复杂形状海洋浮体水动力系数计算

网格划分是水动力计算的关键环节,文中针对复杂形状海洋浮体提出了一种湿表面网格划分方法.对于有复杂首尾结构的浮体,用型线重构的方式在首尾生成曲面构成所需要的截面线,将通用建模工具和NURBS曲线拟合相结合,生成相贯结构的相交线;然后,用分片法生成浮体湿表面及内自由面网格,并独立表达各自的速度势以处理不规则频率现象,进而进行水动力系数计算.计算结果表明,上述处理方式很适合复杂形状海洋浮体水动力系数的计算.     

拓宽加载对旧路基附加沉降影响数值分析

基于有限元数值分析方法,对路基拓宽工程中,新路基填筑对旧路基附加沉降的影响进行了研究。选取6 m厚软土地基双向4车道的两侧拓宽工程作为数值模拟原型,新路基填筑分别采用不同的填筑、固结间隔期的分层加载方式,通过监视旧路基坡趾下方不同深度的指定观察点,提取观察点的沉降-时间曲线,分析其加载过程的沉降特征,获取不同拓宽加载方式下旧路基下地基影响深度范围内附加沉降的变化特点及沉降完成时间。研究结果表明,新路堤填筑加载总量一定时,不同填筑方式引起的旧路堤附加沉降基本为定值,根据堆载高度可以确定旧路基最终沉降量;新路堤填筑方式影响旧路堤的沉降完成时间、填筑加载时间与自然固结时间相对集中时,旧路堤完成沉降所需工期较短。     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

双侧壁导坑施工数值模拟

针对隧道洞口浅埋段双侧壁导坑施工工艺的特点,对某高速公路隧道进行了数值模拟,定性地分析了双侧壁导坑开挖法施工力学行为.研究表明,在开挖初期,临时钢架与核心土共同作用形成一个承载整体,能有效地减少地表沉降变形;上部核心土开挖后,临时钢架与初衬连接处出现应力集中现象,在开挖过程中应引起重视.     

车辆吸能部件的碰撞试验与数值仿真

为了设计某列车耐撞性车体,实现列车被动安全保护,进行了台车碰撞试验和数值仿真计算,研究了耐撞性车体吸能部件的吸能特性。在台车撞击试验过程中,吸能部件从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,吸收的冲击动能与最大变形量基本成正比关系,说明该部件具有良好的吸能效果。并在此基础上,应用显式动力有限元理论建立了其有限元撞击模型,进行了数值仿真计算。相关性分析结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,在整个撞击过程中,撞击力曲线基本吻合,最大撞击力峰值分别为2486·3、2423·1kN,最大变形量误差和初始撞击力峰值误差都小于3%,反弹速度误差小于4%。显然,利用撞击试验验证了数值计算的有效性和可靠性,利用数值计算设计和优化车辆吸能部件是可行的。     

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随着我国公路隧道建设的蓬勃发展,连拱隧道的修建也越来越多。连拱隧道一般应用于中短隧道工程,常常存在浅埋偏压、地质条件较差等问题。河北省张石高速公路岔道2号隧道全长188m,属于双连拱隧道。围岩级别主要由IV、V两级构成,进口段围岩比较破碎,埋深较浅同时具有偏压现象,给施工带来了一定难度。本文采用现场监测与数值模拟两种手段,对隧道浅埋偏压段围岩开挖后的位移变形进行了分析研究。研究结果表明两种分析结果基本吻合,可见采用数值模拟方法在隧道工程分析上是可行的,同时也弥补了单一的现场监测方法存在的预见性较弱的缺陷。     

桥、隧、路、堤组合结构应用技术

为解决受周边既有环境影响下隧道出入口的展线难题,依托长沙市营盘路隧道工程实例开展系统性研究。结合桥、隧相连工程的实际特点,提出一种桥、隧、路、堤组合结构方案,并对该方案实施的可行性进行详细分析及阐述。通过运用Plaxis2D有限元软件对组合方案进行受力计算,结果表明: 护壁墙与隧道结构在位移的变化上基本达到协同变形,所设置的联系横、纵梁结构能有效地将护壁墙与隧道结构连接成整体,起到整体受力的作用。同时,在工程施工期间进行现场监测,结果显示： 大堤周边地表累计最大沉降量为15.44 mm,水平最大位移为6.72 mm,实际监测量均小于数值模拟的最大沉降量（21.34 mm）和最大水平位移（8.77 mm）。模拟结果对施工起到一定的指导作用,组合方案在满足承载力要求的前提下,最大限度地保留既有原始地貌,解决了特殊条件下的交通功能问题。     

车站基坑揭露断层带注浆加固效果数值模拟研究

为研究注浆对明挖基坑揭露断层带的加固效果,以南京地铁上元门车站基坑工程为背景,考虑基坑开挖过程中渗流场与围岩应力场的相互耦合作用,建立相应的有限元分析模型,对软弱破碎层、注浆加固带、基坑地下连续墙以及围岩所组成的耦合系统进行模拟,研究注浆加固前后围岩渗流场、位移场以及应力场的特征,最终获得基坑地下连续墙的水平位移、基坑外地表沉降、围岩塑性区分布、基坑内围岩变形以及基坑内涌水量变化规律。研究结果表明： 1）通过对基坑底部断层带的注浆加固,基坑侧向位移及基坑外地表沉降均得到有效控制,相比于注浆加固前,其最大水平位移和地表累计沉降量减小50%以上,满足工程要求; 2）基坑底部区域内塑性区范围明显减少,基坑外塑性区扩散也得到有效抑制; 3）基坑底部断层带注浆改变了渗流场分布,有效降低了基坑涌水量,基坑治理区域涌水量由最初的94 m3/h逐渐减小到4 m3/h,堵水率达96%; 4）注浆结束后现场钻孔取芯率达到75%~80%,开挖揭露大量劈裂作用形成的浆脉,验证了注浆可有效治理明挖基坑所揭露的软弱断层破碎带。     

Sliding window method for vehicles moving on a long track

The rail is modelled as a simply supported beam in the vehicle–track coupled dynamics. The beam is formulated by a partial differential equation that is transformed into an ordinary differential equation by the method of mode superposition for numerical calculation. However, the size of the matrix that is formed by the mode-superposition method increases significantly with track length, which limits the calculation efficiency. Some methods have been developed to solve this calculation issue, but they diminish the merits of the vehicle–track coupled dynamics, which would systematically investigate the dynamics of a vehicle and a track from the entire vehicle–track system. A new method is developed to resolve this contradiction. First, a theory based on a sliding window is established to improve the computational stability with respect to the length and the window-movement ratio. Then, two methods, namely finite element method analysis and an analytical solution, are used to verify the accuracy of the new method, which is highly efficient when used in a vertical half-vehicle–track coupled model to calculate the vehicle response when the vehicle moves on a long track. The results of the vehicle response calculated with and without the sliding window show good consistency.     

郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究

为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明： 1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性; 2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力; 3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。