飞机荷载作用下场道地基附加应力特征

运用弹性层状体系理论,编制有限元计算程序,对飞机荷载作用下场道地基顶面及地基内不同深度处的附加应力进行了计算和分析,给出了飞机荷载作用下地基顶面附加应力的平面分布规律及附加应力在深度方向的变化特征。     

飞机荷载作用下机场跑道地基土附加应力分析

基于轴对称荷载作用下层状弹性理论得到了垂直圆形均布荷载作用下分层地基的解析解,并编写了相应的计算程序,分析了道面刚度对地基附加应力的影响以及单轮及多轮荷载作用下地基土附加应力分布。结果表明：道面结构层刚度对浅层地基附加应力大小影响较大,随深度增大其影响逐渐减小;多轮荷载作用下地基土附加应力会发生叠加,飞机荷载的横向影响范围约为中线两侧15 m。此分析方法可为跑道的沉降及基础设计提供参考。     

机坪输油管道荷载附加应力分析

应用ABAQUS有限元软件,考虑管土相互作用,建立并验证了管道结构有限元分析模型.应用该模型,分析了管周附加应力的分布特征,计算了飞机、施工重型车辆和压路机荷载作用下,管道附加应力及其引起的管道结构应力和变形随管道埋深的变化规律.结果表明:不同管道埋深对应的管周附加应力在管顶至管两侧60°的范围内有显著差异,且该范围内附加应力近似呈抛物线分布.即使管道埋深小至1倍管径时,飞机荷载和施工重型车辆荷载引起的管道结构应力和变形仍远小于容许值,而压路机高振幅振动压应力引起的管道结构应力达到管道强度失效的临界标准,是管道承受的最不利外荷载类型,对管道埋深有重要影响.     

下期文章摘要预报

基于正弦模型的汉语语音时长和音高的修正周江扬 ,柴佩琪　　把一种基于语音的正弦模型的音高和时长修正算法应用于汉语普通话语音的韵律调整 ,可调范围比较大 ,而且保证了合成语音的清晰度与自然度 .非正式测听结果表明 :该算法是一种很适合汉语语音韵律调整的算法 .飞机荷载作用下场道地基附加应力特征呙润华 ,凌建明　　运用弹性层状体系理论 ,编制有限元计算程序 ,对民用机场飞机荷载作用下场道地基顶面及地基内不同深度处的附加应力进行了计算 .给出了飞机荷载作用下地基顶面附加应力的平面分布规律以及附加应力随深度方向的变化特点 .…     

基于波动法的城市地下管线动态损伤识别

目的解决城市地下管线在运行过程中受到环境腐蚀而发生各种损伤的无损检测定位问题.方法基于弹性应力波在介质中传播理论对城市地下管线进行损伤定位.结合波动理论推导一维杆件在稳态正弦激励和瞬态半正弦激励下的振动解析解,并对弹性应力波在城市地下管线中传播机理进行数值模拟.通过杀死模型周向单元来模拟管线中的损伤,对应力波在带有单裂纹和双裂纹的管线进行数值模拟.结果瞬态半个正弦激励下一维杆件的振动解析解和数值解吻合得较好.由单、双裂纹损伤管线模型输入端入射应力波与反射应力波之间时差计算出的裂缝损伤所在位置与实际预设位置重合.结论波动法可以有效地识别城市地下管线中损伤的位置,为城市管网安全运行提供技术支撑.     

地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟

随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估.     

波浪条件下海底管线与沙质海床间的相互作用

海底管线的稳定性问题是海底管线设计的关键问题之一.通过大型通用有限元软件ABAQUS,应用较为简单的线弹性模型,对海床采用平衡地应力、简化渗流力的方法,建立海底管线模型,初步模拟近海埋置管道与海床之间的相互作用,分别计算了管道在自重和简谐波浪荷载作用下的管道变形及受力状况.计算结果显示,管道自重造成的屈曲对管道的稳定性影响不大,但管道屈曲是破坏海底管道稳定性的最直接的重要原因之一,由于管道自身的屈曲,沿管道截面圆周上各点的位移差比管线整体位移小2个数量级.在自重和波浪荷载两者的共同作用下,管道受土体的挤压,产生较大的弯曲和较小的侧向扭曲,最大弯曲变形比自重作用下的管道最大变形小1个数量级,侧向扭曲位移较弯曲位移小2～3个数量级.     

地基中附加应力分布规律分析

通过集中力和均布力作用下地基中附加应力的计算,分析了深度和水平距离对集中力作用下地基中附加应力的影响,计算了矩形面积在均布荷载作用下地基中不同位置处附加应力的分布.结果表明,集中力作用下地基土中的附加应力存在最大值,均布荷载作用下矩形面积内的附加应力随着深度增加而下降,矩形面积外的点的附加应力随深度的增加先增加后减少,存在最大值.     

钢—混凝土组合梁的分析方法

本文对钢—混凝土组合梁在长期荷载作用下的内力和变形的计算方法进行了分析。文中采用按龄期调整的有效模量法并结合有限单元步进法来计算钢—混凝土组合截面的应力和变形,从而将混凝土的收缩徐变等非弹性时效问题转化为相应的弹性计算问题。文末以一组合框架为例,对其在持续荷载作用下的结构内力重分布及截面应力重分布等长期行为进行了分析讨论。     

线性分布荷载作用下双模量简支梁的Kantorovich解

利用Kantorovich法研究线性分布荷载作用下双模量简支梁的平面应力问题,推导简支梁的应力公式,并将该应力公式计算结果与有限元法计算结果进行比较,验证双模量简支梁的应力公式的可靠性.研究结果表明:双模量简支梁的应力公式是可靠的;对于线性分布荷载作用下双模量简支梁的平面应力问题的求解,不宜采用相同弹性模量弹性理论,而应该采用双模量弹性理论.     

双模量悬臂梁在分布荷载作用下的Kantorovich解

双模量悬臂梁在均布载荷作用下发生弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区.在此种情况下,把双模量悬臂梁看成2种各向同性材料组成的层合梁,采用弹性理论建立了双模量悬臂梁在均布载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量悬臂梁的中性面位置.在此基础上,利用Kantorovich法研究了分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,推导出了悬臂梁的应力公式.并把该应力公式的计算结果与有限元法的计算结果进行了比较,验证了双模量悬臂梁的应力公式是可靠的.算例分析表明,分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,不宜采用相同弹性模量弹性理论,而应该采用双模量弹性理论.     

深水管道弃置回收非线性受力分析及其形态控制

采用弹性地基板理论和非线性梁理论分别建立弃置回收作业中深水管道触底段和悬跨段几何大变形管道模型。以悬链线理论对管道进行初始构形,将DnV规范与土样调查数据相结合处理触底段管道和海床地基的边界条件,得到垂向、侧向、轴向3个方向的土壤反力公式。以某深水气田管道为研究对象,采用有限元软件ABAQUS进行初选管道提升角的有限元分析,得到管道的应力分布。结果表明:提升角增大,管线提升端的轴向拉力减小、最大应力位置从提升点向触地点转移。当提升角处于合理范围时,管道应力水平较低,提升端轴向力相对于AR绞车能力比较合理。顺流时轴向拉力最大,AR绞车负载较大;逆流时管道轴向拉力最小。管线等效应力主要取决于弯曲应力。来流方向对管道触地点等效应力的影响非常大,应避免逆流环境作业。     

大型输水管道的光弹性应力分析

本文介绍某输水工程中,大型地下输水管道的光弹性应力分析问题。在同时考虑回填土荷重,外部基础渗水,以及混凝土输水管自重条件下,确定输水管周边和指定载面的应力分布,实验中采用离心加载和中温冻结。较理想地解决了模型实验和实物之间的相似关系。用简支梁代替圆盘标定,解决了载荷放大倍数低时,确定材料冻结条纹值的问题。也提及应力分析和弯矩的计算问题。     

基于沉降测量的管道力学性状分析及误差评估

结合管道沿线沉降观测和间接平差理论,提出了基于弹性地基梁挠曲微分方程通解函数式的拟合模型,用以获得管道的连续挠曲线,进而实现管道结构的力学性状分析和安全评估.针对拟合误差的影响,采用误差传递理论进行挠曲方程及内力解算值的精度评定.通过集中和均布荷载下管道变形拟合的算例分析对比了地基梁通解函数式拟合模型和传统的多项式拟合模型.结合某道路下天然气管道在邻近超高层建筑施工过程中的沉降监测探讨了本文方法的有效性.结果表明:与多项式拟合模型相比,本文提出的模型在埋地管道挠曲线重构及应力解算方面精度更高,可用于高层结构施工期间周边埋地管道的力学性状分析及安全评价.     

深基坑开挖引起邻近地下管线位移的两阶段法

针对深基坑开挖引起的周围地下管线位移,基于两阶段法,首先给出了基坑开挖引起的周围自由土体位移的计算方法,然后结合Winkler弹性地基梁模型,建立了受土体卸载附加变形影响的地下管线竖向和水平方向位移方程,通过有限差分法求解出地下管线位移。将此方法应用于工程实例,其理论计算结果与现场实测数据基本吻合,验证了两阶段法的合理性及适用性。本方法可用于分析管线埋深、管线距离、地基土性质等因素对管线变形的影响。     

无网格法与有限元法的耦合在线弹性断裂力学中的应用

文章采用无网格Galerkin方法与有限元(EFG-FE)耦合的方法来计算裂纹问题,这种耦合的方法不仅解决了无网格Galerkin法力学边界条件施加的难点,而且还克服了无网格Galerkin法耗时较多的缺点;运用线弹性断裂力学理论,分别采用了线性基函数、二次基函数和部分扩展基,对有限板单边裂纹的应力强度因子和受拉中心斜裂纹方形板进行了分析,数值计算结果表明了方法的有效性.     

局部腐蚀油气管道失效压力计算方法

利用管道应力集中理论,以数值模拟数据为基础,建立一种局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法。验证非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,用该方法分析局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响;并与其他评价规范计算结果进行对比。结果表明,拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法的误差小,误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

成品油管道的极限悬空长度研究

长输管道沿线地质地貌错综复杂,自然条件恶劣,外界载荷(如地质滑坡、坍塌、疏松土壤沉降、湿陷性黄土、地震、水毁等)导致大跨度悬空,轻则引起管道大变形,大面积悬空、局部变形或应力集中,而导致较大的位移应力、屈曲或蠕变,严重时甚至导致管道断裂破坏,给管道运营带来安全隐患。针对2010年兰成渝输油管道德阳石亭江段洪水导致管线大面积悬空案例,以物理数学方法中的非线性理论为指导,通过有限元仿真建模及试验研究,借助大挠度梁理论、弹性地基理论、管–土互作用双线性模型、Winkler假定等力学理论,考虑管道的几何非线性和土壤的物理非线性,建立了悬空管道的大变形分析模型,分析计算了X52管材的极限悬空长度,为管道完整性管理提供理论基础。     

紧邻浅埋暗挖地铁隧道地下密集管线及土层变形

针对地铁隧道施工影响下紧邻密集管线保护问题,依托南昌地铁实际工程,采用ABAQUS软件建立土体-密集地下管线-隧道暗挖三维有限元模型,结合现场实测数据与数值模拟结果,分析了隧道CRD (cross diaphragm)工法施工时的地层变形规律、地下管线应力特性与地下管线变形规律,并对管线周边土体有无注浆加固时的管线力学特性进行了对比。研究结果表明：(1)隧道开挖引起的管线变形以沉降为主,管土刚度差异对管线变形和应力影响显著。(2)管土刚度差异越小,管线变形趋势与土体变形趋势越接近;管土刚度差异越大,管线对地层变形的抵抗作用也越强会产生较大应力。(3)隧道左右导洞上方管段是危险区域,需重点保护。(4)密集地下管线主要表现为管线材质、管线几何特性、管线与隧道的空间位置关系不同,保护地下管线的核心在于控制地层沉降,地下管线保护关键阶段是隧道掌子面接近管线,此时应确保超前注浆效果和初期支护快速封闭,并加强对管线变形的监测。     

弹性地基上非线性弹性材料矩形薄板的弯曲

平板的非线性问题,除几何上的非线性效应外,还有物理上的非线性.探讨了弹性地基上矩形薄板的物理非线性问题.以整幂次多项式应力-应变本构关系为基础,根据Kirchheff-levy薄板理论和Iliushin小弹塑性形变理论,建立了非线性弹性材料矩形薄板的总势能表示式,得出用Ritz法求解所需的含待定参数的线性方程组,并以弹性地基承受均布荷载的四边简支矩形板为例,计算出总势能,进而得出所承受的荷载与板中间挠度的关系式.研究结果表明,物理非线性对挠度的影响可用1个3次方程表达,这对某些设计工程是不容忽视的.