非均匀收敛条件下浅埋隧道围岩塑性区预测方法

为了研究在非均匀收敛条件下浅埋隧道围岩塑性区的分布,进行了公式推导和理论分析,并采用有限元软件ABAQUS建立了隧道的有限元模型进行验证,并结合坡荣隧道的工程实际建立了ABAQUS有限元模型。探讨了5种变形模式的塑性区分布规律,并与建立的ABAQUS验证模型得出的塑性区分布进行对比分析。最后采用边界条件0(BC0)建立了坡荣隧道进口段的模型,并将模拟得到的地表沉降数值与实际监测所得数据进行对比。研究结果表明:其理论方法计算结果与ABAQUS计算结果塑性区具有相同的形态,但相对ABAQUS计算结果更为保守,塑性区范围稍大;采用非均匀收敛模式计算时,在拱顶均有最大塑性半径,而拱腰和拱底相对较小,对于不同的收敛模式,塑性半径计算值不同;采用均匀收敛模式计算时,拱底塑性区较大,拱顶塑性区最小,这种计算情况与实际隧道塑性区分布不符,因此仅仅考虑隧道周边均匀径向收敛不足以表述隧道的真实塑性分布情况。     

基于ABAQUS的桩-土动力仿真分析

采用ABAQUS软件模拟桩土的动力作用和ABAQUS软件中的主一从接触算法。在桩与土体之间建立接触,以无限元模拟土体边界,对桩和锚索采用弹性模型,土体采用Drucker—Prager模型。通过计算,得到了在地震作用下桩的受力与变形情况,并对有锚索和无锚索两种情况下桩的受力与变形进行了分析比较。     

混凝土桥面板中压缩薄膜效应的非线性有限元分析

当混凝土板受到平面内的侧向约束时，由于压缩薄膜效应（Compressive Membrane Action—CMA）的存在，板的极限承载力大幅提高。为了研究混凝土单向板在压缩薄膜效应作用下的结构性能，应用非线性有限元方法进行了数值模拟分析。ABAQUS作为主要的分析软件，其数值模拟结果与试验结果进行比较，验证数值模型的正确性和可行性，并应用Atena和Ansys分析软件的数值模拟结果对ABAQUS的结果进行了对比和校核。本次研究中对一组带有侧向约束的混凝土单向板进行了非线性有限元模拟。在该组试验中通过改变单向板的横向约束刚度来反映桥梁面板的工作性能。通过与试验结果的对比，可以发现有限元模型提供的极限承载力分析结果与实验结果有着良好的吻合。     

双根水平旋喷桩施工地表隆起的计算与模拟

水平旋喷桩施工期间,周围土体受注浆压力和膨胀压力的共同作用而产生变形,为研究双根水平旋喷桩施工引起的地表隆起变形计算方法,文中依托上海地区单根水平旋喷桩施工工程,应用ABAQUS软件数值模拟与工程实例对比分析的方法,以Peck公式与叠加法为基础,研究了考虑不同桩间距条件下双水平旋喷桩施工引起的地表隆起计算方法。数值分析结果与该方法计算结果对比后发现,在地表12倍成桩直径的范围内,数值计算与公式计算结果的平均差异为6.8%,且公式计算结果略大于数值计算结果,满足工程实际中预测地表变形准确性与安全性要求。     

基于实例类比推理的高速公路软基沉降预测

基于实例类比推理原理,定义了一种软基最终沉降预测的实例类比推理计算方法,引入了归一化效用函数,将不同量纲的原始评估指标值转换到[-1,1]区间,同时将指标值转换成效益型指标,更好地体现目标实例与源实例之间的相似程度.实例分析结果说明,所提出的方法简便单实用.     

搭接网络存贮与计算的简便方法

在计算机内搭接网络存贮的常用方法有关联矩阵、链表等,而对网络的计算一般采用直接对数据库操作的方法[1],但在计算过程中存在对数据库频繁操作的问题,针对这一点,本文提出了用数据库存贮、用数组计算的方法.实例证明,此方法简单、易行.     

架桥机节段安装简支梁施工过程的模拟计算方法

通过实例,采用有限元软件对简支梁节段拼装施工过程采用2种不同的方式模拟,对模拟方法和计算结果进行了对比分析,提出了建模计算中应该考虑的因素,解决了如何计算预应力张拉过程中架桥机和简支梁共同受力的问题。     

下穿既有高速公路下隧道施工双层管棚对土层加固作用有限元数值分析

利用ABAQUS有限元软件建立2个隧道3D模型,模拟隧道上台阶开挖全过程。第一个模型中,采用SC8R三维连续体壳单元模拟隧道初衬,采用B31三维梁单元模拟双层超前管棚。第二个模型中保持其它条件和参数不变仅将第一个模型中管棚材料参数更改为粉质粘土材料参数进行计算,通过计算结果分析出：双层管棚在隧道开挖过程中能够有效减小土层沉降、初衬弯矩和土体的塑性变形,对土层的加固作用效果显著。     

悬浮隧道整体冲击响应模拟方法及试验验证

为研究水下悬浮隧道管体在冲击荷载下的整体动力响应，提出对应的简化模拟方法，在有限元软件ABAQUS中结合自定义幅值（UAMP）子程序进行了冲击荷载作用下考虑流体作用的悬浮隧道整体响应分析。基于Morison方程，将流体作用分为非线性阻力和附加质量力。首先，以分段线荷载的形式表示流体阻力沿管体纵向的不均匀分布。在UAMP子程序中采用FORTRAN语言编写与管体运动速度相关的流体阻力幅值计算程序。通过在ABAQUS与UAMP子程序之间管体运动速度和流体阻力幅值的交互传递，实现了荷载大小同时随时间和空间变化的非线性流体阻力加载。其次，考虑与管体加速度相关的流体附加质量力，其幅值在ABAQUS中通过定义浸没式截面自动计算。最后，进行悬浮隧道整体模型冲击试验，采用提出的模拟方法对试验典型工况进行分析，并将计算结果与试验实测值进行对比。结果表明：提出的建模方法能较好反映悬浮隧道结构动力特性；随着冲击强度的增大，冲击点处管体最大位移和加速度增大，且峰值均出现在第1个运动周期内；采用简化模拟方法分析所得的管体位移和加速度响应与试验结果基本一致；该模拟方法的计算精度与流体阻力分段线荷载的分段长度有关，当分段长度小于管体总长的1/20时，分析结果趋于稳定。因此，基于UAMP子程序的流体作用的简化数值模拟方法能较好地用于悬浮隧道整体冲击响应分析，误差在工程允许范围内。     

基于ABAQUS的修正Burgers蠕变模型二次开发

通过蠕变有限元理论及实现方法研究,借助ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT,二次开发出修正Buyers蠕变模型子程序。之后对单轴蠕变试验进行数值模拟,对比分析了ABAQUS自带时间硬化蠕变模型和自编修正Buyers蠕变模型的优劣。研究证明本次编写的修正buyers蠕变UMAT子程序能够正确区分沥青混合料的粘弹性变形,弥补了ABAQUS自带蠕变模型的不足。     

预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸荷载模型试验

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研究了爆炸冲击波与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在桥面的分布特点。结果表明：桥面上方爆炸超压和冲量沿纵(横)桥向呈非线性分布,横桥向和纵桥向超压分布基本一致,横桥向桥面冲量相比纵桥向偏小；爆心高度不变的情况下,随着比例距离的减小,桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升；比例距离不变时,随着炸药当量的增大,爆心正下方位置超压峰值不变,但桥面其他位置的超压峰值都显著增大；建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式,可供梁桥桥面抗爆设计参考。     

铅酸蓄电池爆炸原因分析及注意事项

主要介绍铅酸蓄电池工作原理、爆炸机理、爆炸事例,并针对性地提出了一些预防措施。     

实验教学中铅酸蓄电池爆炸原因分析与探讨

介绍在教学实验活动中铅酸蓄电池的爆炸机理、爆炸实例,初步探讨预防蓄电池爆炸的措施,针对性地强调一些注意事项。     

基于仿真分析的预制拼装综合管廊抗燃爆研究

综合管廊凭借其自身优点正广泛应用于城市建设中,采用Ansys/Ls-dyna基于仿真分析综合管廊发生燃气爆炸具有十分重要的实际意义。以预制拼装综合管廊为研究对象,采用流固耦合的计算方法,建立预制拼装综合管廊、可燃爆气体和空气等三部分的有限元仿真模型。通过分析预制拼装综合管廊内混凝土的应力时程曲线、主要节点位移时程曲线及预应力钢筋的轴向应力时程曲线,分析预制拼装综合管廊在燃气爆炸作用下的抗燃爆性能,提出抗燃爆防护及设计意见。     

Simulation and Visualisation of the Dynamic Behaviour of an Overhead Power System with Contact Breaking

For high speed rail traffic it is necessary to design overhead power systems which minimize the contact loss between pantograph head and contact wire. To predict how different design solutions will behave it is favourable to model and simulate the dynamic behaviour. In this paper a model of an overhead power system is specified and used in simulation. The model is suitable for simulation with contact loss since it includes specifications of impact conditions between pantograph head and contact wire. Two sets of equations of motion are specified, one for the contact case and one for the non-contact case. The model also includes lateral movement of the wire due to the zigzag span and friction between the pantograph head and the contact wire. It is shown how to make animations of the system behaviour using a MCAE-system. The animations are made using a geometrical model of the system together with results from numerical simulations.

Through the examples provided, use of the mathematical model and the geometrical model is presented. The response is visualised as time histories and phase plane diagrams of different coordinates and as animations of the total system response. The different types of visualisations make an excellent combination when studying the system behaviour of different design solutions.

In one example, simulation using the linearised set of equations gives the same results as simulation using the set of fully nonlinear equations, due to periodic response and the simple alternation of contact conditions. It is shown that the situation when any of the parameters vary suddenly is possible to simulate using the fully nonlinear equations of motion.     

天然气爆炸对盾构隧道的作用机制及工后修复

为了使爆炸灾害后的盾构管片得到合理的修复方案,以某地铁盾构施工过程中挖破天然气管道导致爆炸事故为背景,通过介绍爆炸的基本特性、冲击波的传播特点及火焰波的伴生关系,归纳在天然气爆炸过程中,爆炸火焰和冲击波是决定事故危害程度的2个主要因素,同时这些因素中最危险、破坏力最强、破坏区域最大的是冲击波的破坏效应。通过计算隧道内满布天然气时的TNT当量,以及采用拟静力法模拟管片内部的超压分布并计算得到管片的变形,与第三方检测数据中的管片变形指标进行耦合,证明模拟的准确性,为提出合理的区间修复方案提供依据,同时也为类似工程事故的处理和预案提供经验。     

爆炸冲击波荷载作用下悬索桥的竖弯振动

针对大跨度悬索桥可能遭受的爆炸冲击波威胁,研究了空中爆炸冲击波荷载作用下悬索桥的竖向弯曲振动.基于悬索桥挠度理论.采用模态叠加法得到了悬索桥空中爆炸冲击波作用下动挠度的解析解.算例表明,最大动挠度解析解与数值模拟结果吻合较好,误差小于10%.     

盾构隧道垂直下穿加油站的风险分析

文中结合武汉地铁某区间隧道工程分析盾构隧道下穿加油站储油罐的施工阶段风险和运营阶段风险,从盾构掘进参数选定、土层改良、土层损失率控制等方面制定施工阶段风险控制措施。运营阶段风险分析过程中,利用理论公式和数值模拟2种手段分别计算加油站爆炸引起土层的冲击荷载,取两者的较大值计算爆炸工况下结构的轴力和弯矩,得出爆炸工况下轴力和弯矩的最大影响因子为0.88,结构仍处于安全状态的结论。     

瓦斯爆炸隧道内冲击波特征及衬砌损伤机制数值研究

为探究隧道瓦斯爆炸致灾机制,以成都洛带古镇隧道瓦斯爆炸为工程背景,基于等效爆能理论对隧道内积聚瓦斯进行量化研究,采用LS-DYNA中ALE技术建立与隧道几何结构一致的流固耦合数值模型,以RHT模型模拟衬砌并修正关键参数,研究隧道内冲击波特征并与经验解析式计算结果对比,同时将衬砌损伤特征的数值模拟结果与现场调研情况进行对比。结果表明： 1)流固耦合模型可以再现隧道内的爆炸过程; 2)受衬砌约束,爆炸冲击波在隧道内发生反复、无规则反射,致使其强度剧增、衰减缓慢且流场复杂,曲边墙脚处的反射效应最强; 3)爆心距5 m范围内的衬砌在冲击波剧烈冲压作用下完全破坏,5~10 m的衬砌在较高压、拉应力共同作用下严重受损,10 m外的衬砌主要在较高拉应力下形成损伤裂缝。经对比,衬砌损伤的数值模拟结果与现场情况基本一致。     

On Lateral Dynamics of Vehicles Based on Nonlinear Characteristics of Tires

The problems of vehicle lateral dynamics based on nonlinear characteristics of tires are discussed in this paper. A new nonlinear perturbation model on the cornering behavior of the tire is constructed. The nonlinear influences of tires on the steady-state steering behavior, dynamic response and handling stability of vehicle are discussed, applying the approximate analytical methods for nonlinear vibration. An analytical criterion of stability is obtained. Some numerical examples are given.