充填管袋堤坝结构断面优化设计

采用现代设计理论研究充填管袋堤坝结构断面的优化设计问题。构建以充填管袋堤坝结构断面关键几何尺寸为设计变量,堤坝工程造价最低为目标函数,设计高水位、设计低水位以及水位骤降3种工况下的边坡稳定安全系数等为主要约束条件的结构优化设计数学模型,借助FLAC3D软件进行结构分析并验证其边坡稳定性,优化模型求解采用复合形法。实例计算结果显示:优化设计方案与原设计方案相比,堤坝结构工程造价降低22.7%,土工管袋抗拉强度达到临界约束,堤坝结构的受力和变形状态有所改善,优化调整效果明显且经济效益显著。     

地下结构抗浮方案评价指标体系的建立

通过对地下结构工程抗浮设计应用现状的分析,提出地下结构抗浮设计方案选择原则.在系统分析设计目标和影响因素的基础上,建立了地下结构抗浮设计方案优选的多级综合评价指标体系.应用模糊数学原理和方法分别对评价指标体系的各指标进行处理,建立了方案优选的多级模糊综合评价决策模型.通过工程实践中抗浮设计方案优选实例,阐述了方案优选的多级模糊综合评价的工程应用.     

湿室型泵房整体结构优化设计

针对现行规范方法设计的泵房存在"粗、大、笨"的问题,从降低泵房建设成本的角度,构建以泵房结构总造价最低为目标函数,泵房关键结构几何尺寸等参数为设计变量,泵房结构基底应力、地基承载力、抗滑稳定性、结构强度、沉降量及沉降差为约束条件的优化设计数学模型。采用有限元法对泵房结构进行三维有限元数值模拟,同时借助ANSYS软件提供的优化平台对其进行优化设计研究。结果表明:与原设计方案相比,优化方案的泵房总造价减少了9.7%,结构的缝墩厚度达到限定值,既减少了工程总造价,也降低了结构对地基的要求。     

大跨越输电塔的结构优化分析

为了研究和解决大跨越输电塔的优化设计问题,以结构截面、根开和腰部尺寸为设计变量,以结构质量为经济性优化目标,以结构各构件应力比差的平方和为等强度优化目标,提出了经济性等强度优化设计方案,建立了优化目标函数,并采用APDL语言编制了相应的优化程序,利用基于共轭梯度法的一阶优化算法对优化目标函数进行了求解.优化计算结果表明,经济性优化设计方案侧重于节省钢材,等强度优化设计方案则侧重于结构的等可靠性,而经济性等强度优化设计方案既可以满足工程的经济性要求,又可以适当提高结构的整体安全性.     

湖底隧道抗拔桩优化设计

文章利用有限元软件对湖底隧道结构4种不同的设计方案进行建模计算.计算结果表明,隧道结构采用抗拔桩设计能够明显减小隧道结构的上浮;隧道跨中抗拔桩受力最大,侧墙及中墙位置抗拔桩受力较小;通过优化设计可以更好的改善隧道结构受力情况,并能够达到节约成本的目的,同时对以后的抗拔桩设计和施工有一定的指导意义.     

浅埋扁平超大断面隧道断面优化设计研究

对于超大断面浅埋扁平隧道,合理的扁平率设计对于隧道围岩稳定性和隧道建设的经济性至关重要.采用大型数值分析软件ANSYS,对重庆轨道交通5号线3标超大断面浅埋扁平隧道在5种不同扁平率下的断面形式进行了参数化设计;通过不同扁平率下隧道围岩的变形和隧道结构受力情况进行分析,以层次分析法为优化分析理论基础,对影响扁平隧道结构稳定性的开挖面积、拱顶下沉、地表沉降、初支弯矩等目标值进行优化,并将计算结果与现场监测数据进行对比分析.最终确定了依托工程最优扁平率为0.63,为此类工程断面优化设计提供借鉴.     

钢筋混凝土拱桁架的最优化设计

本文对钢筋混凝土拱桁架进行优化设计,首先初拟断面尺寸,用刚架有限元进行内力计算.然后对每类杆用0.618方法进行优化设计.用优化的断面尺寸对结构进行内力重分析和对杆件再优化.依此迭代下去,直至收敛.此时可得出结构造价最省的断面尺寸和相应配筋.本文例举了三个实例说明拱桁架优化设计的经济效益.     

广州地铁六号线二期某基坑工程设计分析

从地质、结构、施工等多专业综合的角度进行分析,优化了广州地铁六号线二期高黄中间风井基坑支护设计方案,即将锚索支护设计方案优化为内支撑+环框梁支护方案,规避了施工风险,同时能够满足结构受力要求。抗浮设计宜从工期、施工安全、方便、经济等方面综合考虑。     

凿岩台车小断面钻爆技术适用性研究

凿岩台车与风钻、TBM(或盾构)掘进机有着本质的区别,凿岩台车开挖爆破设计方案必须考虑台车自身的工作要求(台车的开挖范围、结构尺寸、钻眼深度等),又要考虑隧道断面自身的特点,即"量体裁衣",经过对爆破设计方案不断选择与优化,才能得出不同条件下适合台车开挖作业的爆破方案。     

上部大跨度空腹夹层板结构的地下室抗浮方案的研究

抗浮是地下室设计中重要的一环,设计时除了要考虑结构安全性之外,还应兼顾设计方案的经济性。本文结合实际工程,在地下水位较低的情况下,针对上部采用大跨度空腹夹层板结构的建筑提出了增大独立柱基自重的整体抗浮方案。从安全、经济性以及施工工艺三个方面,将该方案与底板压重、抗浮锚杆方案进行对比分析,分析表明:增加独立柱基自重为最优方案。建议在地下水位较低的情况下,采用增大独立柱基自重的抗浮方案。     

软岩大跨隧道施工力学研究

深圳大梅沙隧道修建于软弱围岩中，断面呈扁平状，且施工工序复杂，地层和支护结构的受力状态频繁变化。为保证施工过程中支护结构和围岩的稳定，采用ANSYS程序对施工过程中围岩和支护结构体的受力状态进行了模拟计算，结果表明：采用双侧壁导坑法施工，导坑的围岩应力呈不对称分布，尤其在临时支护与永久支护的结合部位会出现应力集中现象；中洞上步开挖是施工过程中最不利环节，容易产生较大的卸荷效应，引起拱顶和地表的大幅度沉降。据此提出了对拱部支护及时施作二次衬砌以及对拱腰和边墙底部围岩采取注浆加固等技术措施，保证了围岩和支护结构的稳定。     

隧道燕尾段施工方案探讨

随着铁路建设的不断发展,隧道断面已不仅仅是单一的单线或双线隧道,隧道由单洞双线隧道分叉变为双单洞单线隧道或由双单线隧道汇合成双线单洞双线隧道等结构形式不断出现,该类隧道燕尾段施工方案的选定决定施工的安全。以西属巴隧道为例对燕尾段施工方案进行了探讨。     

强度折减法在超大直径顶管群抗浮稳定分析中的应用

为评价和指导超大直径顶管群的设计,将强度折减法应用于水下顶管群的抗浮稳定分析。利用单管和六管并行两种方案,研究了适合水下顶管抗浮稳定分析的失稳判据。并通过调整群管间距,研究管间距对群管抗浮稳定安全系数的影响。结果表明:将强度折减法用于顶管群的抗浮稳定分析是可行的。综合运用地表位移突变性及塑性区贯通性作为失稳判据较为合理,而数值计算收敛性因受多种因素影响不适合作为失稳判据。群管间净距小于顶管外径时,会导致群管抗浮安全系数偏小,相邻顶管间的土体易出现塑性区贯通。     

对称曲率条件下导洞宽度变化对隧道的影响分析

作为特大断面公路隧道常用的开挖手段，双侧壁导坑法可以把大断面隧道划分为若干个小断面进行开挖，从而保证开挖过程围岩的稳定性。但是目前为止双侧壁导坑法导洞断面形式的设计标准还不够完善，为进一步优化其断面设计，以唐山市某隧道为依托，通过对软弱破碎围岩条件下采用对称曲率方式设计的侧导洞进行有限元模拟，对不同宽度侧导洞的洞顶沉降、围岩核心土应力及塑性区变化和临时支护受力情况进行分析。结果表明导洞宽度过大，容易引起衬砌结构内力过大，同时也不利于核心土的稳定性；导洞宽度过小，则会造成围岩应力集中程度过大，也会引起核心土上部分开挖时洞顶沉降过大而引起坍塌，此外导洞过小还会造成工作面狭窄，对施工造成不便，所以导洞宽度设计为7.2 m时较为合理。可见导洞宽度为整个断面宽度的三分之一时，将更有利于洞室稳定和施工安全。     

地下人防工程抗浮优化设计分析

基于长江中下游沿江地区复杂的岩土工程和水文地质条件,对某地下人防工程抗浮项目进行优化设计,利用废弃的深基坑支护桩参与抗浮,取消沉入式广场抗浮桩的扩大头,减小了室内抗浮混凝土配重层厚度和底板外挑的长度。结果表明,优化后的方案大大提高了街道下人防主体结构的抗浮承载能力,使原设计的抗浮承载力问题得到了很好的解决,同时又减少了基坑开挖与支护工程及抗浮工程的费用,降低了基坑开挖与支护(包括降水)的风险和难度。     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

基于TSV软件的大型低速风洞8 m×6 m试验段结构有限元分析

大型低速风洞8 m×6 m试验段能够减少模型尺度效应,更好地模拟被测试模型的细节,在航空、航天等领域有着广泛的应用需求.风洞尺寸越大,对风洞结构的安全性、可靠性和建造成本的要求就越高,因此,在设计阶段就必须对风洞试验段进行整体结构强度、刚度分析以校核其运营的安全性.以有限元模拟仿真分析软件TSV-Solutions对8 m×6 m试验段进行结构强度分析和模态分析,根据结果提出优化改进风洞试验段的结构,并对优化后的结果进行分析,优化后的大型低速风洞8 m×6 m试验段整体结构的强度和刚度在各种载荷工况下都能满足工程要求,计算模态结果与原设计方案一致,验证了本分析模型的合理性和可靠性.     

双层初期支护在超大跨度公路隧道中的应用

双层初期支护在超大跨度公路隧道中的应用效果尚无定论。针对这一现状,本文以杏花村2号隧道为工程背景,对双层初期支护在超大跨度公路隧道Ⅴ级围岩浅埋偏压段中的应用进行研究。结果表明：Ⅴ级围岩浅埋偏压段采用双层初期支护的支护方案进行施工,净空收敛最大值为21.6mm,沉降最大值为22.7mm,沉降最大值远远小于设计预留变形量150mm;杏花村2号隧道采用双层初期支护,有效地控制了隧道初期支护净空收敛和沉降,保证了浅埋偏压段围岩的稳定性。研究结果对超大跨度公路隧道中的支护方案具有一定的参考价值。     

某水电站导流洞控制段三维有限元分析

某水电站导流洞进口控制段过水断面较大,封堵门设计水头达到75．52m,以结构力学方法计算,难以反映结构实际受力情况且配筋量较大．为反映结构应力应变实际情况,利用ANSYS有限元分析软件,建立某水电站导流洞控制段三维模型进行有限元计算,重点分析闸门颈口,边墩,中墩,顶板和底板等部位应力应变情况,为结构设计及结构配筋优化提供依据,也为今后的实际工程提供了有意义的参考．