雙圓盾構(gòu)施工土體沉降有限元數(shù)值模擬

第26卷第2期巖土力學(xué)vol.26no.2 2005年2月rockandsoilmechanicsfeb.2005 收稿日期：2004-06-17修改稿收到日期：2004-08-23 作者簡介：畢繼紅，女，1965年生，教授，從事地鐵及隧道的研究工作。e-mail:jhbi@sohu.com 文章編號：1000－7598－(2005)02－0277－05 近距離地鐵施工的有限元數(shù)值模擬 畢繼紅，江志峰，常斌 （天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津300072） 摘要：在地鐵施工中受地形條件限制有時(shí)會(huì)遇到兩條單線隧道近距離施工情況，有的間距超出了規(guī)范的要求。以深圳市軌 道交通二期1號線續(xù)建

通過有限元數(shù)值模擬方法對雙曲率開槽板的貼模性問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究.建立了開槽板在離散釘模上貼模性分析的有限元模型,研究了槽深、槽寬等開槽參數(shù)對面板型面精度的影響規(guī)律,其中相對槽深是影響開槽板貼模性的主要因素.通過分析計(jì)算確定了優(yōu)化的開槽參數(shù),為開槽方案的制定提供了可用的數(shù)據(jù)和重要依據(jù).數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,工作板開槽可以解決緊縮場雙曲率連續(xù)表面面板的膠接成型問題

利用ansys/ls-dyna軟件對冷彎成型過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,找到了成型道次對槽鋼冷彎成型扭曲的影響原因,理論分析與仿真結(jié)果基本一致。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及有限元理論的日益完善,數(shù)值模擬技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。本文即采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對多個(gè)工程中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬,包括墩臺(tái)、防潮墻、高樁碼頭、拋錨桿等的線性分析以及套管的非線性接觸分析等,通過計(jì)算顯示出數(shù)值模擬技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可替代的優(yōu)勢。

采用基于動(dòng)力顯示算法的板料成形非線性有限元分析軟件dynaform對某轎車后燈座的拉深成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真。主要研究了不同工藝補(bǔ)充面及不同坯料形狀對零件沖壓成形的影響,通過fld圖和成形結(jié)果對比,對工藝補(bǔ)充部分和坯料形狀進(jìn)行了調(diào)整,并得到了優(yōu)化的拉深件型面及坯料尺寸,為同類相關(guān)零件的生產(chǎn)起到了指導(dǎo)作用。

教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,改變過去的陳舊教學(xué)方法和手段,因此將ansys有限元數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于力學(xué)教學(xué),駕輕就熟地操控課堂,以取得更好的教學(xué)效果。

以錢江通道過江隧道工程為背景,利用有限元方法對盾構(gòu)隧道施工引起的地表變形進(jìn)行數(shù)值模擬分析,與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果比較,驗(yàn)證了有限元數(shù)值分析模型的合理性,同時(shí)分析了隧道周圍土體移動(dòng)規(guī)律和地表沉降規(guī)律。

根據(jù)有限元的基本原理,對隧道盾構(gòu)法施工過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析,研究了盾構(gòu)施工推進(jìn)過程中隧道圍巖的應(yīng)力、位移和地表的沉降及襯砌結(jié)構(gòu)受力情況,為以后的設(shè)計(jì)和施工提供相關(guān)依據(jù)。

根據(jù)有限元數(shù)值模擬和優(yōu)化分析,結(jié)合深圳地鐵一期工程香—車區(qū)間人防段的地質(zhì)情況和施工工藝進(jìn)行了地表沉降預(yù)控演算,有效地控制了地表沉降、優(yōu)化了施工方案并且驗(yàn)證了有限元數(shù)值模擬結(jié)果的可信性,為城市地下工程施工控制地表沉降提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

針對某引江河二線船閘工程,基于abaqus建立了船閘地連墻板樁結(jié)構(gòu)三維有限元整體分析模型,開發(fā)了相應(yīng)的fric子程序模擬地連墻和土體的相互作用;分11級連續(xù)模擬了船閘施工期5個(gè)不同典型階段的錨碇樁、地連墻的內(nèi)力、變形以及錨桿的內(nèi)力變化,并將有關(guān)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了對比,二者取得了較好的一致;對錨桿的布置高程和閘室土體的開挖方式進(jìn)行了優(yōu)化研究。研究表明,所建立的整體分析模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測施工期不同階段錨碇樁、地連墻的變形以及錨桿的內(nèi)力變化情況;閘室土體的開挖過程對地連墻和錨碇樁的變位影響較大;錨桿布置在泥面到閘頂高度的2/3位置時(shí)墻體變形和內(nèi)力最小。

混凝土結(jié)構(gòu)中植筋的有限元數(shù)值模擬分析——在對植筋的工作機(jī)理及力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)有限元數(shù)值模擬結(jié)果，分析了不同植筋長度和不同孔徑時(shí)的有限元計(jì)算結(jié)果，得出了相關(guān)結(jié)論，以期為混凝土結(jié)構(gòu)加固改造工程設(shè)計(jì)和施工積累經(jīng)驗(yàn)。

復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的有限元數(shù)值模擬及工程應(yīng)用——闡述了復(fù)合土釘支護(hù)基本形式和方法，通過工程實(shí)例，對未支護(hù)、單純土釘支護(hù)和復(fù)合土釘支護(hù)過程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬和變形分析，從而驗(yàn)證了復(fù)合土釘支護(hù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用及控制變形的顯著成效。

與水平地面地基土體的對稱破壞模式不同,臨坡地基土體隨不同工況呈現(xiàn)較明顯的多種破壞模式?；谏舷薹治鲇邢拊夹g(shù),通過對臨坡地基土建模,得到非線性上限規(guī)劃模型,采用可行弧內(nèi)點(diǎn)算法對其進(jìn)行求解。將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度場和能量耗散圖,并與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析結(jié)果表明,上限有限元法能夠較清楚地模擬出臨坡地基破壞的幾種模式,并得到合理解。通過把臨坡地基承載力轉(zhuǎn)為terzaghi建議的分項(xiàng)系數(shù)疊加形式,對分項(xiàng)系數(shù)n_c、n_γ、n_q的變化規(guī)律進(jìn)行討論,發(fā)現(xiàn)n_c和n_q變化趨勢基本符合現(xiàn)有的單調(diào)變化規(guī)律,但對于n_γ而言,由于破壞模式改變造成了破壞體體積變化,得到n_γ發(fā)生非單調(diào)改變的變化規(guī)律。以臨坡基礎(chǔ)完全不受斜坡影響的距離α_0/b作為絕對安全距離,并給出部分計(jì)算圖表,為斜坡地基設(shè)計(jì)提供參考。

與水平地面地基土體的對稱破壞模式不同,臨坡地基土體隨不同工況呈現(xiàn)較明顯的多種破壞模式?；谏舷薹治鲇邢拊夹g(shù),通過對臨坡地基土建模,得到非線性上限規(guī)劃模型,采用可行弧內(nèi)點(diǎn)算法對其進(jìn)行求解。將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度場和能量耗散圖,并與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析結(jié)果表明,上限有限元法能夠較清楚地模擬出臨坡地基破壞的幾種模式,并得到合理解。通過把臨坡地基承載力轉(zhuǎn)為terzaghi建議的分項(xiàng)系數(shù)疊加形式,對分項(xiàng)系數(shù)n_c、n_γ、n_q的變化規(guī)律進(jìn)行討論,發(fā)現(xiàn)n_c和n_q變化趨勢基本符合現(xiàn)有的單調(diào)變化規(guī)律,但對于n_γ而言,由于破壞模式改變造成了破壞體體積變化,得到n_γ發(fā)生非單調(diào)改變的變化規(guī)律。以臨坡基礎(chǔ)完全不受斜坡影響的距離α_0/b作為絕對安全距離,并給出部分計(jì)算圖表,為斜坡地基設(shè)計(jì)提供參考。

針對空心鋁型材擠壓件,采用傳統(tǒng)分流組合模具和蝶形模2種設(shè)計(jì)方案,分別建立三維設(shè)計(jì)模型,結(jié)合常規(guī)等速擠壓工藝參數(shù),使用有限元數(shù)值分析軟件hyperxtrude分別對2副模具的型材擠壓過程進(jìn)行有限元數(shù)值仿真模擬,同時(shí)運(yùn)用軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能對2副模具的工作帶分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析、比較鋁合金金屬在模具型腔內(nèi)流動(dòng)變形的形態(tài)、壓力、速度以及模具結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力、彈性變形等參數(shù)。結(jié)果表明:采用蝶形模擠壓成形空心型材時(shí),金屬的流動(dòng)及變形較傳統(tǒng)模具擠壓時(shí)更均勻,分流橋上端流動(dòng)死區(qū)減小,擠壓壓力曲線平穩(wěn),模具的等效應(yīng)力分布更均勻,延長了模具的使用壽命,提高了生產(chǎn)效率和合格率、降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

利用同濟(jì)曙光geofba有限元分析商業(yè)軟件,對奉節(jié)-云陽高速公路財(cái)神梁特長隧道主要洞段的ⅳ級圍巖臺(tái)階法開挖施工的穩(wěn)定性問題進(jìn)行數(shù)值模擬研究,詳細(xì)分析了隧道圍巖-支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)體系的變形與受力特性,可為類似隧道設(shè)計(jì)與施工實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。

摘要：介紹濟(jì)南奧體中心主體育場鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝與施工過程，鋼結(jié)構(gòu)施工過程有 限元數(shù)值模擬分析方法及計(jì)算結(jié)果，有效地指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的施工過程。 關(guān)鍵詞：加工制作施工數(shù)值分析 一、工程概況 濟(jì)南奧體中心主體育場位于濟(jì)南市東部新城區(qū)龍洞地區(qū)經(jīng)十東路，總體建筑面積 154323m2，可容納6萬座席。體育場屋蓋形狀類似濟(jì)南市樹“柳葉”造型，整體橢圓平面 長軸約360m，短軸約310m。體育場上部鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采取東、西兩片獨(dú)立的折板型空間 懸挑桁架罩棚結(jié)構(gòu)，單片罩棚最寬約70m，南北縱向最長約330m。罩棚中間高、兩邊低， 高差14m，最高點(diǎn)離地面約52m。主桁架最大懸挑長度約53m，懸臂根部最大高度7m； 最小懸挑長度28m，懸臂根部高度5m；懸臂端部高度1.5m。結(jié)構(gòu)整體建筑效果如圖1 所示。 體育場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋東、西罩棚每側(cè)徑向主桁架均為

以廣賀高速公路某隧道工程為背景,在現(xiàn)有隧道動(dòng)態(tài)監(jiān)測與數(shù)值模擬的基本理論方法的基礎(chǔ)上,建立有限元模型,研究了隧道施工過程中圍巖的位移變化規(guī)律。通過數(shù)值成果與隧道圍巖位移實(shí)測值的比較,認(rèn)為數(shù)值模擬分析中得到的施工過程中隧道圍巖位移場變化規(guī)律基本與實(shí)際相符合,從而便于更好地開展施工監(jiān)控和施工指導(dǎo)工作。

低地應(yīng)力區(qū)地下洞室圍巖變形破壞有限元數(shù)值模擬研究——低地應(yīng)力狀態(tài)對相關(guān)工程巖體變形破壞和穩(wěn)定性有重要影響，以西安市黑河水利地下工程泄洪洞為例，采用彈塑性二維有限元法通過對低地應(yīng)力區(qū)地下洞室開挖后圍巖變形破壞進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明：...

目的采取有限元方法建立牙科鈦金屬激光焊接數(shù)字模型。方法采用造型軟件構(gòu)建固定橋支架三維模型,通過ansys有限元分析軟件對焊接區(qū)域進(jìn)行溫度場數(shù)值模擬并分析殘余應(yīng)力。結(jié)果建立牙科鈦金屬激光焊接的三維有限元數(shù)值模擬模型。結(jié)論激光焊接牙科鈦金屬在焊接頭的內(nèi)部和表面可以產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力。

為了解某待建水電站地下廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,通過三維有限元數(shù)值模擬對廠房樓板、機(jī)墩、立柱、蝸殼混凝土、尾水管等重要部位設(shè)計(jì)成果進(jìn)行模態(tài)及諧響應(yīng)分析,結(jié)果表明:初步設(shè)計(jì)成果是合理的,并為該電站廠房的安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出建議,為該電站廠房的施工圖設(shè)計(jì)及日后工作順利開展提供了重要的理論支持。

在綜合考慮了現(xiàn)有的有限元模擬方法的基礎(chǔ)上,對部分仿真模擬細(xì)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)了水平荷載的施加方法,用\"等代層\"來模擬盾尾建筑空隙,用預(yù)設(shè)單元的剛度遷移來模擬盾構(gòu)的推進(jìn)過程。通過對某地鐵隧道盾構(gòu)施工過程的模擬,分析了盾構(gòu)推進(jìn)過程中地表土體的位移與變形,計(jì)算得到的隧道橫斷面和隧道縱向地面沉降分布曲線與實(shí)測數(shù)據(jù)比較接近,結(jié)果證明了模擬方法是可行的。