盾构隧道管片力学特性三维有限元分析

采用三维有限元法,以广州地铁使用的管片为研究对象,将管片在施工阶段受到的千斤顶顶力、不均匀注浆压力和正常使用阶段受到的土压力、水压力、周围土层的弹性抗力概化为5种荷载,共10个计算模型,利用通用有限元软件ADINA,分析了单块管片的应力、裂缝分布、极限荷载与薄弱之处.计算结果表明:管片的制作和安装精度极大地影响了管片在施工状态时应力分布;环缝面的不平整更容易造成管片的应力集中而产生开裂,裂缝主要沿盾构推进方向发展;正常使用状态下管片的薄弱之处为螺栓孔,裂缝主要在螺栓孔及其附近区域出现;比较各阶段的裂缝发展形式可以认为,管片在施工阶段所需配筋量在一般情况下成为控制配筋量,在正常使用阶段,配筋所起作用不显著.     

盾构隧道装配式管片接头三维有限元分析

根据Saenz公式将混凝土本构模型简化为双折线线性强化弹塑性模型，推导了混凝土弹塑性参数的计算公式．应用大型结构分析有限元软件Alogr对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析，得到了混凝土应变、接头位移、接缝转角、螺栓拉力等计算结果，并将有限元计算结果与接头荷载试验测试结果进行了对比．研究表明，有限元计算值与试验值两者的变化规律是一致的，计算结果在反映结构应力／应变分布规律方面有重要参考作用．     

盾构出洞水平冻结解冻温度场三维有限元分析

为揭示人工冻土解冻规律,对某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程融化温度场进行了三维数值模拟分析,并研究了土体导热系数、比热容、含水率和环境温度等因素变化对人工冻土融化温度场的影响.计算结果表明:冻结帷幕解冻所需热量主要来自于与隧道管片和混凝土槽壁接触的大气;解冻过程可为负温阶段、相变阶段和正温阶段,土体温度在负温阶段上升较快,相变阶段上升速度明显变缓,进入正温区后土体温度回升速度再次增大;负温阶段受比热容的影响比较显著,含水率增大引起相变阶段明显延长,导热系数和环境温度变化对三个阶段都有显著影响.为跟踪注浆控制融沉提供了理论依据.     

基坑开挖挡墙上的三维弹塑性有限元分析

采用Drucker-Prager硬化弹塑性本构关系模型，Drucker-Prager理论弹塑性本构关系模型。模拟基坑开挖的三维弹塑性有限元分析，对工程实例进行了有限元计算，通过分析比较，得出了基坑开挖挡墙上的土压力。墙身变形分布规律，证明了本方法具有一定的实用性。     

超大型泥水平衡盾构施工的三维非线性模拟

根据超大型泥水平衡盾构的实际施工过程,以长江隧道东线工程为依托,采用非线性有限元分析软件ABAQUS,对超大型泥水平衡盾构在浅覆土工况下的施工过程进行准动态非线性有限元三维仿真模拟.模型比较全面地考虑了盾构施工过程中土体、盾构、管片和浆体之间的相互作用,较好地反映了泥水平衡盾构的实际施工过程.分析结果和现场实测数据作了对比,结果证实了该方法的有效性.     

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

本文采用有限元程序建立三维模型,对南水北调某渡槽进行了设计分析。发现该渡槽的刚度比较大,在自重和水压力荷载下,渡槽各向位移均较小;不计应力集中,渡槽跨中底板某些局部地区纵向拉应力,达到了3.24MPa,根据《水工混凝土结构图设计规范》C50混凝土抗拉强度为2.0MPa,因此渡槽的最大拉应力大于混凝土抗拉强度值,需要配置预应力筋,以防槽体开裂。     

开挖边坡的三维有限元稳定分析

用强度折减有限元方法对开挖边坡进行了三维稳定性分析.计算结果表明:对于约束效应不明显的开挖边坡,边坡的初始破坏面在边坡的中部,随着折减系数的增大,边坡的破坏由边坡中部向两侧扩展,最终边坡在空间上形成匙状或贝壳状的立体土体破坏;当边坡的纵向长度与开挖深度的比值大于4时,边界约束条件对边坡稳定安全系数影响不大,可以近似地按平面应变问题进行分析;对于角部约束效应明显的开挖边坡,当边坡中部剖面发生破坏,边坡角部剖面几乎也同时达到破坏,其稳定安全系数是按平面问题分析结果的1.3倍多,类似的实际问题如果按二维平面应变方法进行分析,其计算结果应用于工程设计中是偏于保守的.     

围护结构三维导热的有限元分析

利用有限元分析软件包Femlab,进行建筑围护结构三维导热分析。算例给出了一典型含外墙、外窗、结构柱、梁和楼板的围护结构内部三维温度分布。可视化图像以及数据计算结果,显示了外保温与内保温以及窗户内置与外置等不同构造对围护结构温度分布、散热量的影响,外保温更有利于隔断冷(热)桥。     

三维实体有限元网格自动Delaunay剖分

针对三维实体有限元网格自动剖分的困难，本文提出了一种改进的结点连接法，将传统结点连接法中，结点生成和单元形成两大彼此独立步骤合二为一，使得结点和单元的生成相互依存、彼此影响、交替进行，实现了三维实体Ｄｅｌａｕｎａｙ剖分的自动化、一体化。     

黄土地层盾构隧道开挖对地表沉降影响的有限元分析

基于黄土地层，采用邓肯-张非线性弹性本构模型，考虑盾构隧道开挖过程对周边建筑物的影响，建立了盾构隧道衬砌与土体相互作用的有限元计算模型．对黄土地层中盾构隧道外径和埋深及其与邻近建筑物的距离对地表及相邻建筑物沉降的影响规律进行了数值分析，结果表明：在相同盾构外径下，地面沉降随隧道埋深的增加几乎呈线性减小趋势；在相同隧道埋深下，地面沉降随盾构外径的增加几乎呈线性增大趋势；无论盾构外径如何，隧道顸部及相邻建筑物处的地表沉降值均随隧道和建筑物水平距离与盾构外径比的增大而减小，也随隧道埋深的增大而减小．文中给出了受沉降影响较大的范围，可为地下工程施工时对周边建筑物及地基采取加固措施提供理论依据，并为西部地区的地下工程建设提供参考．     

三峡工程坝基扬压力三维有限元分析

本文考虑到三峡工程坝基岩体的非均质各向异性特征，采用三维有限单元法计算不同防，排水条件下坝基场压力大小和分布。考虑到结构面的控水作用，文章还分析了结构面产状要素对坝底扬压力大小的影响。     

面板堆石坝三维有限元分析

结合风水沟尾矿库二号副坝工程实例，对该坝进行三雏非线性有限元分析，计算研究了坝体应力和变形．该选矿厂尾矿副坝坝体变形和面板变形不大，采用面板堆石坝的坝型是可行的。     

基于MATLAB的三维桁架有限元分析

根据空间三维二力杆系节点数N的特点,利用MATLAB来构造三维桁架的单元刚度矩阵,再构造节点3N×3N的单元刚度矩阵,然后对所有单元的刚度矩阵求和,获得空间桁架全部节点的3N×3N刚度矩阵,根据边界条件和加载情况求逆矩阵,从而根据静力学理论求得载荷端节点的空间桁架的三坐标位移量。     

斜交轮胎的三维有限元模型

利用AUTOCAD绘制轮胎断面轮廓图和材料分布图;编写AUTOLISP程序实现CAD与ANSYS的接口;采用ANSYS有限元程序中的三维体单元、层单元建立的斜交轮胎(9.00-20-16PR)的三维有限元模型可有效地用于轮胎的非线性有限元分析。从而进一步完善了斜交轮胎三维有限元模型的技术。     

盾构施工渗流场有限元模拟及其对临近土层的影响分析

根据渗流场和温度场控制方程及边界条件的相似性,将有限元软件ANSYS的温度场分析功能应用于盾构施工渗流场的研究,分析了盾构施工渗流场的特点,并利用ANSYS软件自带的APDL参数化语言开发渗流力计算模块.首先在渗流场内计算渗透力,然后将其作为应力边界条件施加于各节点进行应力和变形分析,以获取考虑渗流的隧道周边土体的应力和变形.研究结果表明,渗透力的存在是导致水下隧道开挖面失稳的重要因素,水向开挖面流动使得开挖面前方土体下沉,并使其具有向土压仓滑动的趋势.渗流引起的最大剪应力出现在开挖面前方拱顶和拱底处,最大剪应力值基本上与土仓内外水头差成正比;渗流的存在使得施工扰动的程度和范围加大,相比无地下水情况,掘进时必须增加掌子面推力来平衡渗透力,以控制地表变形,维持开挖面的稳定.     

盾构近距穿越桥梁施工对地表及桥梁桩基的影响

结合某地铁区间隧道盾构施工近距穿越桥梁桩基的复杂条件,选取桥台与桥墩基础影响最大断面,对盾构施工引起地表沉降及桥梁桩基的变形、应力及内力进行三维数值模拟计算。结果表明:①双线隧道盾构推进引起地表最大沉降位于双线隧道中间某处,大于单线隧道引起的地表最大沉降,地表沉降随着两条隧道间距的减小而增加;②右线隧道盾构施工引起B0C0桥台桩基近隧道边桩产生的最大变形与内力均发生在距桩顶13 m处,最大横向挠曲变形、纵向挠曲变形分别为2. 0、4. 8 cm,边桩内力致使桥台桩基超出承载能力,承台发生倾向隧道一侧的倾斜和水平面内扭转,严重影响桩基的安全;③双线隧道盾构施工引起B7C7桥墩桩基近隧道边桩桩顶处产生最大位移,最大横向水平位移、纵向水平位移分别为2. 6、5. 2 cm,右侧桥墩桩基承台产生的最大横向水平位移、竖向位移、纵向水平位移分别为3. 2、3. 4、4. 6 cm,承台发生倾向隧道一侧的倾斜和水平面内扭转,倾斜值为0. 001 8,接近规范规定的允许值,盾构施工时须引起注意。基于上述分析结果,提出盾构近距推进时的施工监测及施工参数调整的建议。     

面板堆石坝三维有限元分析

结合风水沟尾矿库二号副坝工程实例,对该坝进行三维非线性有限元分析,计算研究了坝体应力和变形,该选矿厂尾矿副坝坝体变形和面板变形不大,采用面板堆石坝的坝型是可行的.     

面部软组织三维有限元模型的建立

正建立正常人面部软组织三维有限元模型,作为进一步研究的基础,1.通过螺旋CT扫描获得头面部图像数据;2.图像数据导入图像处理软件Mimics10.0进行图像处理,阈值分割,布尔运算得到面部软组织三维几何模型;3.结合面部解剖特征,手动提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,分别赋予材料属性,建立了适合生物力学分析的面部软组织有限元模型。结果:本实验应用有限元技术,在计算机上建立了一个能够反映软组织生物力学性能,包含皮肤、肌肉、脂肪的多层有限元模型;结论:本研究为面部软组织有限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为进一步分析颌面外科手术术后面部软组织的形变提供了有力的基础。     

三维地质建模及其有限元网格划分

针对三维建模中的不精确和数值分析接口不连续性问题,采用GOCAD软件建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既＂可视＂又＂可算＂的目的。将其应用于岩滩水电工程的地质三维建模及有限元网格划分中,证明了该法具有准确、快捷和合理等优点。     

古洞口溢洪道闸室结构三维有限元分析

采用大型通用结构分析程序SuperSAP，对古洞口溢洪道闸室结构的应力、位移、抗滑稳定进行了三维有限元分析，为溢洪道闸室结构的设计和施工提供了理论依据。