隧道开挖数值模拟过程中荷载释放率的确定

依据围岩开挖和岩土体力学原理,分析了围岩开挖过程中的三维效应和开挖应力释放等问题。通过AN-SYS软件对围岩级别较低的Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖全过程进行三维有限元数值模拟,分别得出了这两种围岩中某一断面在开挖过程各施工步的荷载释放率。为验证所得围岩开挖荷载释放率是否正确,运用二维有限元模型对Ⅳ、Ⅴ级围岩的开挖过程进行了二维数值模拟计算,计算过程中所需的围岩开挖荷载释放率采用本文计算得出的各数值。通过对二位模型和三维模型计算所得结果的对比分析,证明了所得出的Ⅳ、Ⅴ级围岩中开挖荷载释放率的正确性。     

某地铁车站深基坑开挖施工阶段围护结构变形规律数值模拟与分析

以某地铁车站深基坑工程为例,采用等效刚度法将围护桩等效为地下连续墙建立有限元模型对基坑开挖过程进行了三维数值分析,得到了深基坑施工过程中围护结构的变形及内力变化规律。将数值计算结果与实测值进行了比较,二者基本吻合。研究表明,有限元软件用于基坑开挖与支护的数值模拟是可行的,能够为工程设计与施工提供正确参考。     

基于三维动态有限元模型的轮轨磨耗数值分析

提出基于三维动态有限元模型的轮轨形面磨耗的数值预测方法,应用非线性有限元分析软件ABAQUS建立三维有限元模型,对轮轨滚动接触过程中的磨耗问题进行数值仿真研究。分析中,轮、轨材料采用双线性的弹塑性本构模型,联合使用有限元隐式（静态）和显式（瞬态）求解方法模拟轮轨瞬态滚动接触过程;采用基于微面积的Archards磨耗模型的积分形式,对轮轨材料的滚动磨损进行计算;用基于三次样条插值函数的曲线光滑技术,对磨耗过程的磨损量分布进行光滑化处理,再根据光滑化后的磨损分布来更新轮轨形面;用Laplace网格光滑技术对车轮踏面和轨轮轨头内部的有限元网格进行光滑化处理。以以往轮轨试验为实例对数值分析模型和方法进行了验证,试验结果与数值分析结果具有良好的一致性。     

袖阀管劈裂注浆加固技术数值模拟研究

应用ABAQUS非线性有限元分析软件,对采用袖阀管劈裂注浆技术加固的粉土路基进行了数值模拟研究.通过对袖阀管劈裂注浆施工方法和作用机理的分析,确定对粉土路基采用三维弹塑性模型和Mohr-Coulomb屈服准则进行模拟,袖阀管桩采用三维弹性模型.通过试验确定模型计算参数,模拟对比分析了粉土路基加固前后的稳定性安全系数,并对位移、受力和塑性进行分析.数值模拟结果表明,袖阀管劈裂注浆加固粉土路基效果显著.     

桩板结构在松软土地区高速铁路路基中的应用分析

以某高速铁路松软土地区桩板结构路基设计工点为例,首先从理论上对桩板结构进行内力计算分析,然后采用有限元软件对桩板结构内力进行数值模拟,并对桩板结构内力理论计算结果和数值分析结果进行对比;最后采用常规桩基础理论并结合有限元分析软件对松软土地区桩板结构路基的工后沉降进行计算分析。     

基坑施工对邻近地铁车站和区间隧道的影响分析

以佛山市越秀星汇云锦商业中心项目邻近已运营的广佛线桂城站及桂城站—南桂路站区间隧道为背景,采用Midas/GTS有限元软件,对该商业中心项目的基坑工程建立三维数值分析模型进行分析。在方案设计阶段采用施加基坑侧向位移来模拟地层损失继而导致地铁结构变形的简单模型,在施工图设计阶段采用动态模拟基坑开挖及回筑导致地铁结构变形的仿真模型。通过仿真计算为基坑设计和地铁结构安全评估分析提供了参考。     

考虑渗流固结耦合作用的软土深基坑降水施工的三维数值模拟

在广泛研究前人关于本课题研究资料的基础上,基于三维比奥固结理论和修正剑桥模型,对三维渗流固结耦合模型在复杂地质条件下软土深基坑降水计算中的应用进行了研究,并以上海某一实际基坑降水工程为例,对其降水过程进行了三维有限元计算。通过对该工程的三维有限元分析表明,考虑渗流固结耦合作用的三维数值模拟方法能够很好地模拟基坑降水引起的基坑及土体变形特征。因此,在深基坑降水及其引起周边土体变形的计算中,运用该数值模拟方法具有重要的现实意义。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

双线地铁隧道盾构施工对地层与建筑结构影响研究

地铁隧道施工会对周围地层产生扰动,引起周围地层应力的释放和调整,从而导致相邻建筑物的不均匀沉降和倾斜,严重时甚至出现失稳和坍塌,造成重大损失.文章以杭州地铁3号线隧道穿越某新建中学的盾构施工为研究对象,利用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立考虑隧道-土-锚杆-桩-建筑物相互作用的三维有限元模型,并通过三维数值模拟...     

地铁盾构区间下穿挡墙式铁路路堤变形控制措施研究

为解决盾构区间小角度下穿挡墙式铁路路堤及接触网立柱的安全施工问题,首先采用理论分析的方法,对下穿施工存在的工程风险进行了分析并提出了针对性的保护措施;再建立三维有限元模型对盾构下穿施工过程进行数值模拟,并将数值计算结果与实测数据进行了对比分析.研究结果表明:(1)轨道沉降曲线整体呈"W"形,挡墙沉降曲线在两隧道间呈平缓...     

珠江城际铁路清远站过站列车风数值模拟研究

基于计算流体力学软件Fluent,对珠三角城际铁路清远站的列车风风荷载进行了数值模拟研究。采用三维非定长可压缩流动模型,并应用动网格技术模拟了高速列车自进入雨棚起至穿越雨棚止的整个过程,得到列车过站过程中列车风空间分布形态,获得屏蔽门上监测点处的压力时程,总结压力分布的规律,给出用于结构设计的荷载取值建议,同时对站台的风环境进行分析。     

长江地铁隧道地下连续墙施工浇筑数值分析和试验研究

以武汉市长江地铁隧道地下连续墙施工为背景,利用有限元软件ANSYS建立H型钢接头地下连续墙施工浇筑过程的三维有限元模型,模型中考虑了混凝土的自生收缩和弹性模量变化,采用D-P屈服准则模拟泥浆中的填充石料,采用双线性混凝土压力模型对H型钢施加侧向压力,模拟计算动态浇筑过程中H型钢的水平变形和吊梁支座反力的变化规律。结合武汉市长江地铁隧道工程的现场试验,将计算结果与试验结果进行对比分析。研究结果表明:在地下连续墙浇筑过程中,受现浇混凝土凝结效应和侧向压力的综合影响,H型钢的水平变形为先增大后回缩;吊梁支座的总反力为先增加后下降,并且最大值约为钢筋笼有效重量的2倍,因此在实际施工中应予以足够的重视;计算结果与现场试验结果基本一致,验证了数值分析方法的合理性和精度,并可为同类工程施工提供理论参考。     

达索3DEXPERIENCE平台基于隧道BIM模型的数值分析研究

以主流BIM软件达索3DEXPERIENCE平台为研究基础,以实现基于隧道BIM模型的地层结构模型数值分析为研究目的,通过二次开发的方法开展研究。研究内容主要包括两方面:一是解决平台计算模块SIMULIA无法添加塑性参数及本构模型的问题;二是将计算过程流程化以提高计算效率。通过实际案例分析对研究结果进行验证,验证表明,通过二次开发的手段成功解决了平台计算模块SIMULIA不能添加塑性材料参数及本构模型的问题,扩大了软件的适用范围。将计算过程流程化减少了过程中的人工操作,极大提高计算效率。依托BIM模型开展数值分析,提高了计算模型精度,减少计算过程中的建模工作量。从BIM设计到数值分析计算全部在达索3DEXPERIENCE平台上开展,成功解决了传统方法中依托BIM模型进行数值分析的数据接口问题。     

跨座式单轨固定铸钢支座接触应力研究

为了研究跨座式单轨固定铸钢支座铰轴与摆孔之间的接触应力,应用Hertz接触理论,分析影响铸钢支座接触应力的主要因素。采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立固定支座的三维有限元模型,通过计算得到固定支座的接触应力。对支座进行静力荷载试验,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元分析结果的可靠性。最后借助有限元分析手段,计算铰轴直径变化对接触应力的影响。结果表明,固定支座在设计静力荷载作用下的接触应力满足要求,并且铰轴材料具有较大的强度富余;铰轴直径的尺寸会影响支座接触应力的大小,且存在最优铰轴直径使支座接触应力最小,可以为铸钢支座结构的设计与优化提供指导。     

暗挖隧道与邻近桥桩距离对桥梁的影响性分析

为探究暗挖隧道与邻近桥桩距离对桥梁的影响,以西安地铁某标段为背景,结合MIDAS/GTS NX有限元软件,建立三维模型进行数值模拟,并利用现场监测数据对比模拟结果,验证模型合理性。通过逐步缩小地铁隧道与桥桩的距离,分别模拟出地铁隧道与桥桩在不同距离下的桥面倾斜变化。模拟结果表明:临近隧道开挖一侧的位移量大于另一侧的位移量;且随着隧道与桥桩距离的减小,这种倾斜差异现象愈发明显;桥梁与隧道临界安全距离为15 m,当隧道与桥桩的距离小于临界安全距离后,随着隧道与桥桩距离的减少,对桥梁可能造成的危害会越大。     

磁器口车站中洞法施工的非线性二维数值模拟

研究目的：为了预测北京地铁五号线磁器口车站中洞法施工引起的地表沉降，评价各部开挖过程的土体稳定性，在开工前需对施工过程进行数值模拟。 研究方法：运用大型通用有限元软件（ANSYS）模拟计算磁器口车站中洞开挖过程，采用合理的计算参数和“生死”单元法对其进行非线性数值模拟分析，给出中洞开挖引起的地表沉降计算结果；对分析显示的土体薄弱部分进行及时加固，确保开挖过程中土体处于稳定状态。 研究结果：通过对监测结果与数值分析结果的比较，证明了计算模型和参数选取的合理性以及计算结果的正确合理性。 研究结论：理论计算地表沉降曲线与施工实测曲线趋势和数值基本一致；数值模拟结果用于定性分析土体稳定性非常有用，要做到定量分析难度很大；数值模拟时必须对关键参数（如变形模量等）及其敏感性加以讨论和分析。     

上新街车站明挖深基坑施工力学效应分析

重庆市轨道交通六号线一期工程上新街车站采用明、暗挖法修建。根据车站明挖段的地形特征,建立复杂的三维有限元模型,通过对明挖深基坑施工过程的有限元分析,对基坑岩土层和支护结构(主要是挡土墙)的应力、位移及地表沉降等进行了研究。揭示了基坑岩土体及支护结构应力、位移随施工过程的变化规律,得到了基坑上部土体的受拉区范围、地表沉降影响范围和易出现破坏的地方。结合监控量测资料,分析了监控量测和数值模拟结果有较大差距的原因,为上新街车站明挖段安全施工提供了指导。     

基于数值分析的磁浮列车悬浮电磁铁电磁场分布研究

常导中低速磁浮列车采用被动导向控制,其悬浮电磁铁同时提供列车悬浮力和导向力。因此,在磁浮列车的设计中,对悬浮电磁铁磁场的分析非常重要。本文采用Ansoft有限元分析软件对中低速磁浮列车悬浮电磁铁电磁场进行了三维研究,并与二维计算进行了比较。计算结果表明,在电磁铁电流较小情况下,铁心和轨道发生饱和的局部区域较小,三维与二维计算结果接近;但当电磁铁电流较大时,两者计算结果相差较大,三维计算得到的悬浮电磁力值更接近实验值。     

基于流固耦合的深基坑开挖对邻近地铁站影响研究

依托天津市太阳城商业地块基坑工程项目，采用MIDAS/GTS数值模拟软件针对不同建模方案及不同降水方式建立三维有限元数值模型。通过对比数值模拟结果与实际监测结果发现，基于流固耦合的数值模型计算结果与实测值吻合度较好，非流固耦合模型计算结果与实测值相差较大；不同降水方式对基坑周边地表竖向变形影响要大于水平变形，基坑工程降水开挖应考虑流固耦合影响；在考虑流固耦合情况下进一步分析基坑降水开挖对邻近地铁车站影响，地铁车站最大水平位移3.36 mm,最大竖向位移7.76 mm,基坑开挖过程对邻近的2号线地铁车站及其附属结构造成的扰动相对较大。     

盾构隧道近距离侧穿桩基的数值计算与分析

采用三维有限元的方法对盾构隧道近距离侧穿桩基施工进行模拟,分析盾构机动态掘进时既有桩基变形和附加应力的变化规律,模型中实现了对盾构施工过程的模拟。计算结果表明,盾构隧道施工时,既有桩基将产生沉降、倾斜和附加应力。对桩基的变形和附加应力影响最大的是盾构位于桩基前方1D到盾构位于桩基后方1D这一区段,增加掘削面推力将会增加盾构机通过时桩基的倾斜值,但对桩基的最终倾斜值的影响不显著。     

水泥基材料中倾斜钢纤维拔出性能数值模拟

在水泥基材料中加入钢纤维能够显著提升其受拉韧性和残余抗拉强度,探明单根钢纤维拔出机理是研究纤维增强水泥基复合材料及结构构件力学性能的前提条件。采用数值模拟方法,首先建立了水泥基材料中钢纤维倾斜角度为0°时的二维有限元模型,对纤维拔出性能进行了模拟。在此基础之上,考虑了倾斜纤维拔出时的基体剥落和挤压摩擦效应,建立了倾斜钢纤维拔出有限元模型。通过与已有单根纤维拔出试验结果对比,验证了上述模型的正确性。此外,探究了倾斜角度对纤维拔出性能的影响,结果表明,纤维倾斜角度在25°～30°之间时,纤维峰值拔出荷载最大。