预应力混凝土连续刚构桥零号块混凝土水化热温度控制

针对某预应力混凝土连续刚构桥零号块浇筑时,由于工期原因无法采用分层浇筑方式而使用一次性浇筑方式所产生的水化热温控问题,提出在零号块的内部空心部分设置贴合内壁的大体积降温水箱为主的方法,以达到控制零号块混凝土水化热温度的目的。首先,采用MIDAS/FEA有限元软件对零号块进行水化热温度场及温度变化的数值模拟。然后,根据模拟结果设计零号块温度测量系统,实时观测零号块混凝土的温度变化。通过对比各个测点温度的计算值和实测值,发现新的温控方法能够有效地将温升峰值控制在76℃以内,最大里表温差控制在20℃以内。

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域,对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法(LEM)、有限单元法(FEM)、块体单元法(BEM)、离散单元法(DEM)、边界单元法(BEM)、界面元法(ISEM)、不连续变形分析方法(DDA)等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法,对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析,进而建议在滑动破坏模式一致的情况下,块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取,结果偏于安全。

脆性各向异性岩石破坏过程数值模拟

在改进刚体弹簧方法的基础上,采用Hoek-Brown准则判断界面破坏,提出各向异性Voronoi网格的生成方法,并引入界面细观参数各向异性的赋值函数,最终建立了脆性各向异性岩石损伤破坏过程的数值模拟方法。利用该方法对文献中的试验结果进行了模拟。计算表明,该方法不仅能成功模拟岩石抗压强度随软弱面倾角变化的"U"形规律,定量上与试验结果吻合良好,而且能同时定量模拟岩石变形特性即弹性模量和泊松比的各向异性特征。

基于三维多重网格法的极限平衡法在锦屏高边坡稳定性分析中的应用

结合锦屏高边坡三维非线性有限元仿真分析,对高边坡整体稳定分析的极限平衡计算方法进行了研讨。提出并采用多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区与剪应力的分布及变化过程,并可求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,进而对块体变形直至失稳的全过程进行了全面深入的探讨。

基于块体单元法的岩石边坡安全系数研究

岩石边坡因其结构面数量众多、块体系统及其滑动方式复杂,给危险块体组合的搜索及其安全系数计算带来很大困难。基于块体单元法,对岩石边坡中的危险块体组合搜索及其安全系数的计算方法进行了研究。首先,在块体元强度折减计算的成果下,根据屈服面贯通理论提出搜索危险块体组合的新方法;然后,对安全系数计算方法进行研究,建议在位移突变判据下采用双线性交叉法计算安全系数;最后,进行了单面、双面和多面滑动以及复杂块体系统的算例分析,并与刚体极限平衡法计算结果进行了对比。结果表明,由于块体单元法考虑了力与力矩的平衡及结构面上应力的非均匀分布,其计算结果更准确。该方法有望广泛应用于复杂岩石边坡稳定分析。

楔形体稳定的塑性极限分析下限法

楔形体稳定分析一般采用刚体极限平衡法,然而该方法仅使楔形体的部分平衡条件得到满足,而且还对滑动面反力做了一些假定,由此导致了计算结果不一定是真实的。结合极限分析与块体元法,提出了楔形体稳定分析的下限解法,没有对楔形体的破坏模式、滑动面反力及滑动面数量做任何的假定。采用块体元法的离散思想,将楔形体离散为块体-结构面组成的系统;根据下限定理,构造了满足完全平衡条件、边界条件和屈服条件的静力许可场;建立了下限法数学规划模型,并通过非线性规划获得楔体稳定严格的下限解。3个典型算例验证了本文方法的正确性及可行性。

滑坡稳定性分析与安全系数取值研究

在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结果表明:①块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;②块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;③分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。

高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究

在拱坝坝肩稳定分析的刚体极限平衡法里,一般认为滑移体拉裂面完全脱开,不考虑其上的岩体抗力,对高拱坝而言,这种做法可能使稳定分析过于保守。基于三维有限元分析的多重网格分析方法,可以将三维有限元分析成果投影到任一滑面网格上,进而求得其上的应力分布及合力,以及滑面和滑块的安全系数。利用此方法对溪洛渡高拱坝工程的坝肩关键滑块的分析研究表明,直至超载3倍时,虽有部分区域受拉,拉裂面就合力来说仍处于受压状态,故拉裂面提供的抗力在较大荷载变幅内是可资利用的。计算表明计入拉裂面岩体抗拉力后,块体稳定安全度有显著的提高。

基于三维多重网格法的抗滑稳定计算精度分析

在以有限元法来分析评价坝基、边坡的稳定安全度时,多重网格法将有限元分析网格和滑移块体的滑面网格作为独立的两套网格,滑面网格可随意切割有限元单元。这样一套有限元网格和一套应力成果就可以进行任意的滑块稳定分析。着重分析了多重网格法的精度。针对三维柱体和锦屏高边坡,研究两套网格如何匹配以提高计算精度进行处理,初步得出了一些有关多重网格法计算精度的知识。最后,应用基于多重网格法的第2类方法分析了锦屏左坝肩高边坡的稳定性问题。

小湾电站进水口边坡稳定分析与加固方案优化

采用三维刚体极限平衡法对小湾电站进水口边坡进行了稳定分析与加固方案优化.首先,采用三维块体系统的自动识别方法,找出了危险滑动块体组合,计算出不加固时的安全系数,并通过对地质参数的敏感性分析,找出了控制性的滑动面和块体组合.其次,计算了最小锚固力并指出了较优的加固范围,对纯锚固方案和联合加固方案(预应力锚索加抗剪洞)的加固效果进行了比较,得出了联合加固方案较优的结论.最后,根据开挖现场最新揭露的地质产状,对边坡的稳定性重新进行分析,并调整了加固方案.研究结果对设计和施工具有较大的参考价值,对其他工程也有一定的借鉴作用.

基于复杂随机裂隙网络的隧洞围岩稳定性分析

为研究改进刚体弹簧法在复杂裂隙围岩分析中的适用性,以某隧道工程为例,开展了算例验证分析。首先根据实测裂隙地质资料,采用Monte-Carlo方法生成随机裂隙网络,并通过块体搜索方法获取岩石块体信息;然后利用改进刚体弹簧方法计算围岩在开挖卸荷作用下的位移和破坏模式,并评价支护效果。计算表明,改进刚体弹簧法可以有效模拟裂隙不利组合引起的开挖边墙滑动失稳,并能准确把握边墙的渐进破坏特性,符合一般工程实践的规律。

基于三维非线性有限元的坝肩稳定刚体极限平衡法机理研究

结合溪洛渡高拱坝三维非线性有限元仿真分析,对拱坝设计规范采用的坝肩稳定的刚体极限平衡法的基本机理和假说进行了探讨。提出了多重网格的概念和方法,将有限元的应力成果转移到任一滑面(平面或曲面)上,进而分析滑面的稳定状态,包括滑面的应力、屈服区及剪应力的分布及变化过程,并求出类似刚体极限平衡法的滑面安全系数和滑块体安全系数,从而对块体变形直至失稳的全过程进行了深入的探讨。

对垫块下砌体局部受压承载力计算方法的分析

《砌体结构设计规范》GB50003 2001关于梁端有效支承长度采用了简化计算公式。在设计中,可能出现不设置刚性垫块时满足规范要求,设置刚性垫块后反而不满足规范要求或有时无论怎样设置刚性垫块,均难以满足砌体局部受压承载力的要求。本文作者通过分析,提出了梁端支承处设有混凝土刚性垫块时砌体局部受压承载力计算的改进方法,可供设计时参考。

官地水电站左岸坝肩下游侧典型边坡的稳定分析

岩质边坡稳定性问题在水电工程建设中颇受关注。鉴于单一的某种方法难以客观评判实际问题的稳定性,若将几种方法融合起来,取长补短,对解决工程中的稳定性问题具有实际意义,也是未来发展的一种趋势。本文以官地水电站左岸坝肩下游侧边坡为背景,采用刚体极限平衡法计算该坡体的安全系数和锚索支护数量,然后用有限差分法进行复核,得出了两种稳定分析方法所计算的安全系数和潜在滑裂面的位置。结果表明,两者相差不大。

劲性支撑穹顶结构模态特性参数分析

模态特性分析是结构动力特性分析的基础。选用杆元和索元建立有限元模型,采用分块Lanczos模态方法,分析了劲性支撑穹顶结构不同荷载工况下结构的模态特性,讨论了初始预应力、杆件截面面积及高度、跨度、矢高、荷载等参数对结构自振频率的影响。算例分析表明:劲性支撑穹顶结构自振频率较小且分布密集,出现大小相近或相同的频率对及相互对称的振型;环向等分数和杆件截面面积对劲性支撑穹顶结构的自振频率影响较小;荷载作用使结构的自振频率变小;预应力、跨度及矢高对自振频率影响较大,应在结构设计阶段给予充分考虑。

拱坝坝肩多块体滑动的三维极限平衡分析方法

多块体滑动是拱坝坝肩一种常见且重要的失稳模式,目前已建立的各种稳定分析方法,普遍存在一定的缺陷或局限性,如必须引入大量假定才能使问题变为静定可解,或仅讨论了各块体的滑动模式为沿底滑面与侧滑面交线的双面滑动的情况等,不适合拱坝坝肩多块体滑动问题的求解。提出了一种理论基础严格、计算步骤相对简单的三维稳定分析方法,即针对滑体中各块体的滑动模式分别为双面滑动与单面滑动两种情况,通过建立各块体在3个方向的静力平衡方程与相邻块体之间的位移协调方程,使安全系数的求解归结于一个含若干个自由度的极小值问题,结合全局最优化方法可获得较好的收敛性。将该方法应用于典型三维楔体与小湾拱坝坝肩的稳定分析,验证了其合理性与实用性。该方法是二维Sarma法在三维多块体领域的扩展,在理论上获得塑性力学上限定理的支持。同时,该方法还给出了三维多块体串联滑动问题的闭合解求解方法,可为各种三维边坡稳定分析程序的合理性验证提供考核算例。

三峡库区新集镇典型高切边坡破坏机理研究

利用刚体极限平衡法和有限元数值模拟法,建立了边坡稳定性评价模型,对秭归县新集镇千担湾边坡变形破坏机制和边坡稳定性进行了研究。结果表明,有限元强度折减法计算所得的安全系数与传统的刚体极限平衡法结果接近。边坡破坏时,滑体中下部塑性屈服区与上部拉裂破坏区贯通而形成了滑面。传统极限平衡法不能考虑这种特殊的破坏机制,而假设破坏沿原有某一滑带产生,因此,用数值方法计算边坡稳定性,其结果更接近实际。

连续刚构桥0号块水化热温度场分析

以水口大桥为例,根据实测外界环境温度、浇筑初始温度等条件,按照瞬态热传导方程,运用有限元分析软件ANSYS对该桥0号块水化热温度场进行分析,并将仿真结果与实测数据比较,两者吻合较好。结果表明:混凝土浇筑时的初始温度与瞬态温度场呈线性关系,水化热系数同时影响温度峰值及其出现时间,外界大气温度对后期温度场影响较大。

剪力键式双向空心大板的分解刚度法

剪力键式双向空心大板中的Ⅰ型板（简称Ⅰ型空心大板），是该类空心大板中使用最多的一种板型。我们运用Ｌｉｂｏｖｅ－Ｂａｔｄｏｒｆ的正交各向异性夹层板理论和分解刚度法的基本思想，得出了一套用来分析Ⅰ型空心大板弯曲问题的简单而实用的近似计算方法。其它两种板型的分析，可依照这种方法的分析步骤进行。算例分析表明，这一方法的计算结果令人满意，完全可以用这种方法进行此类空心大板的结构设计。

考虑侧壁影响的偏心单刚体地震响应分析

地震时建筑内高大器物,如柜体、冰箱等,刚体的晃动、倾倒会导致一定的人员伤亡和经济损失。建筑中多数器物放置在靠近墙体的部位。而已有关于刚体地震响应分析的文献未考虑碰壁的影响。地震过程中,碰壁会改变刚体运动模式,增加刚体的倒塌概率,故考虑碰壁的影响对于模拟刚体的地震响应显得尤为重要。为此,首先利用Lagrange定理建立刚体运动方程;并采用Rosenbrock积分方法建立了刚体摇摆运动响应分析方法;进而提出了“子步-两步法”,以精确地模拟碰地和碰壁两种运动状态变换;最后通过与振动台试验结果对比分析,验证了刚体摇摆运动响应分析方法的可靠性。