油气管线在役焊接承压能力的确定

采用有限元分析软件对不同壁厚、管径管道的在役焊接过程进行数值模拟,研究管道内壁径向变形随介质压力的变化规律,确定在役焊接可焊压力,并与不同标准的理论计算结果进行比较。结果表明:通过研究管道内壁径向变形的变化规律可以确定在役焊接修复过程中管道所能承受的最大压力,且数值模拟得到的可焊压力变化规律与理论计算结果相似,可焊压力均是随着管道壁厚的增大和管径的减小而逐渐的增大。其中公式2与数值模拟结果最接近,但随着壁厚的增大计算所得的可焊压力与数值模拟结果的差值越大,而公式3恰好相反,应根据具体焊接过程选择合适的可焊压力计算公式。     

跑道形波纹管设计

目前国际上对于管道补偿装置的跑道形波纹管设计、制造、检验与验收未形成相应的标准及计算公式,文中利用有限元分析法计算跑道形波纹管的耐压、位移、疲劳等参数。文中通过有限元分析法模拟波纹管在各种工况下的使用情况,进行试验对比分析。波纹管承受内、外压时应力分布、变形情况,以及整体跑道形波纹管横向位移时应力分布、疲劳寿命均与工程应用较吻合。     

城市地铁越江隧道上浮引起的土体变形分析

文章基于盾构隧道统一土体移动模型基本假定,建立了隧道上浮作用下的两圆顶部相切土体移动模型;利用Melan公式计算得出了隧道上浮引起的土体变形(上浮力作用下的土体变形,再叠加土体损失引起的土体变形)二维解;应用ABAQUS有限元分析软件,结合在建南昌地铁1号线抚河桥区段工程,建立计算模型,对隧道上浮引起的土体变形进行了模拟计算。结果表明,推导的土体变形二维解与数值模拟结果比较吻合;越江隧道上浮引起的土体变形规律是河底表面呈"倒沉降槽"形,深层土体呈"双弓"形,且其幅度随距隧道轴线距离增大而减小。     

聚焦电流法隧道超前探测有限元模拟分析

文章结合聚焦电流法隧道超前探测原理,采用有限单元异常电位法对聚焦电流法隧道超前探测的电场分布进行了计算分析,并通过数值模拟,探讨了不同地电条件下聚焦超前探测的异常特征。结果表明,该方法能直观、明显的反映出掌子面前方不良地质体的位置、形态,避免隧道内金属干扰物对探测结果的影响。     

悬空输油管道的地震动力反应分析

针对工程中常见的悬空输油管道,考虑地震载荷的作用和输送液体与管道的相互作用,建立数学模型,用Hamilton原理和有限元法推导了管道的固液耦合振动方程。采用Newmark逐步积分法直接求解方程,在不同流速和不同边界条件下,对管道的地震动力响应进行计算。结果表明：管道的固有频率随流速的增大而降低,当固有频率降低至地震频率时,结构发生共振;当流速达到临界流速时,位移随时间按指数增大,固液耦合作用不能忽略。     

郑石高速公路黄庄边坡稳定性分析

文章根据郑石高速公路黄庄边坡的岩体结构、坡体结构和工程实际情况,采用极限平衡理论和模糊数学方法对右侧边坡进行赤平极射投影分析和模糊综合评判,综合分析该边坡的稳定性,并采用有限单元法对路堑开挖全过程进行模拟,揭示边坡变形破坏机理,为边坡处治提供依据。     

卸载工况下盾构隧道结构承载性能数值模拟分析

周边卸载导致的隧道横向大变形对地铁的正常运营与安全使用产生严重影响,对于隧道结构从周边卸载开始直至破坏的全过程,需要发展一种高效并能保证精度的数值模拟方法。文章首先进行不同接头刚度下衬砌环的内力及变形数值分析,表明管片接头刚度值对衬砌环轴力分布及大小影响很小,可以先使用相对简单的等刚度圆环法计算得到管片接缝处的轴力值,再将此预分析轴力值作为确定接头抗弯弹簧弯曲刚度曲线的轴力值,用三维直梁实体单元进行精细分析得到不同轴力下的管片接头抗弯刚度模型。最后将接头抗弯刚度模型参数赋给二维梁-弹簧模型中的弹簧参数,运用二维梁-弹簧法计算得到衬砌结构各级荷载下的内力和变形。该方法得到的数值模拟结果与试验结果一致,全过程数值分析表明:在侧向压力卸载过程中,接头截面处弯矩不断增大、轴力不断减小,各接头处抗弯刚度快速下降,最终结构达到破坏状态。     

降雨作用下煤系地层高速公路路堑边坡滑坡成因及稳定性研究

为研究降雨对煤系地层路堑边坡稳定性影响,以晴兴高速K16滑坡为例,通过工程地质调绘、钻探等手段查明滑坡基本特征,采用数值模拟计算分析,研究降雨入渗对滑坡作用机理及稳定性影响。结果显示,降雨入渗是引发滑坡失稳的关键诱因,滑坡前、后缘的孔隙水压力随降雨持续而增大,整体呈“S”形,滑坡中部受地形、地质条件影响,孔隙水压力呈缓慢增长趋势;滑坡稳定型系数随降雨持时的增加而不断降低,并在后期呈现快速下降趋势。     

内置波纹管直管压力平衡型膨胀节盲板受力分析

作为一种管道补偿构件，波纹膨胀节的作用是在热力或动力管网中，设备与管路，设备与设备之间的连接中起协调变形作用。内置波纹管式（也称外压浮筒式）直管压力平衡型膨胀节，不但具有轴向变形补偿功能，还能平衡内部介质压力产生的推力，是一种典型的压力平衡结构。其中盲板为压力平衡元件，它的受力状态较为复杂，其强度和刚度计算尚无明显的依据。本文对该盲板进行了受力分析，提出一种力学模型，给出了这种盲板的挠度和应力计算公式。并通过计算实例介绍了公式的应用过程，为该种结构盲板的强度设计提供了依据。     

洪水冲击管道的模拟分析

根据计算流体力学的原理和方法，以流场数值模拟为基础，利用大型流体计算软件对洪水冲击管道流场进行了模拟分析，得到了流场分布、压力分布情况，计算出了不同裸露程度管道在不同流速洪水冲击下的受力数值，分析了管道裸露程度对管壁受力的影响。     

高填黄土矩形、拱形明洞减载结构土压力差异性规律研究

高填明洞会使结构受力增加,影响结构安全。文章通过模型试验、数值模拟手段,考虑EPS减载、结构截面形式及其基础刚度,研究了明洞洞顶土压力、土体位移随填土高度的变化规律。结果表明,高填明洞减载结构洞顶土压力随填土高度的变化呈非线性变化,拱形截面减载效果优于矩形截面,柔性基础明洞减载效果优于刚性基础;矩形截面从洞顶中心点到两侧的土压力呈现先增大后减小、最后趋于稳定的趋势,在明洞两侧边界处出现最大值,EPS减载和柔性基础会使最大峰值与洞顶中心点数值的差距减小;拱形截面明洞洞顶同一平面竖向土压力呈现先减小、最后趋于稳定的趋势,最大值出现在明洞洞顶中心点。矩形截面明洞洞顶同一平面土体沉降曲线由减载前的"双V"型变化为减载后的"U"型。随后,对试验过程进行数值模拟分析,两者计算结果平均误差为11.0%,验证了试验数据的正确性及计算参数的合理性。最后,从填土横向应力上探讨了不同截面、基础刚度的明洞减载结构土拱效应的差异。     

装配式波纹钢板挡土墙力学特性分析

波纹钢板加筋挡土墙是一种可实现快速化施工的挡土墙构造形式,具有面板强度高、刚度大,施工速度快,环境扰动小的特点。本文通过采用ABAQUS软件建立有限元模型,在填土、顶部80kPa及120kPa荷载作用下,研究波纹钢板与填土耦合作用对波纹钢板力学和变形特性,并分析了不同深度波纹钢板、土体的水平变形及挡土墙构造物的稳定性。研究表明:波纹挡钢土墙在填土作用下呈倒"S"形,上部呈向外变形,下部呈向内变形挤压土;上部载荷作用下,挡土墙的中间部分会产生凸起,随着载荷的增加,凸起随着向外倾斜的趋势而增加。     

装配式输油管线的抗碾压能力分析

敷设在地面的输油管线可能受到行进车辆的碾压和其他物体的碰撞冲击,使管线破坏而失去使用功能。因此,研究管道在静、动载荷下的强度有着重要的实际意义。采用ANSYS及LS-DYNA软件对装配式输油管线建立了有限元模型,进行了静、动态弹塑性有限元数值计算,得到了其可承受的最大载荷和相应的变形。计算结果表明：过载碾压会使管子产生局部的凹陷;管线的承载能力随管子的壁厚增加而提高;管子在高速冲击碾压下会产生较大的变形,冲击的动变形大于静载下的变形,而震荡的动应力小于稳定静载下的静应力。     

基于有限元的波纹管动态分析

文中首先通过传统的计算方法分析确定影响波纹管变形和寿命的因素,由于传统方法只考虑静载荷和静特性,无法实现动态特性分析,因此利用有限元软件来实现动态分析。为实践该分析方法,以研制的实际产品为例,应用有限元分析软件对产品进行了静力分析、振动应力分析及耐久性分析。最后,通过振动及耐久性试验验证分析结果的正确性,对波纹管的设计具有借鉴作用。     

软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力的关系研究

为获得软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力之间的关系,为大变形让压设计提供依据,文章利用FLAC3D数值模拟软件,计算了某单线铁路隧道开挖后在无支护条件下洞周发生不同变形量后施作弹性支护结构的最大压应力,并以此间接反映围岩压力,得到围岩压力随围岩变形的释放关系曲线。将类似工程实例的监测数据与该关系曲线进行对比分析,结果表明:围岩压力随围岩变形的释放关系曲线分为陡降区、调整区和缓降区三部分;软岩大变形可分为收敛型和非收敛型两类,收敛型大变形隧道将可量测的洞周变形控制在15 cm(洞周半径的3%)以内是经济合理的,且施作常规系统锚杆效果最好;非收敛型大变形隧道可量测的洞周变形量超过63 cm(洞周半径的14%)时,围岩压力释放效果才进一步提高;通过大幅的洞周变形来减小围岩压力时,将导致塑性区的大幅增加,此时的系统锚杆作用微乎其微。     

活动断层作用下管土有限单元模型研究

为研究断层作用下埋地管道的力学状态，基于管土相互作用理论，采用固定边界壳单元模型、管壳耦合模型、等效弹簧边界模型、管单元模型4种管土作用模型，对比分析管道穿越断层计算效果。结果表明：4种模型得到的计算应变趋势基本一致，其中固定边界壳单元模型、管壳耦合模型、等效弹簧边界模型结果基本吻合，计算应变大于管单元模型。同时，4种模型均得出管道与走滑断层交叉角不宜为90°。在此基础上，提出有限单元适用的断层工况，并给出相关应用建议。     

紧贴已建轨交车站的超深基坑开挖卸载效应数值模拟分析

结合上海某轨交建设工程实例,采用地层位移法,运用叠加原理和增量法,对紧贴既有轨交车站（地下连续墙共用）的深基坑开挖过程进行了二维和三维数值模拟。着重分析了深基坑开挖卸载作用下,既有车站结构的内力变化和变形趋势,对深基坑工程的施工提出了合理的控制要求。     

隧道压力波数值模拟软件开发与应用

文章主要介绍了隧道压力波数值模拟软件的原理与应用.该软件以一维可压缩非定常流动模型为基础,采用特征线法计算列车通过隧道时产生的压力波及相关的空气动力参数.计算结果可以为确定隧道净空面积及探索隧道压力波减缓措施提供依据.     

粘土中超大直径泥水平衡顶管被动极限支护压力计算方法

为维持顶管施工开挖面稳定,支护压力的设定必须小于被动极限支护压力。文章根据开挖面极限平衡,提出了超大直径泥水平衡顶管在粘性土中适用的开挖面被动极限支护压力计算方法。依照数值模拟计算方法,研究了超大直径顶管的被动破坏模式;再基于破坏模式,给出了被动极限支护压力的计算思路;对实际工程进行数值模拟并与所提方法进行对照,初步验证了所提方法的合理性;最后与其它理论方法进行了比较,并对提出方法的影响因素进行了分析。研究结果表明:水平圆柱体破坏模式为超大直径泥水平衡顶管的被动破坏模式,该被动模式与埋深无关;提出的方法具有合理性,而且计算过程相对简单,在实际工程中适用;水平圆柱体模式计算方法能够用于层状、均质粘性土中,应用条件是顶管开挖面只处在一个土层内;其得到的计算结果合理地低于其它方法,且偏安全;得到的被动极限支护压力随埋深直径比增大而增大,随内摩擦角和粘聚力的增大而增大。     

盾构隧道局部渗漏水对周围土体孔隙水压力的影响

文章基于复变函数的保角变换方法将含有隧道的半无限平面映射为同心圆环计算域,将隧道周围土体视为均质连续各向同性的饱和介质,通过边界配点法控制盾构隧道局部渗漏水的边界条件,并将解析法与数值法相结合求解了稳定渗流时饱和土体二维渗流的基本微分方程,得到了盾构隧道局部渗漏水引起周围土体孔隙水压力变化的半数值半解析解。结合工程算例,应用该计算方法探讨了隧道渗漏水范围、渗漏水位置、地表与隧道渗漏水边界处总水头差等因素对隧道周围土体孔隙水压力的影响。研究结果表明:盾构隧道发生侧向渗漏水时,周围土体孔隙水压力在水平向1倍隧道中心埋深的范围内变化较大,且渗漏水范围越大。其衰减速度越显著;隧道渗漏水引起的地表与隧道渗漏水边界处总水头差越大,其对土体孔隙水压力的影响越显著,且孔隙水压力的减小量与总水头差呈等比例变化;隧道侧向渗流量随地表与隧道渗漏水边界处总水头差的增大而增大。且两者呈线性关系。