地下隔壁式钢筋混凝土岔管的应力研究

利用线性和非线性有限元方法，研究了地下隔壁工钢筋混凝土岔管在内压和外压作用下：围岩、衬砌和钢筋物应力，找出地下钢筋凝土岔管设计的一些控制条件，并普通Ｙ型岔 管进行比较，在相同条件下，隔壁式岔管中最大应力Ｙ型岔管锐角处应力的四分之一，可见隔壁式岔管在上压方面具有明显的优点。     

能源地下综合管廊热力响应特性现场试验

能源管廊是基于土壤源热泵系统地埋管换热器和地下综合管廊提出的一种新型能源地下结构。该文依托焦作市龙源路地下综合管廊工程,在管廊底板中铺设换热管形成能源管廊底板,实测进/出口水温及管廊底板温度、应变等变化规律,探讨不同运行模式条件下能源管廊底板换热性能与热力响应特性。现场试验结果表明,换热过程中管廊底板不同位置的温度基本一致,但是温度应力存在差异;横向温度应力大于纵向温度应力,且横向温度应力由北至南逐渐变小;纵向温度应力中部位置大,两侧小;夏季散热工况受到最大热致压应力为1.35 MPa,冬季取热工况受到最大热致拉应力为0.89 MPa,均未超过管廊底板混凝土的强度值,换热过程不会影响管廊底板的结构安全;能源管廊底板的单位管长换热功率随进水温度的升高而增大;600 L/h流量条件下换热功率最高,间歇运行相比连续运行可以提升换热功率;不同的初始温度将导致换热功率出现巨大差异,冬季取热工况换热功率低于夏季排热工况换热功率。     

导流隧洞混凝土衬砌结构有限元分析与研究

根据某水电站引水系统实际情况,采用ANSYS三维非线性有限元法,建立其引水系统中南导流隧洞的三维有限元模型,并对其钢筋混凝土衬砌结构进行分析,验证了衬砌方案和支护参数的合理性,提供衬砌配筋计算结果,并论证了现有衬砌和支护方案合理性,补充和完善加固处理措施.结果表明,南导流隧洞各段衬砌在计算工况下,水平位移最大值为0.256 mm,方向指向隧洞内部;垂直向最大位移为8.443 mm,方向向下;最大第一主应力为拉应力,其值为1.150 MPa;衬砌最大第三主应力为压应力,其值为-1.190 MPa,由于衬砌C25混凝土的抗压强度为11.9 MPa,故衬砌结构安全.但在侧墙与顶拱、侧墙与底板交界处应力值较大,应当采取适当措施加大结构的强度.     

大断面刚柔混合衬砌渠道接触特性的有限元分析

近年来刚柔混合衬砌渠道发展迅速,这种渠道为混凝土衬砌板-复合土工膜-渠基土壤为一体的全断面衬砌结构,而混凝土衬砌板与复合土工膜、复合土工膜与渠基土壤的接触特性直接影响着工程的稳定性。本文针对引额济克大断面梯形刚柔混合衬砌渠道,在室内试验的基础上,基于弹塑性力学基本理论、应变软化基本理论和邓肯-张基本理论,采用有限元方法对刚柔混合衬砌渠道的接触特性进行了数值模拟,得出了复合土工膜与渠基土壤结构接触面的剪切变形和位移的分布规律。模拟结果表明:最大位移和应力变形发生在渠道坡板与底板交界处,说明在交界产生应力集中现象;应力值随渠道断面高程增加而减小,自重效应明显,渠道混合衬砌结构所承受的应力和变形在合理范围内。上述结果可为分析和评价刚柔混合衬砌渠道边坡稳定性提供依据。     

地下洞室开挖围岩弹塑性动态稳定性分析

推导Drucker-Prager屈服准则强度储备安全系数的表达式。以糯扎渡水电站调压井大型地下洞室群施工为例,通过典型断面关键点位移、小主应力及安全系数随开挖步的变化,分析开挖对大型地下洞室群围岩稳定造成的影响。研究结果表明:强度储备安全系数随着主应力差的增大而减小。在开挖过程中,围岩整体稳定性较好,但是围岩位移、小主应力随开挖步的不断递进而持续增大,关键点安全系数持续减小,最大位移与最大拉应力均位于调压井下部,分别为10.57 mm及1.10 MPa,局部关键点最小安全系数不满足规范要求,所以洞室开挖后需及时支护。当二次衬砌高程大于关键点所处高程时,该点安全系数明显增大,且满足规范要求,通过支护方案比选,调压井混凝土浇筑至625.5 m高程是该工程最经济合理支护方案。     

含衬砌孔洞的凸起的垂直入射SH波的动力分析

采用复变函数法，求解半无限空间中含圆形衬砌孔洞的半圆形凸起对稳态SH波的散射问题，给出在一定边界条件下的SH波散射的动力分析的解析方法．利用介质与衬砌结构在交界处应力、位移的连续性，构造一个可以自动满足凸起边界上应力边界条件的圆域对SH波散射的波函数．再利用波函数将圆域与半圆形凹陷半空间的“公共边界”进行“契合”，并对该问题进行求解．给出了当稳态SH波垂直入射时2种无量纲参数下的算例分析，讨论了波数与衬砌厚度变化对动应力集中的影响．介质和衬砌内动应力集中系数随孔径、衬砌厚度、波数变化而变化，且与衬砌性质有关．     

大直径调压井液压滑模设计

白莲河抽水蓄能电站引水标段中阻抗式调压室属于超大直径露天的调压室，其衬砌直径为22m，采用液压滑动模板。本文详细的介绍了如何完成调压井带升管滑模设计，使其结构便于安装、拆装、混凝土施工，同时达到经济的跨越式节约。     

大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态研究

结合天荒坪抽水蓄能电站的工程实际,利用三维线性及非线性有限元法研究了大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态,分析了在内水压力及外水压力等不同荷载作用下,岔管衬砌的工作特性和围岩的应力分布规律．所得结论为大型地下钢筋混凝土岔管的设计提供了参考．     

U形和弧形底梯形渠道衬砌冻胀力的统一解

依据渠道防渗工程技术规范(GB/T 50600—2010)中的规定和说明可知,整体U形渠道衬砌和弧形底梯形渠道衬砌结构的力学计算简图相似,综合考虑渠道衬砌板厚、坡板长、半径和坡板倾角对渠道冻胀内力的影响,基于线弹性力学理论建立了整体U形和弧形底梯形砼渠道衬砌冻胀内力的统一计算模型。利用计算模型的解析解分析了不同因素对整体U形和弧形底梯形渠道衬砌的最大拉应力、最大拉应力位置、法向冻结力和法向冻胀力的影响规律及其敏感性。模型计算结果表明,整体U形砼渠道衬砌最大拉应力的主要影响因素为坡板长和板厚,而弧形底梯形砼渠道最大拉应力的主要影响因素为坡板倾角和坡板长。针对渠道衬砌冻胀破坏的主要原因是冻胀最大拉应力超过了渠道衬砌材料的容许拉应力这一问题,借助该模型给出了确定整体U形和弧形底梯形渠道衬砌最佳厚度的规则和方法。建议进行渠道衬砌设计时,在满足断面流量和经济的前提条件下,整体式U形渠道衬砌可采用"短坡厚板"的设计思想,弧形底梯形渠道衬砌则采用"缓坡短板"的设计思想。     

高地温引水隧洞支护结构的受力特性分析

为了研究新疆某水电站高地温引水隧洞支护结构的受力特性,利用实测温度数据,结合弹性力学的拉梅公式计算与分析了隧洞衬砌施工期、运行期和检修期3种工况下4种计算情形下的径向应力、环向应力和轴向应力。计算分析结果表明,运行期由于过水内外壁温差较大,拉应力值大于施工期和检修期的拉应力值,其中拉应力主要是温度拉应力;3种工况下弹性模量随着温度变化比衬砌参数不变情况下的衬砌径向最大应力大0.02-0.04 MPa左右,比衬砌环向最大拉压应力大0.2 MPa左右,比衬砌轴向最大拉压应力大0.05 MPa左右;线膨胀系数随着温度变化引起的衬砌应力变化可忽略不计。上述结果可为高温引水隧洞衬砌设计提供依据,对类似工程设计有一定的参考价值。     

冷挤压组合模具的ANSYS应力分析

针对传统冷挤压应力设计方法存在计算复杂、应力体现不直观等不足,根据弹性力学基本方程,利用ANSYS有限元软件,分析组合模具中挤压筒内衬和外衬动静态过盈配合时的应力分布。结果显示：在内衬压入外衬过程中,应力呈由小到大的非线性变化;组合模具最大配合应力集中在内衬内表面和接触面,为1350MPa,未超出材料的许用应力,未使产品产生塑性变形。该方法可快捷、准确地找出组合模具过盈配合的最大应力,直观观察应力变化,为该类模具的设计和优化提供了更为方便、有效的数值计算方法。     

高炉灌浆过程炉衬应力分布规律

高炉灌浆补炉是高炉炉体维护的重要技术手段之一,目前国内的灌浆实践均根据经验进行,经常出现炉壳发热、烧红、炉墙顶穿、泥浆料通过砖缝渗入铁液引起爆炸等事故。本文基于有限元理论及弹性力学理论,利用ANSYS软件建立了灌浆过程炉衬应力计算模型,计算了不同灌浆压力、灌浆面积及灌浆位置等条件下炉衬的应力分布。研究发现：灌浆压力的增大仅引起炉衬内最大应力值的变化,不会造成应力穿透,条件允许的情况下可适当增大灌浆压力;单孔灌浆量的增大将导致炉衬应力集中位置向炉内迁移,应采用“少量、多孔”的灌浆操作方针;在炉衬最薄位置灌浆时易造成炉衬热面开裂,应避免在此位置灌浆。模型应用实例表明,本模型计算准确且对灌浆过程的指导是合理有效的。     

轴瓦合金层应力的有限元分析

建立了合金屋、钢背和轴承座的三层圆筒模型,利用ANSYS软件对轴瓦应力,尤其是合金层应力进行了计算,计算过程中考虑应力沿合金厚度方向的变化,结果显示,轴瓦周向应力分布取决于油膜压力的梯度,最大拉应力位于压力梯度最大处,而周向压应力的峰值则位于压力梯度方向改变处,径向应力的分布与滑膜压力的分布相同,压应力存在于油膜压力区域,径向应力与周向应力的最大值位于轴瓦合金层内表面,剪应力存在于压力峰值周围,并有一个转向过程,且剪应力的峰值位于轴瓦中截面合金层与钢背的结合处,理论计算证实,轴瓦合金层愈薄,疲劳强度愈高。     

下庄铜矿爆破施工对临近丙汉河隧道的安全影响

通过FLAC3D计算软件,对下庄铜矿爆破时临近隧道衬砌和铁轨的位移、应力和安全系数进行了分析.结果表明,铜矿爆破施工后,衬砌最大水平位移为4.07 mm,最大水平收敛为0.08 mm,最大沉降为4.23 mm,铁轨最大横向位移为3.46 mm,最大沉降为3.48 mm,均符合位移控制标准;衬砌与铁轨的最大主应力、最小主应力、剪应力增加量均较小;衬砌最小安全系数为4.49,符合规范要求.     

环锚预应力混凝土衬砌三维有限元计算分析

环锚预应力混凝土衬砌是一种新型的水工压力隧洞衬砌形式，进行有限元结构分析时的关键是如何模拟环形预应力筋的作用．为此，提出了一种基于ANSYS的等效荷载法，用法向等效应力和切向等效应力模拟非均匀分布的锚索预应力，通过SURF154单元将其施加于计算模型．文中对一个无黏结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后的应力状态进行了三维有限元计算，计算结果与实测结果具有良好的一致性．该方法还适用于有黏结曲线预应力筋的预应力混凝土结构有限元计算。     

联络通道与主隧道连接处列车振动响应分析

 基于有效应力分析法,运用有限差分程序FLAC3D建立了盾构隧道主隧道、联络通道、地层相互作用三维计算模型。分析了两辆列车单次交汇运营条件下,联络通道与隧道结构连接处典型断面特征点处土层孔隙水压力、盾构隧道衬砌结构变形及主应力变化。计算结果表明：在列车振动荷载作用下离隧道拱底越近的土层,孔隙水压力与初始有效应力的比值越大,但均小于1,土体尚未达到发生液化的条件;衬砌结构位移最大值出现在盾构隧道拱底,为0.16mm;衬砌结构拉、压应力最大值均未超过结构抗拉、抗压强度设计值,表明衬砌结构在列车振动荷载作用下是安全的。     

地下衬砌洞室群在平面SV波入射下的动应力分析

采用波函数展开法给出了半空间中衬砌洞室群在平面SV波入射下动应力集中问题的一个级数解析解,在满足一定的精度要求下,对无穷级数进行截断数值计算,衬砌分为刚性衬砌、无衬砌、柔性衬砌三种,计算结果表明:洞室问距对动应力集中系数具有重要影响,当洞室之间距离较近时,洞室之间的相互作用对地下洞室群的动应力集中具有显著的放大作用,动应力集中系数可能达到单个洞室的2倍以上;衬砌刚度对动应力集中问题也具有显著的影响,其中,刚性衬砌的动应力集中系数最大,无衬砌次之,柔性衬砌最小;随着入射波频率的增大,动应力集中系数的空间分布逐渐趋于复杂化.     

隧道衬砌不密实的探地雷达数值模拟

隧道二次衬砌混凝土不密实容易导致应力集中、积水受冻融影响加大以及衬砌开裂等问题.然而,相对于隧道衬砌中其他缺陷而言,不密实属于渐变的、较隐晦的缺陷,后续处理人员难以准确判断.时间域有限差分法是探地雷达数值模拟中较为常用且成熟的方法,利用时间域有限差分探地雷达数值模拟方法,建立不密实衬砌的理论电磁场分布,总结出不密实衬砌在探地雷达探测结果中的反射特征以及判别方法,可为隧道检测人员提供借鉴.     

衬砌-锚杆加固碹窑民居的力学行为及稳定性分析

为了提高碹窑民居的安全性能,提出了一种碹窑民居衬砌-锚杆加固技术,通过数值模拟研究方法,分析了加固碹窑民居的力学行为和稳定性能,研究了加固体系的力学机制。结果表明：衬砌结构作为传力构件,可与拱券结构共同传递窑顶自重荷载。加固结构可有效减小接触面的切向应力,同时改变切向应力的分布形态。碹窑民居加固后,最大强度折减系数由2.0增加至5.6,其稳定性能显著提升。衬砌结构左、右两侧拱顶、外侧窑腿及拱脚部位弯矩较大,该部位钢筋网应适当加密,以增大弯矩承载力。