浅埋隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应分析

为研究隧道爆破作用下邻近框架结构的振动响应机制,以某5层框架结构住宅楼为例,借助ANSYS/LS-DYNA建立基于隧道爆破-围岩-框架结构的三维耦合数值计算模型,分析隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应。研究结果表明： 数值模拟清晰地展示了隧道爆破作用下围岩和框架结构应力场、位移场的变化情况,给出了爆破振动波从围岩至框架结构的传播过程。通过对比实测测点与数值模拟中对应测点的振动速度时程曲线和频率分布,验证了数值模拟方法的可靠性。在隧道爆破作用下,邻近框架结构梁、柱以及外墙等构件的振动响应并不一致,随结构高度呈现出不同的变化规律。此外,应力集中现象主要发生在建筑物底层外墙、外墙与柱结合处、外墙与梁结合处以及外墙与楼板结合处等非承重部位,表明这些部位更易在隧道爆破过程中发生损伤开裂。     

怒江特大桥抗风性能研究

勐糯怒江特大桥为主跨800 m大跨悬索桥,具有结构柔、对风荷载敏感等特点,且大桥跨越怒江深切峡谷,导致桥址处风环境复杂、设计风速较高,非常有必要进行抗风性能研究。因此,对桥位环境风速进行实测,结合数值模拟分析和地形模型试验成果,研究桥址峡谷风效应,确定风特性参数,作为大桥风致振动研究的基础;结合数值模拟分析、节段模型试验和全桥气弹模型试验多种方法相互验证,确保大桥在设计风速下不发生颤振、驰振及明显的涡振现象,大桥抗风性能满足规范要求。     

基于 Monte-Carlo 模拟的进场排序不确定性研究

为了提升终端区航班排序抵御不确定因素扰动风险的能力,保证航班运行效率及降低延误损失,综合考虑终端区运行的多种约束限制.基于不确定性因素对进场航班影响分析,以航班总延误和管制干预最小为目标,建立进场航班排序的多目标随机期望值模型.应用 Monte-Carlo 模拟方法刻画航班运行状态随机变量的统计特征,将模型所求目标函数值表征为随机模拟的数学期望,设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)寻求模型的 Pareto 最优解集,绘制不同阈值的缓冲间隔下得出 Pareto 前沿拟合曲线.采用广州终端区典型时段进场航班数据进行仿真验证,结果表明模型中不同阈值范围的缓冲间隔设置,可提供权衡航班延误和管制干预之间的合理化建议,且最高可降低32.4%的航班延误.所提方法能有效缓解繁忙机场航班延误,提升航空运输服务能力.      

基于层次分析-可拓理论评价岩质岸坡稳定性

为了研究岩质岸坡的安全稳定问题,以云南玉楚高速绿汁江特大桥玉溪岸某岩质岸坡为例,运用层次分析与可拓物元理论相结合的方法,建立边坡稳定性评价物元模型,确定其稳定安全等级。通过层次分析法计算出各评价指标权系数后,结合可拓理论构造出的有序三元组,形成多因素关联度函数,进行模型的物元可拓分析,获取边坡最终的安全分级结果。结果表明：边坡的安全等级为Ⅳ级,处于不稳定状态。同时,运用FLAC3D有限差分软件对边坡进行数值计算,得出安全系数Fs=0.98,为不稳定边坡。两种方法的分析结果一致,进而论证了层次分析-可拓理论评价模型的可靠性,也为岩质岸坡的稳定性评价提供了一种新的决策方法。     

场地类别对装配式地铁车站结构地震响应的影响

为研究装配式地铁车站结构在不同场地条件下的地震响应,基于有限元软件,建立地层-装配式地铁车站结构三维静动力耦合非线性有限元分析模型,分析不同场地类别、不同地震动峰值加速度以及竖向地震动条件下装配式地铁车站结构的地震响应,并给出装配式地铁车站的加速度、变形、应力及塑性损伤的变化规律。分析表明： 1）场地类别由Ⅱ类变为Ⅲ类时,车站结构顶底间最大相对水平位移与接头张开角逐渐增大,且增长幅度变大,但接头张开角仍较小(<0.10°),验证了接头的稳定性和安全性; 2）在Ⅲ类场地条件下,拱腰、拱肩以及侧墙上下端附近的围护结构等位置易出现塑性损伤; 3）相比单向水平地震动,增加竖向地震动会显著增大装配式地铁车站结构的变形、应力、接头张开角及塑性损伤。总体来看,在Ⅱ类场地条件下,输入地震动峰值加速度分别为0.1g和0.2g时,结构基本处于弹性工作状态; 在Ⅲ类场地条件下,输入地震动峰值加速度为0.4g时,结构处于弹塑性工作状态且塑性区体积较大。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题,基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法,依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程,通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势,并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中,围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%,且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势; 2）相对于围岩条件而言,埋深对应力释放率的影响更小。此外,在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中,根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

FRP拉索静力及蠕变性能的多尺度预测

合理而高效的纤维增强复合材料(FRP)拉索性能预测方法可有效解决拉索足尺试验难度大、耗时长等问题.为此,以剪切滞后模型的理念为基础,提出以浸胶纱为基本单元的FRP浸胶纱-单筋-拉索多尺度短期静力与长期蠕变预测模型.相比将纤维单丝作为基本单元的一般模型,该模型具有较高的计算效率,尤其适用于大尺寸FRP拉索的足尺建模分析....     

大跨桥梁实测湍流风场的大涡模拟

为实现在大涡模拟(LES)中准确评估强风湍流对大跨桥梁的作用,关键难点在于生成符合桥梁真实强风特性的入口湍流。为此应用了一种新的规则化波矢量随机流生成方法PRFG³(Prescribed-wavevector Random Flow Generator),该方法遵守连续性方程和泰勒假设,可准确模拟目标湍流的脉动风谱、湍流度和湍流积分尺度等风特性参数。首先利用西堠门大桥结构健康监测系统(SHMS)2016年内采集的风速数据,选取了该桥址区10 min时距平均风速较大但风特性不同的2个强风样本,分析得到相应的强风特性参数;然后采用PRFG³方法合成了符合上述2个实测强风特性的均质各向异性湍流,同时为验证该方法用于主梁节段模型LES入口湍流的适用性,还模拟了缩尺比为1∶50的强风湍流场,并基于OPENFOAM平台,将3类风场赋予LES入口进行了数值计算;最后将LES流场中多个监测点的湍流特性与实测结果进行了对比。研究结果表明：2个实测风场在顺风向、横风向、竖风向的脉动风谱均与Von Kármán谱接近,顺风向湍流积分尺度最大约为192 m,各脉动风...     

考虑矿物各向异性的地聚物/集料界面静动态交互特征模拟

地聚物作为一种低碳环保、应用潜力广阔的无机结合料,其与不同表面构造集料的界面交互作用直接影响地聚物混凝土的力学性能和耐久性。充分考虑集料矿物晶向的各向异性,采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics, MD)从原子分子层次的作用模式和强度分析,模拟了地聚物主要水化成分N-A-S-H、C-A-S-H和集料矿物化学成分SiO₂、CaCO₃不同晶面的静态界面相互作用,并采用单轴拉伸方法从纳米尺度下讨论了不同界面交互的动态力学行为。模拟结果表明：CaCO₃各晶面表现出比SiO₂更强的表面能和表面浸润性,并与C-A-S-H、N-A-S-H的界面相互作用势和拉伸应力更强,但CaCO₃晶面各向异性明显,性能稳定性不及SiO₂。地聚物与集料矿物的相互作用势主要由静电势提供,由于矿物界面静电作用及浸润特征,交互区水分子聚集,氢键作用明显,同时水分子与Ca²⁺、Na⁺进行配位形成水合离子,有助于离子在矿物表面迁移、沉淀与成核生长,增强界面空间位阻效应。在单轴拉伸模拟中,地聚物与集料矿物界面拉伸失效机制包括2个阶段：第1阶段(0 nm＜界面位移d＜0.15 nm)主要克服界面交互的静电作用,第2阶段(0.15 nm≤d≤0.3 nm)主要克服氢键作用。MD模拟有助于从分子尺度揭示地聚物与集料界面作用机制,为进一步研究地聚物混凝土材料优化、交互界面强化及损伤等提供了新方法和理论依据。     

对称悬臂拼装桥梁接缝处承载力数值模拟分析

在目前对桥梁接缝处的承载力数值模拟中,对于影响接缝处承载力的桥梁其它材料缺乏力学分析,数值模拟中的误差较大,影响结果判断。因此提出对称悬臂拼装桥梁接缝处承载力数值模拟研究。首先对于影响接缝处的性能的桥梁主体混凝土进行有限元分析确定力学性能。考虑不同接缝方法下抗剪强度不同,给出了不同接缝方法下的抗剪强度计算公式。而后根据其抗剪强度和主体材料的力学性能得出接缝处纵筋滑移形变参数,完成承载力的数值模拟。为了验证设计方法的可行性,设计实验,使用某地的对称悬臂拼装桥梁作为实验对象,测试在不同荷载下的接缝处承载情况,并采用设计方法以及文献[1]、文献[4]和文献[7]中的数值模拟方法进行模拟,实验结果显示设计方法的数值模拟结果对比其他方法更接近实际实验时的数值,证明设计方法误差较小,满足设计初衷。