西安地铁某区间隧道设计计算方法比较

通过运用解析法、一维、二维、三维数值模型对西安地铁某区间段盾构管片结构进行了位移、内力计算,旨在研究不同计算方法对同一问题结果的影响规律.其中,以日本惯用法为理论基础对该区间管片进行解析法求解;并用ANSYS有限元软件对管片进行了三种不同形式的数值模拟.通过比较发现,四种方法对管片的位移和内力计算结果云图显示趋势基本一致.ANSYS三维模型的位移沉降值最大;二维模型的内力计算结果最大.因此,在控制沉降分析中应以三维模型计算结果为主,在配筋计算等设计环节应以二维模型计算结果为主.最后本文总结了各种算法的适用范围,得出的相关结论对盾构隧道设计给与了一定的指导意见.     

隧道振动台模型试验的相似关系

以嘎隆拉隧道振动台模型试验为例,在模型试验相似理论的基础上对隧道振动台试验相似关系进行了研究;用方程分析法和量纲分析法推导了模型试验相似准则,实现了模型试验几何条件、边界条件、荷载及材料的相似,将其应用于隧道振动台动力模型试验;建立了有限元模型,从加速度时程曲线、频谱特性、加速度放大系数、破坏现象等方面与试验进行了对比。结果表明,试验结果与计算结果比较相符,破坏现象和破坏部位基本相似,说明本次相似关系的拟定是合理的。     

小矢跨比拱桥的模型试验研究与分析

为分析计算具有平面弯曲的矢跨比为1/12的双铰坦拱桥,以相似理论为基础设计了全桥空间受力有机玻璃模型,通过平面杆系有限元模型对实桥的计算,在保证实验效果的前提下,确定了试验的测点和荷载工况.建立空间有限元分析模型,并对模型的理论分析与实测结果进行了对比.将空间计算结果与平面杆系有限元计算模型的计算结果进行比较,并分析平面弯曲对本桥受力的影响,证明了本桥的设计采用平面杆系有限元计算模型是可行的.     

疏排桩支护结构内力与变形有限元数值分析

针对离心模型试验建立了三维有限元数值模型,通过与试验的比较验证了模型的可靠性,并与规范法中的m法进行了比较分析,最后结合悬臂排桩支护结构实例分析了桩身截面尺寸、桩间距和土体强度参数对桩身内力和变形的影响规律。研究结果表明：采用m法进行排桩支护结构设计偏于保守,与m法相比三维有限元法计算结果与离心机试验结果更为接近;桩身弯矩和桩顶水平位移随桩间净距的增加近似呈线性增加,随着土体黏聚力和内摩擦角的增加近似呈指数形式衰减。     

GM（1，1）灰色模型与土工离心试验联合推算路堤沉降

以灰色系统理论为基础,将高路堤沉降过程看成一个灰色系统,建立适合高路堤沉降预测的GM(1,1)沉降预估模型及其残差模型,将某高速公路的已知观测数据代入GM(1,1)模型,推算该观测点的最终沉降。同时,在室内进行土工离心模型试验,将试验结果与灰色模型得到的预测结果进行对比分析,表明预测精度良好。     

车身粘接结构断裂失效准则改进

为了解决现有失效准则无法满足粘接结构真实失效预测的问题, 利用试验测试与仿真分析相结合的方法建立一种基于应力的断裂失效准则; 设计了5组典型拉剪比的ISR-7008/铝合金粘接接头, 并对5组不同拉剪比的粘接接头进行准静态拉伸试验, 获得了初始断裂载荷与最大断裂载荷, 确定了胶层断裂失效点的起始位置; 建立了粘接接头的仿真模型并在仿真模型中施加初始断裂载荷, 提取出5组典型拉剪比的接头失效区域内初始断裂点的各种应力; 通过对失效点的各种应力进行比值和线性组合处理, 得出等效应力计算公式, 基于该等效应力计算公式建立适用于粘接结构的初始失效和后续失效统一的失效准则; 设计了验证试验方案, 通过对比试验结果和仿真结果, 分析了失效准则的有效性。分析结果表明: 在75°嵌接接头中, 仿真分析获得的失效载荷为1 717.6 N, 试验测试获得的失效载荷为1 936.4 N, 试验和仿真的相对误差为11.3%;仿真结果与试验测试的胶层失效过程基本吻合, 验证了本文建立的失效准则的有效性。建立的基于应力的失效准则实现了粘接结构初始失效准则和后续失效准则的统一, 可以较为准确地预测复杂应力状态下粘接接头的失效过程, 并且该失效准则解决了弹性粘接剂厚胶层的仿真问题, 为工程实际应用中的粘接结构强度设计提供了一定参考。      

对拉锚索支护结构室内模型试验研究

针对目前关于对拉锚索支护结构理论和试验研究较少的情况,自行设计和完成了考虑施工过程的对拉锚索支护结构室内模型试验。研究表明:对拉锚索支护结构支护桩内力及桩顶位移的最大值均出现在施工过程中,而非施工完成状态;不同的开挖支护时机对桩身内力及土压力的分布存在较大影响;总结出了对拉锚索支护结构桩身内力、土压力以及挡板土压力的分布。     

独立微型桩加固边坡的内力计算

建立桩土相互作用的微型桩体系有限元模型,结合理论分析所得的解析解,分析微型桩模型在滑坡推力作用下的位移及内力;通过与解析解数据对比,得出有限元模拟结果与解析解相近.分析结果对以后微型桩加固边坡的模拟及设计有重要参考价值.     

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

部分预应力混凝土连续梁裂缝行为的试验研究

介绍了通过模型试验研究大跨径桥梁部分预应力砼连续梁的裂缝行为的方法。对模型试验的工作过程进行了详细说明,并对试验结果进行了分析。通过试验数据与理论计算值的对比,总结了理论公式的适应范围。     

竹坑山隧道施工空洞影响分析

隧道空洞通常会导致"衬砌减薄"和"衬砌背后约束减少",基于泉(州)三(明)高速公路上的竹坑山隧道工程实例,分析了施工空洞对隧道结构的影响,采用相应的荷载一结构计算模型,计算二衬在这两种缺陷情况下的内力,并根据<公路隧道设计规范>对二衬结构进行了安全系数检算,通过对比无病害时二衬的内力和安全系数,明确判断空洞对隧道结构的...     

CRH3车窗粘接强度试验工作车升降系统设计分析

为检测CRH3车窗粘接强度,设计了车窗粘接强度试验工作车,并借助ANSYS软件对升降系统关键部件的滚珠丝杠副进行受力分析.结果表明,滚珠丝杠副最大应力188.042MPa,小于所用材料许用应力值,满足强度要求;最大应变0.329,为弹性变形,满足刚度要求;丝杠丝母采用Gothic Arch式无间隙沟槽,刚度增强,最大接触应力12.66MPa,与理论计算值相当,接触应力沿滚道呈环形分布,满足接触强度要求;滚珠丝杠副三阶屈曲系数均大于2,试验工作车升降系统稳定性良好.     

浅层地震模型试验研究

按照相似性准则,采用不同介质模型模拟多种地质构造,通过对地震波在二、三维介质中传播的模型试验研究,并与理论正演计算结果对比,吻合性较好,为更系统地开展物理及数值模拟试验打下了较好的基础.     

粘性土的弹塑性应力应变模型探讨

本文对取自峨眉的粘土进行了常规三轴试验。根据Lade双屈服面弹塑性模型理论，确定了该土的弹塑性模型及其参数。对一组不同墙高的重力式挡土墙进行了有限元分析，其结果与离心模型试验吻合，为计算粘性土的土创造了有利条件。     

预应力锚杆框格梁加固岩质边坡计算方法研究

分析了预应力锚杆框格梁加固岩质边坡时常用计算模型,指出采用文克尔地基模型对岩质边坡框格梁的内力进行分析计算是适当的;通过对试验数据的回归分析,给出了天然状态下岩石单轴抗压强度换算基床系数的回归公式;基于文克尔地基模型理论,通过理论分析计算,得出了框格梁内力简化计算方法。研究表明:岩质边坡上的预应力框格梁反力分布不均匀,其反力呈锚杆结点下集中的趋势,实际在进行框格梁梁底反力和内力计算时,应考虑框格梁与边坡岩体的相互作用;与常规设计方法相比,基于文克尔地基理论得出的简化计算方法更加合理经济,截面尺寸和配筋率优化达到30%以上,可为该类型支护结构优化设计提供参考。     

类矩形盾构隧道衬砌结构设计模型研究

为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型,通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力,得到试验结构的变形和内力,采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析,得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数. 结果表明:采用等效刚度模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,难以得到同时符合结构长短轴变形的管片刚度折减系数;采用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,结构变形和结构内力计算结果和足尺试验结果较为匹配,能真实反应类矩形盾构隧道结构受力,选用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型更为合理,所研究类矩形结构管片接缝的抗剪刚度建议为341 × 106～368 × 106 N/m;负弯矩接缝抗弯刚度建议为114 × 106～491 × 106 N?m/rad,正弯矩接缝抗弯刚度范围为85 × 106～177 × 106 N?m/rad.      

CFS加固RC箱梁斜截面承载力理论分析与试验

根据非线性有限元理论,建立CFS加固RC箱梁的三维非线性有限元分析模型,对箱梁进行斜截面承载力分析.针对箱梁桥的开裂特点与受力情况,制作4根RC箱梁并进行CFS加固RC箱梁的模型试验,通过逐级加载,研究CFS加固RC箱梁斜截面时的破坏全过程,分析CFS加固RC箱梁斜截面的受力特点和加固箱梁的极限承载力,对有限元计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了理论计算模型的正确性.     

巴东长江大桥索塔锚固区节段模型试验与空间应力分析

斜拉桥主塔拉索锚固区是斜拉桥的关键部位，其受力十分复杂，一般的平面分析难以反映锚固区实际工作状况和应力分布．文中介绍了巴东长江公路大桥索塔锚固区足尺节段模型试验的测试方案、内容和成果，并进行了空间有限元分析，结果表明试验和理论分析结果吻合程度较好．此外，还得出了模型的开裂荷载、极限承载力及变形等重要结果．     

CRH3A型城际动车组动模型试验研究

介绍了CRH3A型城际动车组动模型试验的试验装置,重点研究动模型试验的试验原理、研究内容、试验方法和试验结果分析,为动车组空气动力学适应性设计提供理论依据.     

一种轻型可展军用桥梁的设计与动力学分析

为保障人员迅速跨越沟渠、谷地等人工或天然障碍,研制了一种新型的轻型可展军用桥梁.该桥采用剪式铰和套筒可展机构实现轴向展开,用电机牵引主动索,展开至设计位置后锁定成工作状态.分析了预应力索和加劲桁架机构在减小桥梁变形、提高承载力方面的作用;制作缩比模型并进行了展开试验验证.研究结果表明:预应力索的设置使桥梁挠度从1/114减小到1/386,加劲桁架使桥梁承载力提高35.1%;该结构形式能稳定展开并投入使用,模型试验结果与展开的仿真结果吻合.