有限单元法在堆场堆载预压处理中的应用

分析了堆载预压加固原理,以连云港港旗台港区的陆域形成与堆载预压为例,建立有限元模型,分析吹填造地工程地基沉降在时间和空间上的分布规律。计算结果表明,有限单元法可以有效地模拟复杂边界条件,克服了传统计算方法仅考虑一维沉降及固结,无法精确解决复杂边界条件的问题。根据有限元模型得到的沿空间分布的沉降数据,调整各个区域的预压堆载布置及卸载量,可解决堆场对不均匀沉降及坡降的控制要求。

基于多尺度有限元的钢桁梁桥整体节点受力性能

整体节点是钢桁梁桥的关键局部结构,针对当前在设计分析中存在局部边界条件不明确、计算结果准确度不高等问题,为了提高整体节点计算的准确性,引入多尺度有限元建模方法研究其受力特征及构造设计。首先,基于变形协调原理,针对全桥1个受力复杂的整体节点,运用ABAQUS有限元软件建立多尺度模型,并将其与杆系模型和实测数据进行对比,从位移、应力和界面连接3个方面验证了多尺度模型的有效性。然后,基于多尺度模型讨论了整体节点不同位置的横隔板厚度、腹板厚度对节点应力集中的影响。结果表明:增大中间横隔板厚度对减小节点与横梁连接处应力集中有明显效果,厚度增大1 mm,应力减小值由9.57 MPa降低到2.91 MPa;增大支座边缘横隔板厚度对降低支座处腹板应力集中有较明显效果,应力平均减小幅度为0.8 MPa;增大节点板厚度可以降低节点的应力峰值,应力平均减小幅度为1.85 MPa,且呈近似线性关系。

桩板式结构中新建结构与旧路基接触面有限元分析

以高速公路改扩建项目中的桩板式结构设计为工程背景,建立含有桩板式结构、现浇段、横向搭板、旧路基和土体等多个部分的有限元数值仿真模型,并采用Ansys面-面接触的方式模拟新建结构-旧路基之间的搭接。通过有限元模拟,系统地研究单车辆、双车辆以及四车辆在不同工况下桩板式结构接触面之间的接触正应力、摩擦正应力以及变形的变化情况。研究结果表明:在四车辆布置下,结构接触面的正应力以及摩擦应力均为最大,且在工况23时(恒载+最外侧车轮距离承载板悬臂端6.05 m),为全局最不利受力情况,此时的最大接触正应力为302.936 kPa,接触最大摩擦应力为90.881 kPa;在工况24时,现浇段侧面与旧路基之间的横向间隙以及现浇段底面与土体的最大横向间隙为0.731 mm,最大竖向间隙为0.043 mm;横向搭板横向间隙最不利情况在工况25,间隙为0.273 mm,横向搭板竖向间隙最不利情况在工况7,间隙为0.203 mm。

共振碎石化路面有限元分析及优化设计研究

基于农村公路水泥混凝土路面大修大改浪潮兴起,现从资源可利用化、发展可持续化角度出发,采用有限元ABAQUS建立各路面结构类型模型进行力学分析,探讨共振碎石化路面结构的优势。通过有限元分析验证了共振碎石化路面结构在未来更多农村公路改造中应用的可能性及合理性。另外,采用试验研究的方式,探索了调整水泥掺量、旧料掺量对破碎混凝土板再生的水泥稳定碎石基层强度的影响,确定最佳掺量,优化设计参数。结论表明可广泛用于重、中、轻型交通的农村公路工程。

复杂钢索塔BIM模型与有限元软件互联探索

目前交通建设领域涌现越来越多造型新颖的钢结构桥梁,复杂钢结构桥梁需要借助BIM软件辅助设计,并进行精细化有限元分析以达到结构安全和造型美观的平衡。针对这一问题的大多数研究成果多为采用编程接口方式进行模型转换,但这类方法较为复杂,不便于大多数设计人员使用。文中以震川大桥钢索塔为例,将Catia软件中的BIM模型快速导入Midas FEA NX进行有限元计算分析;并利用建立的有限元模型对复杂钢索塔锚箱板厚、腹板板厚、塔壁板厚,以及隔板数量等关键设计参数进行对比分析,得出相关参数对结构刚度和受力的影响,以指导结构设计参数取值。

考虑定向钻穿越工程影响的高桩码头三维有限元分析

针对定向钻穿越工程对附近码头水工建筑物结构安全稳定性的影响问题,利用有限元数值模拟软件ABAQUS,建立三维模型进行模拟分析。研究表明:采用数值模拟计算定向钻穿越工程实施前码头的桩基极限承载力与原设计计算结果较为接近,能够反映实际工程中码头桩基承载力特性;定向钻穿越工程对码头桩基承载力和边坡稳定性有一定的降低影响,但码头结构安全稳定性仍能够满足相关规范要求。该研究结果可为工程实际实施提供一定的理论参考依据。

基于有限元法的地铁隧道下穿房屋风险分析

以厦门某地铁隧道下穿居民自建房工程为背景,采用有限元软件模拟分析地铁矿山法隧道施工过程对既有建筑位移、应力造成的影响,研究表明,通过在设计、施工、监测等方面采取相应的技术措施可较好控制既有建筑的位移沉降,保障既有建筑的稳定安全。

公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨段稳定性分析

结合无锡至太仓高速公路惠山新城隧道工程穿越无锡地铁1号线高架桥工程设计,研究公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨时对高架稳定性的影响,结合相关工程资料进行分析,在此基础上对基坑围护进行设计,并根据基坑所处地理位置及工程地质情况,利用Midas GTSNX建立三维模型进行模拟,分析其位移及整体稳定性。

耙吸式挖泥船疏浚施工组织仿真优化

合理制定最佳疏浚施工组织计划,需要考虑众多影响因素及其不确定性且各因素之间相互影响。通过航道疏浚工程施工作业仿真模型,描述运营船舶进出港和挖泥船疏浚施工过程中存在的不确定性,以最小化船舶船班费用和碳排放成本之和为目标,重点分析疏浚段长度和挖泥船船队配置对疏浚工程船舶船班费用、碳排放成本以及综合成本的影响。结果表明,提出的基于仿真和优化的方法可合理制定疏浚工程施工组织计划。

中小跨径混凝土3D打印箱型拱桥数字化设计建造

本文对西安市考古公园混凝土3D打印景观拱桥的结构组成及建造方式进行介绍,详细阐述拱桥核心设计元素。拱桥设计基于混凝土3D打印路径规划重构、简化古代青铜器饰纹“雷云纹”,并将其作为拱桥的外观的主元素。结合混凝土3D打印系统的打印能力及拱桥结构特点对拱桥进行优化分块,根据结构设计需求配制打印材料,完成拱桥上部结构设计建造。基于ANSYS软件对该拱桥进行数值模拟,分析其结构强度及动力特性,计算结果表明拱桥各项性能参数符合设计要求。最后结合拱桥打印构件组装和整体安装的特点,对混凝土3D打印箱型拱桥的施工工艺进行阐述。

基于分子动力学模拟的沥青膜内氧气扩散行为研究

沥青的老化是沥青路面使用过程中最受关注的问题之一。然而,沥青通常以薄膜的形式存在于混合料中。氧气扩散是影响沥青老化的重要因素,为了探究不同工况下氧气在沥青膜中的扩散行为,该研究建立了氧气‒沥青‒集料(OAA)模型,以模拟在实际情况下集料表面沥青膜状态。在不同时间、温度、氧气分子浓度和集料类型条件下,对OAA模型中氧气扩散和沥青组分迁移规律进行研究。通过计算分子的相对分子浓度、径向分布函数、均方位移和扩散系数,比较各因素对模型分子行为的影响,进一步分析各参数之间的联系。从分子模拟结果可知,氧气分子浓度随扩散时间的增加而增加,且集料与沥青界面处的氧气分子浓度明显上升。随着温度的升高,氧气向沥青膜内的扩散能力增强,氧气分子浓度随之线性增加。增加氧分子数量,沥青膜内的氧气相对分子浓度整体上升,CaCO_(3)集料更利于氧气向沥青膜内扩散。

基于X-ray CT图像的沥青混合料车辙过程空隙分布评估

X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-ray CT)技术作为一种无损测试方法,已被广泛用于评估沥青混合料中的空隙结构和与空隙有关的病害。基于X-ray CT和图像处理技术,从细观结构层面探讨了车辙变形过程中沥青混合料的空隙结构特征。提出了体积等效球棍模型来表征空隙连通性的变化,用改进的环扇分割变异系数、位置偏心率和球度分别描述了空隙的分布和形状特征。结果表明,车辙对沥青混合料空隙结构的影响机制因混合料类型而异。与密级配沥青混凝土(AC-13)相比,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)中的空隙更加不均匀和离散,尤其是那些体积小于0.01 mm^(3)的空隙。此外,SMA-13中的空隙连通性和分布更容易受到外部荷载的影响,其粗集料在变形过程中往往会产生定向移动进而改变初始位置。尽管车辙变形同时增加了2种混合料中空隙的水平不均匀性,但AC-13的竖向不均匀性减少,而SMA-13的竖向不均匀性增加。加载使AC-13混合料的空隙几何形状变得复杂和分散,而SMA-13则相反,预示着与AC混合料相比,SMA混合料在加载1 h后仍保持抵抗车辙破坏的潜力。总体而言,沥青混合料中空隙的拓扑特征及其在车辙变形过程中的动态响应主要取决于混合料的级配形式。

上锚式灌浆波纹管连接预制墩柱拟静力试验研究

新型上锚式灌浆金属波纹管连接是将灌浆波纹管预埋于局部增大截面的墩柱中并连接桥梁承台的构造,既具有上锚式的施工便捷性,同时也有良好的经济性。为研究上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱的抗震性能,进行2根不同墩高的上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱和1根混凝土现浇试件的拟静力试验,3根试件的缩尺比均为1∶2.5。试验中,各试件受恒定轴向压力,水平荷载以位移控制进行分级往复加载直至破坏。观察试件开裂损伤状态,分析试件的滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力、残余变形等抗震性能。研究结果表明:上锚式试件与现浇试件均形成了有效的塑性铰,但塑性铰形成位置和极限破坏特征有较大差异。上锚式试件在截面扩大段上方形成塑性铰,而现浇试件在墩底形成塑性铰,最终破坏时上锚式试件主筋均未发生拉断,而现浇试件的主筋出现了拉断;上锚式试件的屈服荷载、极限荷载均与现浇试件接近,分别为现浇试件的123.8%和113.7%,而其延性弱于现浇试件的延性,位移延性和曲率延性分别为现浇试件的75.9%和92.3%;墩高对上锚式灌浆波纹管连接试件的破坏模式和破坏特征有很大影响,矮墩未形成有效的塑性铰,表现出更多的剪切破坏特征,且延性差,曲率延性只有高墩试件的38%,耗能能力弱,累积滞回耗能仅为高墩试件的62.2%。研究表明,上锚式灌浆金属波纹管连接预制墩柱的抗震性能与现浇试件相近,具有较高的工程价值和实用意义。

基于主动加热方法的隧道积水分布式光纤传感器

针对目前隧道积水事件及积水范围监测需求,研发了两种新型隧道积水传感器,提出了基于分布式温度传感(DTS)的隧道积水分布式感测方法。通过将传感光缆按二维平面螺旋封装方式提高了传感器的空间分辨率,利用主动加热方法,显著提高了水-气界面传感光缆的温度差异,进而实现对积水事件和积水范围的识别。通过室内模型试验,对传感光缆的性能及影响因素进行了研究。结果表明,研发的两种传感器均具有较高的空间分辨率,由于螺旋Ⅰ型的环间距更小,其空间分辨率及定位精度均高于螺旋Ⅱ型;在多种典型工况下两种传感器均可以准确识别积水的水-气界面,定位误差均小于10cm;适当增大加热温度可以提高传感器的定位精度,50℃加热工况时的定位精度明显优于35℃和20℃。

紫外光对沥青梯度老化行为的影响研究

沥青混合料在外界环境的影响下很容易发生氧化老化,且沥青内部化学组分众多,对宏观性能均有一定的影响。本研究基于分子动力学模拟等手段,从微观的角度研究紫外光对沥青膜老化梯度行为的影响。通过建立集料—沥青—集料三层模型,模拟了不同温度下氧气在沥青膜中的扩散行为;通过傅里叶红外光谱测试及原子力学显微镜测试,分析了老化后试件化学组分的变化情况并通过力曲线图计算研究了试样微观力学的变化。结果表明,氧分子在沥青膜内的活性会随着温度升高而提高,氧分子浓度的增加使沥青发生氧化反应的概率增加。温度较低时,沥青路面的老化主要受紫外老化的影响。随着老化时间的增加,沥青膜内部会随老化程度差异的增大而发生流动混合,表层的老化程度最大甚至可以下降约30%,老化程度会随老化天数进行一定的重分布。

波形钢腹板梁焊接残余应力分析

【目的】该文旨在研究波形钢腹板梁的焊接温度场变化及残余应力分布。【方法】通过数值模拟和试验研究对实际工程中波形钢腹板梁焊接残余应力进行了估算和分析,建立了波形钢腹板梁三维热弹塑性有限元模型。通过Fortran语言编制Dflux子程序,定义了焊接路径及热源模型。采用顺序耦合法,先后计算了焊接温度场和应力应变场,并对应力场最终结果即焊接残余应力分布进行了分析,最后与残余应力测试试验结果比较。【结果】结果表明,以上焊接数值模拟方法可行,即实际测试结果与波形钢腹板梁有限元模拟计算得到的焊接残余应力分布趋势比较接近。【结论】在焊缝附近波形钢腹板梁焊接残余应力接近屈服强度,且在相同热输入下,上下翼缘板因板厚不同,产生的残余应力大小及分布也不同。

绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用--江山市城南邻里中心建设项目绿色之路

文章以江山经济开发区城南邻里中心社项目为例,将绿色建筑设计概念的原则、应用价值等设计理念在建筑设计中整合应用,对绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用进行探究与分析。

黄河宁夏康滩—营盘滩河段航道整治方案试验研究

黄河干流宁夏中卫市康滩—营盘滩河段长约9 km,平面宽窄相间,呈藕节状。针对康滩—营盘滩河段河道弯曲、支汊纵横、航槽不明、流态紊乱等问题,采用河工模型试验对疏浚浅区、拓宽航槽的航道整治效果进行分析,并根据试验结果对设计方案进行优化。最终确定中宁大桥滩采用新开航槽弯曲半径大于550 m,与上、下游航道平顺衔接,太平滩采用疏浚、筑坝和填槽相结合的整治措施,能够有效改善通航水流条件,保障通航安全。

基于可持续发展理念的综合客运枢纽一体化设计创新研究——以仪征客运中心为例

为了构建更加绿色便捷和可持续的城市交通系统,综合客运枢纽的一体化设计创新成为可持续发展理念的重要研究方向。文章针对推动客运枢纽的可持续性与一体化设计的前沿需求展开研究,以仪征客运中心为实证案例,详细分析了该项目的设计定位、目标以及现存的问题和挑战,并从可持续发展的角度积极探索一体化设计策略,以期为实际项目的规划与设计提供有益借鉴。

基于自动驾驶车辆的公路养护巡查技术及应用

针对传统道路巡查养护技术效率低、人工投入大的问题,文章采用一种便携式车载终端与自动驾驶车辆相结合的巡检技术。通过自动驾驶车辆上安装的采集终端进行路面影像的自动化采集,建立SSD路面病害检测模型,对采集的数据进行实时处理,将检测结果以可视化的形式通过后台公路巡检管理平台进行展示,辅助道路管养部门进行处置。该方法已在苏州市相城区开展示范应用,结果表明提出的基于自动驾驶车辆的公路养护巡查技术病害识别精度可达91.55%,人工巡检效率提升40%,具有广泛的应用价值。