渗流作用下利用有限元强度折减法的边坡稳定性分析

应用ADINA程序分析了天然情况下边坡的稳定性,得到了安全系数和滑面的位置,并与ANSYS以及传统条分法GEO-SLOPE程序的计算结果进行了对比;在渗流作用下,基于渗流方程和温度方程的原理,把温度场所对应的温度荷载转化为孔隙水压力荷载施加在稳定性分析的计算模型上,对边坡进行了稳定性分析。结果表明,采用该方法计算得到的安全系数与采用传统极限平衡法计算得到的安全系数相比,两者之间的误差在3%以内,说明利用温度场进行渗流计算,再采用有限元强度折减法来进行边坡的稳定性分析是可行的。     

梁拱组合体系关键部位应力分析

结合某拱梁组合体系桥的建设,采用有限元程序建立该桥关键部位结构分析空间有限元模型,模拟该部位在各种荷载工况下的受力情况,得出该部位的应力状态,揭示了常规分析中不能发现的一些问题。     

伏龙坪双层隧道三维有限元分析

为了缓解兰州市区伏龙坪地段交通流量大,南北方向道路路面过于狭窄,且修建大断面隧道较为困难,故初步设计为双层双车道隧道。为更好地配合南山伏龙坪双层隧道的施工,也为了验证该施工方案的合理性和可行性,将在空间上对其进行讨论研究。其采用弹塑性有限元法,利用大型的仿真模拟软件(ANSYS中的土木模块)分析了在侧壁导坑的施工方法下伏龙坪双层双车道公路隧道各个施工阶段的围岩和衬砌在空间的受力、变形状态,考虑材料的非线性特征,采用DP屈服准则,并对此方案的应力云图、开挖过程的应力曲线和位移曲线加以研究和分析讨论,为双层隧道以后的施工做出了正确的理论指导。     

移动荷载下路面结构应力响应分析

实际中汽车总是以一定的速度行驶在路面上,首先将汽车荷载简化为移动的均布荷载,借助大型有限元软件ABAQUS,利用三维动力有限元方法,分析了移动荷载下车辆正常行驶状态、慢速行驶及刹车情况时路面结构内部应力响应规律。分析结果表明,较低的速度将会使路面结构内部产生更大的应力,各应力分量与速度变化基本呈线性关系;刹车过程中在路表面产生的水平荷载对路表面层附近的水平剪应力影响相当大,在刹车较频繁区域,提高面层及其层间接触面的抗剪强度,可减少或防止推挤、拥包等病害的出现。分析结果可为路面结构设计和路面施工提供理论参考。     

固化粉煤灰试验研究

对粉煤灰加入固化剂进行试验研究,分析了不同配比、龄期、养护温度以及掺入水泥对固化粉煤灰的无侧限抗压强度的影响;分析了不同配比、龄期对固化粉煤灰的抗剪强度的影响;通过对不同配比的固化粉煤灰进行抗冻试验,研究了固化粉煤灰的抗冻性能。试验结果表明,固化粉煤灰具有良好的耐久性、稳定性,浇注后强度稳定增长,尤其中、后期强度较高,对于工程是有益的。因此,固化粉煤灰作为三背回填材料是可行的。     

平原水网区公路的病害分析

计算分析了平原水网区1级以下公路的病害问题。研究认为,重载交通、不合理的路面结构、较低的路基高度、较高的地下水位,是平原水网区1级以下公路早期病害的关键原因。采用多孔隙骨架密实型水稳碎石基层,或水泥石灰土碎石基层,可有效延长路面结构疲劳寿命。沥青碎石基层并不是最理想的基层结构。考虑重载交通的影响,粉性土路基的最小填土高度应在2 m以上。当路基高度难以满足要求时,应加大地基的处理深度。高地下水位对基层和底基层,尤其是对底基层的疲劳寿命具有很大的影响。     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

桥面铺装材料设计参数对铺装层受力影响

桥面铺装材料设计参数影响铺装层受力状态,通过力学有限元计算,分析了铺装层材料设计参数对铺装层受力状态影响及其变化规律。分析结果表明,沿用一般路面沥青混合料设计方法不能适应桥面铺装层的实际受力状态,是造成沥青铺装层常见破坏类型的原因,应根据铺装各层不同的受力特点设计与选择经济、合理的铺装层材料,如嵌挤密实型改性沥青混合料、增强纤维沥青混凝土、改性沥青SMA等优质铺装层材料,从而使得铺装各层总体上更加协调,更能适应桥面板的变形,改善铺装层的受力状态,延长铺装层的使用寿命,也为同类型桥面铺装设计提供一些有益的参考。     

深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

斜拉桥箱形主梁尺寸的优化分析

针对斜拉桥中采用的双箱式主梁,改变斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度以及斜腹板倾斜角度,利用结构有限元分析程序ANSYS,对不同情况下的箱形主梁建立了有限元模型。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。给出了斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度及斜腹板倾斜角度的合理化建议。分析表明:当底板厚度为30 cm左右,斜腹板厚度为30cm左右,斜腹板倾斜角度为150°~152°时,主梁的应力分布比较合理。