基坑钢支撑温度应力的弹性热力学解答

钢支撑是基坑围护结构中采用最多的内支撑,因其是金属支撑的缘故,其受温度变化影响会产生不可忽略的热胀冷缩变形,同时在支撑内产生很大的温度应力,而实测轴力的变化不能区分是由于开挖还是温度变化引起的,这对工程安全会产生很大影响,如何计算钢支撑的温度应力变化是分析温度对其轴力影响的关键.依据弹性热力学原理,推导了变温引起轴力变化的公式,定量地分析温度变化对钢支撑轴力的影响,实测轴力数据结果验证了计算公式的正确性.最后考虑到变温沿管壁的分布情况,结合化工原理中关于温度传导分布的理论,给出了温度应力引起轴力变化的计算公式.     

带有支撑的钢筋混凝土梁柱节点受力性能

利用ABAQUS有限元分析软件,对带有支撑的梁柱节点进行模拟计算,分析比较不同预埋件时梁柱节点应力分布与变形情况;对不同参数变化的节点组合体受力性能进行分析;同时,对节点是否带有支撑的计算结果进行对比,分析比较支撑对梁柱节点应力分布的影响.结果表明:预埋件构造方式的不同对梁柱节点应力分布、裂缝、变形影响比较显著,第四种方案较为合理;随着预埋件厚度和锚筋直径增加,支撑轴力均增大;通过在节点处设置支撑,有效地降低了节点的应力,使梁上产生了明显的塑性铰.     

考虑地基-混凝土非线性相互作用关系的CRCP端部锚固力计算方法

在分析温度荷载作用下连续配筋混凝土路面（CRCP）端部变形与受力特点的基础上，根据地基与混凝土接触面剪切变形非线性相互作用关系，求得端部力计算的解析解，分析了不同条件下端部CRCP温度应力及其变形，并与线性模型的计算结果进行了对比，结果表明非线性模型的计算结果更加符合实际，通过分析设计参数变化对计算结果的影响；提出了端部锚固力实用计算方法。     

热轧带钢精轧过程高精度轧制力预测模型

轧制力模型的计算精度直接影响热轧带钢厚度控制精度,目前大多数轧制力模型都把轧制压力分解成应力状态影响系数和变形抗力的乘积.选用与西姆斯公式吻合较好美坂佳助公式作为应力状态影响系数模型,并考虑残余应变的影响,建立了高精度轧制力预测模型.分析了残余应变对普碳钢和合金钢轧制力的影响,给出了带钢热连轧机组残余应变工程计算方法.现场应用结果表明,该轧制力模型具有较高的预测精度,可以满足在线要求.     

冷连轧机轧制力在线计算模型

通过将轧制变形区离散化的方法,在考虑变形区内横截面上张应力、摩擦应力等影响因素沿带钢轧制方向分布规律及其与带钢厚度及压下量的关系的基础上,采用数学模型和神经网络相结合的方法计算了金属变形抗力,建立了冷连轧机轧制力在线计算数学模型. 经大型工业轧机生产实践数据检验,该冷连轧机在线轧制力计算模型预报误差控制在6.1%以内,满足模型在线控制要求,可提高在线控制轧制力模型的计算精度.     

基于有限元分析的地铁站深基坑支护设计

以某地铁深基坑为例,基于ANSYS有限元程序,地下连续墙深基坑围护结构进行了设计方案研究。首先,提出该基坑围护结构设计计算图式,拟定钢管支撑类型并按照《地基基础设计规范》规定的"竖向弹性地基梁法"计算了支撑轴力;然后,采用ANSYS程序建立了有限元模型,对该方案的不同工况进行计算模拟,获得了在不同工况下的连续墙的内力和变形结果,找出了施工步骤和结构受力之间的相应规律;最后,结合实际情况进行了地下连续墙入土深度验算和配筋计算。     

无支撑基坑变形特性的三维有限元分析

建立三维有限元模型对采用格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙围护结构的船坞基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分区开挖.通过分析实测数据和计算结果,研究了无支撑船坞基坑开挖过程中格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙的变形特性.计算结果表明,船坞基坑围护结构的变形性状受其结构形式以及施工工况的影响,基坑内部桩基对船坞基坑围护结构变形影响较大,船坞基坑的开挖对临近基坑的影响很小.     

两河口心墙堆石坝应力变形及参数敏感性

采用Duncan-Chang的E-ν非线性弹性模型对两河口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算, 分析了堆石坝在填筑期及蓄水期的应力应变特性. 在此基础上, 研究了坝体下游次堆石分区范围变化及其部分模型参数变化、 心墙底部高塑性土厚度变化及其部分参数变化对坝体应力变形、 心墙拱效应和抗水力劈裂能力的影响, 进一步认识了心墙堆石坝的应力应变特性.     

两河口心墙堆石坝应力变形及参数敏感性三维有限元分析

采用Duncan-Chang的E-ν非线性弹性模型对两河口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算,分析了堆石坝在填筑期及蓄水期的应力应变特性.在此基础上,研究了坝体下游次堆石分区范围变化及其部分模型参数变化、心墙底部高塑性土厚度变化及其部分参数变化对坝体应力变形、心墙拱效应和抗水力劈裂能力的影响,进一步认识了心墙堆石坝的应力应变特性.     

超大环形支撑深基坑支护设计与监测分析

以淮安黄泛平原区某超大深基坑工程为背景,根据地质和周边环境等条件,对基坑支护结构进行选型和设计,并对基坑开挖过程中支护结构和周边环境变化进行监测和分析。基坑采用地下连续墙和钻孔灌注桩加等厚度水泥土搅拌墙(TRD)作为围护结构,采用两层三圆环钢筋混凝土作为支撑结构。结果表明：基坑各边围护结构和周边地表变形趋势基本一致,变形量小,呈现明显的时空效应;地下连续墙和TRD作为全封闭止水帷幕止水效果良好,基坑施工期间的坑内降水对坑外地下水位影响较小;在环形支撑体系中,环梁支撑轴力大于辐射撑和角撑轴力,围护结构传递过来的荷载主要由环梁承担。     

单桩非线性分析的半解析半数值方法（英）

提出了一种半解析半数值方法，该方法可用于计算埋置于多层土中单桩的荷载位移非线性分析，在本文中，采用了两种理论模型来构造单桩的传递函数，第一种模型为双曲线模型，用于计算桩土界面处的剪尖力与其相对位移的非线性关系，第二种模型为Randolph所提出的理论解，用于确定桩周土中的剪应力和位移场，对现场试验结果和有限元分析结果进行了比较后说明，按本文所建议的方法所得的三种计算结果（荷载位移曲线，证明了本文所提方法的可靠性和准确性，此外，根据本文所提的构造传递函数的方法，考虑对桩，桩对土，承台对桩的相互影响，可以构造出考虑桩－土－台共同作用的传递函数，近而可以计算分析桩－土－台共同作用。     

板式固体氧化物燃料电池的热应力分析

为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.     

基于峰后特征的深部隧道围岩分层断裂数值分析

为了揭示深部隧道工程围岩的分层断裂机理而展开数值实验研究.分析了深部地层岩体历史及赋存环境,认为深部岩体在力学上处于峰后阶段,根据岩石峰后应力-应变特征选定了围岩的峰后特征指标及其开挖响应方程.建立了数值实验模型,设计了开挖数值模拟的围岩响应监控方案.完成了大量的开挖数值模拟,实现了深部围岩分层断裂现象在数值模拟中的重现.基于实验中围岩应力、变形分布的全程监测结果,在确定围岩分层断裂产生条件的基础上,进一步研究得到了围岩分层断裂层数、分层断裂圈半径、最大峰值应力等参数与峰后特征指标的关系.根据地下结构开挖围岩应力重分布及岩石力学破裂机理,分析了分层断裂中次生自由面、多重似开挖面形成的力学机制.所得数值模拟结果,为深部工程围岩的分层断裂提供了验证依据,消解了长期以来数值模拟中没有观察到分层断裂现象的困惑.     

基坑开挖变形的颗粒流数值模拟

采用基于散体介质特性建立的颗粒流细观力学数值方法,通过二次开发对重力式搅拌桩围护基坑的开挖过程和宏细观力学响应进行了研究.结合具体工程,基于相似理论建立了基坑的数值模型,通过双轴试验确定了土的细观力学参数,将土体细观结构特征和宏观力学响应联系起来,重点分析了开挖过程中基坑外土体沉降、基坑内土体隆起及围护桩水平位移等变化规律,模拟结果与实测结果具有较好的一致性,初步验证了用颗粒流方法模拟基坑开挖的可行性,也为从微细观角度研究围护结构和土相互作用机理提供了新的途径.     

汽轮机隔板强度有限元法及其应用

建立了以板－梁－板为隔板计算模型的隔板强度有限元计算方法．用有间隙的弹性接触有限元法考虑了隔板非线性支撑边界，同时考虑了板的热弯曲．程序使用了八节点厚板等参元划分隔板，用三节点扭梁单元划分隔板静叶．同时，提出了计算隔板热弯曲的方法，计算了隔板温度挠度；建立了隔板模化方法；对有加强筋隔板和中分面有剖分叶片的隔板结构进行了详细的模化；编制了适合上述情况的自动剖分网格程序．应用该方法，计算了３例隔板的挠度和应力，并与厂方提供的实验值进行比较，验证了该方法的准确性     

多场耦合的机翼热气动弹性问题研究

采用CFD/CSD/CTD耦合方法研究了高超声速机翼的热气动弹性问题。首先采用多场耦合方法进行了静热气动弹性配平,获得了结构热平衡状态下的温度分布和位移分布;在此基础上对结构进行了热模态分析,得到了其各阶模态频率随来流马赫数的变化规律;最后,研究了材料属性变化和热应力对热配平结果的影响。结果表明,气动热使结构特性发生改变,模型结构刚度下降主要由材料属性变化引起,而结构变形则与热膨胀有关。     

介质阻挡放电等离子体热效应对流场影响的研究

在速度场和温度场测量的基础上,采用数值模拟方法研究了介质阻挡放电等离子体热效应对速度场的影响。分别利用二维粒子图像测速仪和红外热像仪得到了介质阻挡放电等离子体在静止空气中产生的速度场和温度场。通过实验中获得的速度场来验证数值模型的可靠性,而温度场则作为求解能量方程的边界条件。数值模拟结果表明,在无来流的情况下等离子体热效应对流场的影响比较明显,使局部水平方向速度大小提高近30%,但有来流时,由于对流换热使高温区减小,热效应对流场的影响减弱。     

双向水平地震作用下场地土三维非线性反应分析

针对双向水平地震作用下场地土地震三维非线性反应问题,基于多重屈服面模型建立了三维竖向土柱模型,重点考察了影响场地土地震非线性分析准确性和效率的相关因素,其中多重屈服面模型参数、土层厚度划分、边界条件以及组成阻尼的频率或模态等的合理选择是进行非线性地震反应分析的关键参数.当土层性质差异明显时,可以根据波速的不同分为多个子系统,各个子系统分别选用相对应的阻尼参数进行分析.为确定分析方法的计算精度,与已有文献的离心动力试验结果对比,验证了三维竖向土柱模型的可靠性,该模型可以有效地应用于双向非线性地震反应分析.     

不同本构模型对计算防渗墙应力的影响

利用平面有限元对某深厚覆盖层上的高土石坝防渗墙进行应力分析,研究防渗墙混凝土采用线弹性本构模型和非线性弹性本构模型时计算的应力差异,并对比了相同防渗墙高度不同坝高和同一坝高不同防渗墙高度下2种模型对防渗墙应力的影响。分析表明,2种本构模型计算的防渗墙应力变化规律相同,但弹性非线性模型计算的应力比线弹性模型计算结果小。在低应力情况下两者计算值接近,在高应力情况下两者计算值差异较大。防渗墙最大应力随坝高和防渗墙高度的增加而增大,2种模型计算的最大应力的相对误差也随着坝高和防渗墙高度增加而显著增大,且呈线性增大趋势。对坝高或覆盖层厚度较大的情况,防渗墙应力较大,宜采用非线性模型进行计算。     

稳定温度场下层状路面体系的解析层元解

从热弹性力学平面应变问题的控制方程出发,利用Fourier变换及Laplace变换推导其解析解,进而得出稳定温度场下平面应变问题的精确刚度矩阵,即解析层元;根据边界条件和层间连续条件对各层元进行组装,得到总刚度矩阵;求解总刚度矩阵方程,得到积分变换域内的解;应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到物理域内的解.编制相应的计算程序进行验证及分析,结果表明,该解答与有限元软件模拟结果吻合,分层特性对层状路面体系温度应力和竖向位移量影响显著.