古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)抗震加固數(shù)值模擬研究

在地震作用下,由于榫、卯之間相互擠壓,產(chǎn)生較大的塑性變形,其轉(zhuǎn)動(dòng)變形剛度退化,凸顯出其\"柔性\"連接特征,使整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度降低,從而有效地減輕了地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用。基于試驗(yàn)滯回曲線,分別建立了相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)力矩-轉(zhuǎn)角位移和水平力-位移的恢復(fù)力模型,引入了量化其耗能減振能力的\"滯回耗能因子\

從清代建筑建造的基本邏輯出發(fā),研究榫卯的使用規(guī)律,總結(jié)榫卯類型,并嘗試從建構(gòu)美學(xué)的角度揭示古代木構(gòu)建筑的美感和藝術(shù)表現(xiàn)力,以期指導(dǎo)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)。

對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)典型的榫卯節(jié)點(diǎn)木框架和磚填充墻榫卯節(jié)點(diǎn)木框架的低周反復(fù)抗震性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)比分析了兩個(gè)試件的破壞模式、滯回曲線、骨架曲線、剛度退化曲線、耗能能力和應(yīng)變變化。研究表明,磚填充墻榫卯節(jié)點(diǎn)木框架正向推時(shí)的抗側(cè)承載力、剛度和耗能能力顯著提高,反向拉時(shí)與對(duì)比木框架基本相當(dāng);對(duì)磚填充墻榫卯節(jié)點(diǎn)木框架進(jìn)行抗震鑒定和加固時(shí),應(yīng)考慮磚填充墻的影響。

以四川廣元市某古建筑木結(jié)構(gòu)為例,在考慮墻體嵌固作用的基礎(chǔ)上,研究了汶川地震下古建筑的震害癥狀與地震響應(yīng)狀況。采用ansys軟件對(duì)該古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)的半剛性特征及磚砌體與木構(gòu)架的嵌固作用進(jìn)行了模擬,并建立了結(jié)構(gòu)的有限元模型。通過(guò)模態(tài)分析,獲得了結(jié)構(gòu)的基頻和主振型;通過(guò)將汶川波進(jìn)行調(diào)幅作用于該結(jié)構(gòu),獲得了結(jié)構(gòu)在不同時(shí)刻的內(nèi)力及變形峰值,并獲得了典型節(jié)點(diǎn)的地震響應(yīng)曲線。結(jié)果表明:考慮墻體的嵌固作用后,該古建筑的基頻為1.59hz,振動(dòng)形式以第一振型為主,地震作用下木構(gòu)架產(chǎn)生的位移很小,內(nèi)力均在容許范圍內(nèi),且保持穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài);墻體由于強(qiáng)度不足,在某些部位將產(chǎn)生破壞,與震害現(xiàn)狀基本吻合。

建筑物繞流是一種典型的鈍體繞流形式,而鈍體繞流通常具有非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特征,本文主要工作是對(duì)建筑物繞流的非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究。首先采用了rngk-ε模型對(duì)方柱繞流進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)以及大渦模擬結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)rngk-ε模型可以獲得滿意結(jié)果;接著又對(duì)一種典型的建筑物繞流形式進(jìn)行數(shù)值模擬研究,分別采用了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模擬方法,模擬結(jié)果表明了采用非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法可以獲得與實(shí)驗(yàn)以及大渦模擬更為接近的結(jié)果。

本文以fluent軟件和高性能集群作為數(shù)值模擬平臺(tái),通過(guò)改變高層建筑物高度進(jìn)行了并行數(shù)值模擬。并對(duì)并行數(shù)值模擬結(jié)果和集群并行計(jì)算效率進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明：隨著建筑物高度的增加,建筑物周圍最大風(fēng)速和最大風(fēng)速比增大,建筑物對(duì)其周圍空氣流動(dòng)的影響增強(qiáng)。在并行計(jì)算中,當(dāng)cpu個(gè)數(shù)相同時(shí),隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加,并行效率呈增加趨勢(shì)但增大的幅度越來(lái)越小;當(dāng)網(wǎng)格數(shù)相同時(shí),隨著cpu個(gè)數(shù)增加,并行計(jì)算效率呈減小趨勢(shì)。

介紹了線性濾波法和諧波疊加法兩種脈動(dòng)風(fēng)時(shí)程的模擬方法。并利用madab語(yǔ)言，編制了諧波疊加法脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程數(shù)值模擬程序。通過(guò)對(duì)某211.5m高的框架剪力墻結(jié)構(gòu)算例分析，結(jié)果表明：脈動(dòng)風(fēng)速的大小隨高度的增大而逐漸減小，結(jié)構(gòu)下部風(fēng)振作用的脈動(dòng)特性強(qiáng)于上部：不同高度之間的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程相關(guān)性隨著它們之間的距離越近相關(guān)性越好；不同工況下同一高度處脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程隨著基本風(fēng)壓的提高而提高；davenport目標(biāo)功率譜與文章模擬功率譜的在高頻區(qū)的高度吻合可為高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析提供精度保證。

盾構(gòu)法施工不可避免對(duì)隧道周圍巖體產(chǎn)生擾動(dòng)，引發(fā)不同程度的土體變形和地表沉降，對(duì)地表結(jié)構(gòu)造成不利影響。以鄭州市軌道交通5號(hào)線西站街站—建設(shè)路站區(qū)間隧道工程為工程實(shí)例，利用abaqus有限元軟件，建立三維盾構(gòu)開(kāi)挖模型，對(duì)比分析不同工況下模擬沉降數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)表明，在理想施工質(zhì)量條件下，建筑物沉降量最??；雙線同步開(kāi)挖時(shí)，建筑物沉降量最大，變形也大，因此應(yīng)避免雙線同步開(kāi)挖施工。

以紹興新東線軟基加固工程為背景,采用abaqus對(duì)強(qiáng)夯加固粉土地基進(jìn)行模擬,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析了夯擊次數(shù)、夯擊能、落距和水位對(duì)強(qiáng)夯加固效果的影響。結(jié)果表明：錘側(cè)土體塑性應(yīng)變等值線近似于半橢圓形,隨夯擊次數(shù)的增加,塑性區(qū)逐漸增大,且其增量以夯錘側(cè)下方為主;不同夯擊能下,強(qiáng)夯的有效加固深度與累積夯沉量比值介于4~5;“輕錘高落”產(chǎn)生的錘土接觸應(yīng)力峰值較“重錘低落”大,但衰減速度更快;地下水位越高,淺部土體強(qiáng)夯產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力及其增幅越大;降低水位可顯著提升強(qiáng)夯加固深度。

烘箱內(nèi)部熱環(huán)境的數(shù)值模擬研究——研究結(jié)果表明，原始模型的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)很不均勻，改進(jìn)后的模型分別考慮了擋板，倒流板和回風(fēng)圓管等速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的影響，綜合了以上改進(jìn)措施的方案使得箱體內(nèi)部的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的均勻性顯著提高，渦旋的影響顯著減弱。

高速公路軟基沉降的數(shù)值模擬研究——軟弱路基在路堤填筑過(guò)程中的沉降規(guī)律是高速公路施工的關(guān)鍵問(wèn)題，本文應(yīng)用有限元數(shù)值方法，研究了粉噴樁復(fù)合地基在填土過(guò)程中沉降的動(dòng)態(tài)過(guò)程，揭示了沉降過(guò)程中軟土的固結(jié)規(guī)律，對(duì)于指導(dǎo)路基施工具有一定的意義。

電除塵器煙道的數(shù)值模擬研究

地下工程施工,會(huì)引起地層移動(dòng)而導(dǎo)致不同程度的沉降和位移,從而影響到隧道和地表建筑物的正常使用和安全運(yùn)營(yíng)。以某一地鐵施工為依托,運(yùn)用plaxis有限元軟件對(duì)施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)開(kāi)挖模擬,分析其沉降因素,正確估計(jì)特定地區(qū)可能發(fā)生的地面變形沉降,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的資料進(jìn)行了對(duì)比分析,模擬結(jié)果可信度高。該研究對(duì)城市地鐵隧道工程的設(shè)計(jì)與施工具有重要的指導(dǎo)意義。

加筋土擋墻差異沉降數(shù)值模擬研究——基于有限元abaqus，以一加筋土擋墻為例進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)墻的差異沉降、筋帶內(nèi)力變化和回填土應(yīng)力狀態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，差異沉降導(dǎo)致筋帶不再保持原來(lái)的水平位置，其豎向變形近似可用指數(shù)曲線描述，而筋帶受力...

文章依托某市軌道交通地鐵站深基坑工程為背景,運(yùn)用flac3d有限元分析軟件對(duì)深基坑開(kāi)挖的過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算,并與工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,概括總結(jié)了膨脹土地區(qū)深基坑開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的地表沉降的變形規(guī)律、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移,運(yùn)用分析結(jié)果作為指導(dǎo)并制定基坑施工的安全防護(hù)措施,以保證基坑開(kāi)挖施工的安全.

為了解決布袋除塵器內(nèi)部流場(chǎng)分布不均勻、布袋局部煙氣速度過(guò)高等問(wèn)題,利用fluent軟件對(duì)布袋除塵器內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并在布袋除塵器內(nèi)部設(shè)置一種新型的混合式導(dǎo)流板。數(shù)值模擬結(jié)果顯示:在增添了混合式導(dǎo)流板之后,進(jìn)入布袋除塵區(qū)的煙氣平均速度和軸向速度都大幅減小,同時(shí)內(nèi)部流場(chǎng)分布也更加均勻,為布袋除塵器結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了可靠的方案。

采用二維潮流泥沙數(shù)學(xué)模型,根據(jù)深圳西部港區(qū)主要港口的年維護(hù)疏浚量,計(jì)算分析疏浚工程對(duì)周圍港區(qū)回淤的影響,為港區(qū)施工的科學(xué)管理提供依據(jù)。

建立了強(qiáng)夯法的數(shù)值模擬模型,用有限元分析軟件ansys分析多點(diǎn)單次夯擊過(guò)程,并以此分析夯沉量、沖擊應(yīng)力空間分布特征,不同夯擊能不同夯點(diǎn)間距作用下矸石地基的位移、干密度隨深度的衰減規(guī)律。

由于我國(guó)的防洪措施不完善，人口密度相對(duì)較大，洪水發(fā)生時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的損失。如何合理的對(duì)河道進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算河道的洪水水位，預(yù)測(cè)洪水的演進(jìn)路線和破壞力，對(duì)抗洪搶險(xiǎn)有著重要意義。隨著數(shù)值模擬在水利工程中的應(yīng)用，對(duì)水力特性研究和洪水演進(jìn)提供了較好的模擬數(shù)據(jù)。以公路橋到水利樞紐間的44km河道為研究對(duì)象，首先建立了淺水運(yùn)動(dòng)控制方程，并對(duì)該方程進(jìn)行離散化。隨后采用mikellhd和hec-ras兩種差分格式對(duì)洪泛區(qū)河道行洪能力進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了兩種軟件計(jì)算水位情況。研究表明：由于兩種軟件的水力半徑不同，hec-ras軟件的計(jì)算水位較高。

為分析無(wú)風(fēng)墻機(jī)站通風(fēng)效應(yīng),建立了無(wú)風(fēng)墻機(jī)站數(shù)值分析模型,并分析了風(fēng)機(jī)在不同速度下的風(fēng)壓效應(yīng),得出無(wú)風(fēng)墻機(jī)站風(fēng)機(jī)風(fēng)量在小于、等于和大于巷道內(nèi)風(fēng)量3種情況下均能有效增加巷道內(nèi)風(fēng)壓、提高風(fēng)流動(dòng)能,并驗(yàn)證了風(fēng)壓經(jīng)驗(yàn)算法.

為研究爆破振動(dòng)對(duì)隧道開(kāi)挖的影響,采用數(shù)值模擬的方法得到了全斷面爆破開(kāi)挖時(shí)的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)。分析結(jié)果表明:最大振動(dòng)速度在拱頂?shù)拇怪狈较蚝推鸸疤幍乃椒较蛏铣霈F(xiàn),因此該處的圍巖也最容易發(fā)生破壞;爆破產(chǎn)生的徑向方向的應(yīng)力大于切向方向的應(yīng)力;隧道圍巖首先是承受壓力,而后承受拉力;拱頂垂直方向的振動(dòng)速度遠(yuǎn)大于直墻方向,而拱頂?shù)乃秸駝?dòng)速度很小,這對(duì)于具有水平層理的巖體是十分不利的,容易導(dǎo)致層間的分離和破壞。。數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐具有重要的意義。

結(jié)合重慶地鐵六號(hào)線某段下穿涵洞的工程實(shí)例,利用flac軟件建立模型,對(duì)tbm法隧道施工進(jìn)行了模擬分析。介紹了tbm法施工時(shí)應(yīng)施加的荷載主要有:刀盤破巖時(shí)對(duì)掌子面的推力,機(jī)頭部分自重對(duì)圍巖的壓力以及撐靴的支撐力等,以及相應(yīng)的模擬方法,在模擬開(kāi)挖過(guò)程中荷載依次施加的步驟和形式等。對(duì)涵洞的應(yīng)力和變形進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明:涵洞結(jié)構(gòu)的應(yīng)力能滿足材料強(qiáng)度要求,但其會(huì)產(chǎn)生一定的不均勻沉降,施工時(shí)應(yīng)予以注意。通過(guò)分析,說(shuō)明采用flac軟件模擬tbm法隧道施工下穿涵洞的穩(wěn)定性分析是有效的,可為今后類似工程的設(shè)計(jì)計(jì)算提供參考。