冰膨胀力作用下混凝土面板坝止水盖板的仿真分析

为了研究冰温度膨胀力对混凝土面板堆石坝橡胶止水盖板的作用,以便探讨其造成止水系统破坏的主要原因。结合中西部寒冷地区气温日较差较大的特点,采用ANSYS APDL参数化有限元分析技术对冰的温度膨胀力进行计算,并对外露橡胶盖板进行应力应变仿真分析。结果表明:在冰的温度膨胀力为最大值0.269 MPa情况下,橡胶盖板所受的最大主应力为31.8 MPa,仅冰的温度膨胀力的作用很难造成橡胶盖板的拉伸破坏,但在膨胀螺栓松动或失效的情况下,橡胶盖板在拉拔力的作用下很容易沿坝面方向发生撕裂破坏;在冰温度膨胀力极值作用下,橡胶盖板沿X、Y方向的拉伸长度分别为0.83 mm和0.80 mm左右,并且不会因为拉伸长度超过其极限而产生拉伸破坏。     

混凝土绝热温升计算模型及其应用

混凝土绝热温升计算模型是影响混凝土结构水化热温度场有限元仿真分析精度的关键因素.本文从水泥水化放热反应本质出发,考虑龄期、温度和温度历史影响,提出了一种基于水泥水化度的混凝土绝热温升计算模型.通过对混凝土绝热温升试验数据的拟合,确定模型特征参数及验证模型的准确性,并将模型应用于混凝土温度场有限元仿真分析中.算例结果表明...     

余震持时特性对高烈度区渡槽动力响应的影响研究

主震发生后会在短时间内引发多次余震，长持时余震是否会对主震受损后的高烈度区渡槽结构造成额外损伤仍需探讨．以滇中引水工程某典型梁式渡槽为工程实例，建立渡槽-水-支座-支撑结构全耦合有限元模型．基于能量持时的定义，以设计反应谱为基础，从PEER强震数据库中选择长持时和短持时地震动记录来构造主、余震地震序列，对渡槽结构进行非线性动力分析；充分考虑主震作用后渡槽的初始损伤状态，提出了渡槽损伤评价指标，探讨了不同持时的余震对主震受损后渡槽结构动力响应的影响．结果表明：余震持时特性对主震受损渡槽的抗震性能有显著影响，长持时余震对主震受损后渡槽结构造成更严重的累积损伤，在渡槽动力响应分析中不容忽视．因此，在渡槽地震安全评估和抗震设计时，除需考虑余震的频谱特性和幅值外，还应重点考虑持时特性．     

膨胀岩对南宁地铁1号线车站结构的影响研究

通过数值计算和模型试验,分别对膨胀岩分布区地铁车站受膨胀力作用,其结构的内力及变形规律进行研究。首先利用有限元分析软件ANSYS,对膨胀岩分布区地铁车站不利工况的受力进行分析。根据数值模拟结果,以1∶20的相似比进行模型试验研究,通过改变膨胀岩土体的含水率以实现膨胀力荷载的施加,进而得到地铁车站结构受力情况,并将其反演结果与数值计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着含水量的增加,膨胀力逐步增大,在膨胀土接近饱和时,膨胀力达到45.5 kPa;膨胀力对底板跨中影响最大,弯矩值为18.6 N·m;模型试验反演结果与数值模拟结果较为接近,比值分别为115.1%、99.3%、94.1%;在相同条件下,底板局部受膨胀力作用时,内力变化最大。     

大型渡槽结构振动特性分析研究

根据大型渡槽的结构特点,应用ANSYS有限元分析软件,对实际工程中某大型渡槽进行了振动特性分析,并采用了四种计算模型对该镀槽进行了动力分析,所得结果可为该大型渡槽的抗震设计提供依据。     

吸力等效膨胀力在非饱和膨胀土边坡稳定性中的宏观作用评价

非饱和膨胀土边坡的失稳问题是岩土工程中迫切需要解决的工程难题之一.对吸力等效膨胀力和基质吸力进行测试分析和比较;通过考虑基质吸力非均匀分布和等效膨胀力非均匀分布条件下的南阳非饱和膨胀土边坡稳定性计算,分别探讨3种计算方法的差异,并对计算结果进行对比.研究结果表明,通过吸力等效膨胀力可以反映非饱和膨胀土的基质吸力的宏观贡献;研制的膨胀力测试装置使膨胀力试验的精度大大提高,还大大缩短了膨胀力试验的测试时间;基于卢肇钧提出的非饱和土理论公式的强度折减有限元分析方法具有较大的优越性.     

渡槽地震动水压力及表达式数值研究

基于流固耦合动力分析理论,采用数值模拟方法,对输入波形式、上部结构槽数及下部排架高度等若干渡槽设计因素进行数值计算分析,研究地震激励下渡槽动水压力特性。结果表明:单、多槽侧壁动水压力分布规律基本相同,多槽中壁动水压力数值约为侧壁的2倍。传统渡槽抗震计算采用Westergaard动水压力修正解析解,但其仅考虑单槽槽身结构,而数值计算结果表明排架高度对渡槽动水压力影响较大;基于常用排架渡槽有限元模型数值计算,拟合出包含下部排架高度参数的动水压力公式,可供渡槽抗震设计参考。     

双拱形渡槽桥台桩基承载力三维有限元分析

采用ANSYS软件,对山西省北赵引黄提水工程双拱形渡槽、桥台、桩基和地基土体进行三维有限元模拟分析,得出了自重及温升荷载下的结构应力变形规律。针对桥台水平位移引起桩体的弯曲变形,导致桩与土之间作用力分配难以用一般性理论进行计算,将地基-桩体-桥台-拱跨整体建模,进行整体分析,并重点研究了拱端水平推力对桩基及土体应力、位移和变形的影响。     

新疆北疆寒区渡槽温度应力的分析

温度应力是引起大体积混凝土结构，例如大坝、水闸、桥梁和渡槽等出现裂缝和发生事故的主要原因，因此对其进行温度应力分析应是一必不可少的内容。本文基于新疆北疆寒区短期温度变化比较剧烈的特点，采用有限元分析软件ANSYS10．0计算分析了某一大型渡槽的三维稳态温度场和温度应力，结果表明在较大的温差荷载作用下，在结构内部产生的温度应力是相当可观的。由此得出在渡槽设计中，温度效应作为对渡槽内力影响的主要因素之一，必须给予足够的重视而不能忽略不计。     

斜拉桥式渡槽结构的方案优选和有限元分析

结合南水北调中线工程穿黄（河）渡槽结构的设计,对钢质斜拉桥式大跨度渡槽结构进行了优化设计和有限元分析,首先,对斜拉桥式钢质渡槽进行了结构布置和构件坎面设计,然后,采用ＳｕｐｅｒＳａｐ程序对其进行了有限元分析,在对各承重构件进行了强度和刚度等验算的基础上,通过各设计方案的综合比较,给出了穿黄渡槽结构的优选方案。     

河流冰盖热力增长的数值模拟

文章基于多相流理论,建立了河流的热力与水力条件耦合的二维河道模型.模型把河流当作大气-冰体-水体的一个耦合系统,考虑了系统中界面的热量交换,并考虑了冰花在冰盖下堆积对冰盖热量交换的影响.在不同的入口冰花浓度、冰盖上表面温度、入口水流速度的工况下,对冰盖的增长进行了模拟分析,获得了冰盖厚度的增长特征与冰盖形成后水体速度场和温度场的分布特征.模拟结果表明:入口冰花浓度越大、冰盖上表面温度越低、入口流速越小,则形成的冰盖厚度越大;断面上的流速越大,水温越低.     

膨胀土路基边坡变厚式封面层稳定性实验研究

通过实验发现,有限长边坡变厚式封面层的实际滑动面位置与无限长平行坡方法假定的滑动面不同,按实验所得滑动面位置,推导出计算膨胀土路基边坡等厚式封面土层稳定性系数的公式,并得出一些结论。     

基于实测冰芯数据的南极海冰厚度的数值模拟

根据我国第22次南极科学考察现场观测数据以及现场采集的冰芯分析数据,考虑太阳辐射、云量等因素对南极海冰厚度变化的影响,利用最小二乘法辨识气温与冰表面温度之间的关系,并以辨识结果所得到的冰表面温度作为上边界条件,依据实测情况取结冰点-1．81℃作为下边界条件,对一维热传导方程采用Crank-Nicolson格式进行离散,对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度数据进行了对比。     

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度.     

基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术

实现输电线路覆冰预测是保障北京地区输电线路在覆冰季正常运行的关键技术。针对北京地区输电线路覆冰预测技术研究,采用皮尔逊相关系数和灰色系统关联度分析方法,利用历史数据研究覆冰厚度与微气象微地形的相关性,得出湿度、坡向、风向和高程对覆冰厚度影响程度较高;通过多种环境特征要素组合构建基于极限随机树模型和灰色系统预测模型的覆冰预测模型,对比不同模型的预测结果的均方根误差（RMSE）,得出由湿度和风向组合构建的灰色系统覆冰预测模型效果最佳。研究结果表明,与同类预测方法相比考虑了微地形对覆冰厚度预测的影响,得到北京地区输电线路覆冰厚度相关性较高的环境因素为湿度、坡向、风向和高程;对比多种环境要素构建的覆冰预测模型,湿度和风向组合的灰色系统预测模型的均方根误差明显优于其它组合,可以有效实现北京地区输电线路覆冰预测。     

High interannual variability of sea ice thickness in the Arctic region

Possible future changes in Arctic sea ice cover and thickness, and consequent changes in the ice-albedo feedback, represent one of the largest uncertainties in the prediction of future temperature rise. Knowledge of the natural variability of sea ice thickness is therefore critical for its representation in global climate models. Numerical simulations suggest that Arctic ice thickness varies primarily on decadal timescales owing to changes in wind and ocean stresses on the ice, but observations have been unable to provide a synoptic view of sea ice thickness, which is required to validate the model results. Here we use an eight-year time-series of Arctic ice thickness, derived from satellite altimeter measurements of ice freeboard, to determine the mean thickness field and its variability from 65 degrees N to 81.5 degrees N. Our data reveal a high-frequency interannual variability in mean Arctic ice thickness that is dominated by changes in the amount of summer melt, rather than by changes in circulation. Our results suggest that a continued increase in melt season length would lead to further thinning of Arctic sea ice.     

基于高差系数的输电线路标准覆冰厚度模型及参数敏感性

目前现有覆冰监测系统覆冰厚度计算模型与实际情况相差较大,不能满足电网防冰抗冰实际需求的现状。基于现有拉力值反算覆冰厚度计算模型,提出拉力值质量控制方法,建立综合考虑线路设计冰厚、垂直档距、垂直荷载、水平应力等随覆冰厚度变化因素,同时提出杆塔高差系数对模型进行优化,减小模型参数过多造成计算结果不准确,并定量研究模型参数对计算结果的影响。研究表明:所建模型标准覆冰厚度结果与人工观冰之间的平均相对误差为14.09%,使原有模型计算准确度提高61%,更加接近于真实水平。同时,垂直档距随覆冰厚度呈非线性变化特征,在覆冰厚度为0～10 mm时垂直档距与覆冰厚度为二次函数关系,在10～40 mm时垂直档距与覆冰厚度为一次函数关系,覆冰厚度每增加1 mm,导致垂直档距减小约0.04 m。所得结论能够提升电力部门监测系统覆冰厚度计算准确性,同时能够为电力部门线路防冰、抗冰工作提供重要的科学指导意义。     

混凝土中钢筋锈胀过程的计算机仿真分析

基于混凝土中的钢筋锈胀损伤机理,提出一种采用温度膨胀环代替锈蚀产物的模拟方法,通过温度膨胀模拟锈蚀产物的体积膨胀作用,通过膨胀环厚度的增大模拟钢筋锈蚀的发展过程,通过变化温度膨胀环的温度膨胀系数,可以考虑不同锈蚀产物的影响,通过变化膨胀环的形状可以模拟混凝土中钢筋不均匀锈蚀,为混凝土中钢筋锈胀损伤机理的研究提供了一种有效方法,对保护层厚度、钢筋半径、钢筋位置、不同间距相邻钢筋对钢筋锈胀力的影响规律进行了计算分析,计算表明,保护层厚度和钢筋半径之比上影响混凝土中钢筋锈胀力的重要因素,且相邻钢筋锈蚀的附加影响不容忽视。     

矩形渡槽流固耦合体系风致的动力性能

以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力.研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视.