从学科交叉融合的角度,以江苏省太仓市某人工湿地净化工程中的表流湿地为例,利用Delft3D软件,通过模拟表流湿地12个方案中“岛屿”微地形或挡墙等不同要素组合下的水力效率(λ)和流速“死区”分布,分析不同方案的整体净化效能高低与内部水动力异质性特征,从而得到影响表流湿地水力特征与水体净化效能的关键空间形态要素,并提出相应的表流湿地空间形态优化策略,为表流湿地的设计提供循证依据。通过数字赋能有助于提高表流湿地实践的科学性与合理性。