扣件式鋼管滿堂支撐體系穩(wěn)定性有限元分析及試驗(yàn)

第14卷第2期 2000年4月 　華　東　船　舶　工　業(yè)　學(xué)　院　學(xué)　報(bào) journalofeastchinashipbuildinginstitute 　 vol114no12 apr.2000 　　　　　　 文章編號(hào):1006-1088(2000)02-0014-05 大型板架穩(wěn)定性的有限元分析 郭　達(dá),　　謝祚水,　　俞銘華 (華東船舶工業(yè)學(xué)院船舶與建筑工程系,江蘇　鎮(zhèn)江　212003) 摘　要:根據(jù)有限元法的原理,編制了計(jì)算大型板架穩(wěn)定性的程序。介紹了有限元程序的編制過(guò)程和 使用方法,最后給出算例并進(jìn)行了解析法與有限元法的比較。 關(guān)鍵詞:板架;有限元法;程序設(shè)計(jì);穩(wěn)定性 中圖分類號(hào):o241.82　　　　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a 1　有限元法解板架穩(wěn)定性問(wèn)

結(jié)合g105線連平內(nèi)莞邊坡修復(fù)工程實(shí)例,對(duì)高邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析,以期能為相關(guān)技術(shù)人員提供有益參考。

多支撐擋墻邊坡穩(wěn)定性的強(qiáng)度參數(shù)折減有限元分析——探討了強(qiáng)度參數(shù)折減二維有限元方法在深基坑工程中具多支撐擋土結(jié)構(gòu)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用。分析了擋土結(jié)構(gòu)不同嵌固深度和支點(diǎn)條件對(duì)穩(wěn)定性的影響，并與簡(jiǎn)單圓弧滑動(dòng)條分法和畢肖普法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。研究...

針對(duì)水電站壓力鋼管的抗外壓穩(wěn)定問(wèn)題,提出了半解析有限元法。該方法具有計(jì)算量小、計(jì)算精度高、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)。采用半解析有限元法對(duì)九甸峽水電站埋藏式壓力鋼管進(jìn)行了外壓穩(wěn)定性計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與米賽斯法、文敦白法和賴-范法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。研究表明,半解析有限元法考慮加勁環(huán)嵌固作用比考慮加勁環(huán)簡(jiǎn)支作用的計(jì)算結(jié)果大,而與米賽斯法、文敦白法結(jié)果相近。在實(shí)際施工中,應(yīng)采取有效施工工藝,使加勁環(huán)對(duì)鋼管的約束更接近于嵌固作用,從而提高壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性。

為研究扣件式鋼管模板支架的力學(xué)性能,對(duì)模板支架空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行一系列足尺試驗(yàn)研究,得到不同工況下模板支架的極限承載力、破壞模式及頂層節(jié)點(diǎn)的荷載-位移曲線。可以看出:5個(gè)工況中,工況1因未設(shè)置剪刀撐而使其承載力最小;由于步距的減小,工況4的穩(wěn)定承載力較工況3提高13.8%;而橫距的減小,使工況5的穩(wěn)定承載力較工況4提高3%;模板支架的失穩(wěn)屬整體失穩(wěn),剪刀撐的布置對(duì)其失穩(wěn)模式有著重要的影響,在后續(xù)的研究中,尚需確定模板支架的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造,然后對(duì)其開展一系列的試驗(yàn)和理論研究;模板支架屬于鋼結(jié)構(gòu)范疇,建議在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),采用有側(cè)移框架理論并考慮節(jié)點(diǎn)的半剛性對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

本文采用abaqus大型非線性有限元軟件,對(duì)帶栓釘新型組合墻板的整體穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行研究,考慮了組合板的初始缺陷和材料非線性,運(yùn)用弧長(zhǎng)法對(duì)單向軸壓下組合墻板整體穩(wěn)定極限承載能力進(jìn)行計(jì)算,得出了組合板的整體穩(wěn)定極限承載力隨各參數(shù)變化的規(guī)律和整體破壞形式。

巖體的穩(wěn)定性分析是工程地質(zhì)和巖體力學(xué)非常重要的研究課題,而噴錨支護(hù)和襯砌對(duì)隧洞圍巖穩(wěn)定性起到重要的作用。通過(guò)有限元模擬了隧洞在施工過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程中圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)變形規(guī)律,為圍巖和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

筒型基礎(chǔ)防波堤是一種新型港口與海岸工程結(jié)構(gòu),依靠下部筒型基礎(chǔ)沉入土中維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。結(jié)合實(shí)際工程,建立筒型基礎(chǔ)防波堤穩(wěn)定性分析的三維彈塑性有限元模型。根據(jù)筒型基礎(chǔ)防波堤的結(jié)構(gòu)特性,建議此種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的4種判別標(biāo)準(zhǔn),分別為極限承載力判別標(biāo)準(zhǔn)、基于p-s曲線出現(xiàn)較明顯拐點(diǎn)的判別標(biāo)準(zhǔn)、基于允許變位的判別標(biāo)準(zhǔn)和基于筒底脫離的臨界點(diǎn)的判別標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)有限元分析結(jié)果得出各種判別標(biāo)準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。結(jié)果表明在設(shè)計(jì)波浪力以內(nèi),結(jié)構(gòu)的位移很小,p-s曲線為線性,說(shuō)明這種新型結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)定性。并且通過(guò)分析極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)的分布,得出這種新型防波堤的失穩(wěn)模式為繞基礎(chǔ)筒底以下某點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)失穩(wěn)。研究成果可為這種新型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析提供借鑒和參考。

目前關(guān)于巖溶區(qū)樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性問(wèn)題的研究較少,本文通過(guò)對(duì)張花高速公路某一段不良地質(zhì)段的具體研究,利用有限元分析方法,對(duì)地質(zhì)工程參數(shù)、樁基礎(chǔ)自身參數(shù)等進(jìn)行變化,探究各因素與溶洞臨界厚度、臨界嵌固力的規(guī)律,為施工中樁基礎(chǔ)的合理設(shè)計(jì)及路線選取提供了理論參考。

堆載預(yù)壓法加固軟基土體穩(wěn)定性的有限元分析——堆載預(yù)壓過(guò)程中，進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)定分析對(duì)于控制加載速率、確定加載高度是必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作，采用有限單元法對(duì)此進(jìn)行了探討，詳細(xì)闡述了有限元理論分析邊坡穩(wěn)定的幾種重要因素，并考慮分步堆載的特點(diǎn)，模擬堆載過(guò)程...

水工引水隧洞施工過(guò)程中,常發(fā)生塌方、突涌水和巖爆等不良地質(zhì)問(wèn)題,直接對(duì)施工安全和工程進(jìn)度造成嚴(yán)重影響。為準(zhǔn)確預(yù)判圍巖穩(wěn)定性防止發(fā)生事故,施工開挖過(guò)程中圍巖穩(wěn)定性分析十分重要。文章結(jié)合工程實(shí)例,考慮多種地質(zhì)條件和內(nèi)水壓力等因素,選取典型斷面模擬隧洞在開挖和支護(hù)等多種工況下的應(yīng)力變形計(jì)算分析,結(jié)論對(duì)指導(dǎo)引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析研究具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

水工引水隧洞施工過(guò)程中,常發(fā)生塌方、突涌水和巖爆等不良地質(zhì)問(wèn)題,直接對(duì)施工安全和工程進(jìn)度造成嚴(yán)重影響.為準(zhǔn)確預(yù)判圍巖穩(wěn)定性防止發(fā)生事故,施工開挖過(guò)程中圍巖穩(wěn)定性分析十分重要.文章結(jié)合工程實(shí)例,考慮多種地質(zhì)條件和內(nèi)水壓力等因素,選取典型斷面模擬隧洞在開挖和支護(hù)等多種工況下的應(yīng)力變形計(jì)算分析,結(jié)論對(duì)指導(dǎo)引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析研究具有一定的指導(dǎo)價(jià)值.

某礦山礦體埋深大,圍巖穩(wěn)定性差,基于巷道空間位置的復(fù)雜性和安全性考慮,采用巖體彈塑性破壞drucker-prager(簡(jiǎn)稱d-p準(zhǔn)則)準(zhǔn)則,通過(guò)ansys8.0有限元程序分析軟件,進(jìn)行三維非線性有限元數(shù)值模擬,對(duì)礦山主巷道的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析,分析在應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化的條件下主巷道的塑性區(qū),確定了巷道變形及圍巖應(yīng)力隨著巷道埋深變化的關(guān)系。對(duì)主巷道穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)估,最終確定了巷道穩(wěn)定性隨巷道埋深變化時(shí)主要影響部位及因素,可為礦山確定巷道支護(hù)參數(shù)提供指導(dǎo)。

施工階段斜拉橋的顫振穩(wěn)定性已成為一個(gè)倍受關(guān)注的重要工程問(wèn)題。運(yùn)用多模態(tài)顫振的有限元分析方法,進(jìn)行了施工階段的顫振穩(wěn)定性分析,并探討了施工階段斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和顫振穩(wěn)定性的變化規(guī)律。

將有限元強(qiáng)度折減法與abaqus軟件相結(jié)合,分析軟弱夾層、泊松比和剪脹角對(duì)邊坡強(qiáng)度折減系數(shù)的影響。結(jié)果表明:含夾層的強(qiáng)度安全系數(shù)比不含弱夾層的邊坡安全系數(shù)??；此外,強(qiáng)度安全系數(shù)隨著剪脹角增大而增大。

為了掌握巖質(zhì)高邊坡開挖過(guò)程中的位移變形,應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律,本文采用赤平極射投影法（stereographicprojection）與midas/gts有限元分析相結(jié)合的簡(jiǎn)化物理模型,對(duì)清鎮(zhèn)職教城巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和判斷。根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果診斷巖質(zhì)高邊坡開挖后的地質(zhì)缺陷部位,采用有限元分析和極限平衡法去優(yōu)化邊坡設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)支護(hù)后邊坡穩(wěn)定性。

采用有限元方法對(duì)邊坡開挖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到開挖后邊坡的變形情況,并通過(guò)抗剪強(qiáng)度折減技術(shù)對(duì)開挖后的邊坡材料進(jìn)行強(qiáng)度折減,得到邊坡破壞時(shí)的臨界滑面和安全系數(shù)。有限元方法的計(jì)算結(jié)果不但能評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性,還可得到潛在的危險(xiǎn)區(qū)域,對(duì)邊坡開挖施工有一定指導(dǎo)意義。

隨著中國(guó)工程建設(shè)局面的不斷展開,目前鐵路、水利工程等遇到越多的圍巖穩(wěn)定問(wèn)題,故隧洞巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析有著非常重要的作用,文章結(jié)合引水隧洞開挖的初期支護(hù)施工過(guò)程,對(duì)引水隧洞不同圍巖類別在開挖和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行模擬,計(jì)算開挖施工過(guò)程3種不同工況下圍巖頂拱及側(cè)向的塑形變形,分析其分布規(guī)律,計(jì)算成果為初期支護(hù)過(guò)程圍巖的穩(wěn)定性提供分析依據(jù)。

以大平掌銅多金屬礦山為背景,利用ansys有限元軟件和強(qiáng)度折減法,研究了采場(chǎng)東部巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。該數(shù)值分析方法較好地反映出了巖質(zhì)邊坡受軟弱夾層及結(jié)構(gòu)面控制的破壞機(jī)制。通過(guò)模擬,在僅考慮在自重應(yīng)力的作用下,得出邊坡安全系數(shù)為1.0~1.05,說(shuō)明邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需及時(shí)進(jìn)行加固處理。

強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基已經(jīng)在工程中得到應(yīng)用,但理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐。采用有限元數(shù)值分析方法,就碎石墩墩形、過(guò)渡區(qū)厚度、置換率、墩體長(zhǎng)度等因素對(duì)復(fù)合地基上路堤穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了定量分析。分析結(jié)果表明,強(qiáng)夯碎石墩的加固作用明顯,在相同的置換率下采用少墩粗徑可以獲得更好的加固效果。

先以滲流-應(yīng)力耦合分析求出,降雨入滲條件下邊坡的應(yīng)力、位移、孔隙水壓力等情況;再以重度增大法為依據(jù),結(jié)合非飽和土強(qiáng)度理論,求出邊坡破壞時(shí)的極限荷載因子。結(jié)果表明,降雨入滲情況下,由于孔隙水壓力的改變,邊坡極限荷載因子顯著減小,穩(wěn)定性顯著降低;隨降雨強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間的增大,穩(wěn)定性降低。

以引洮供水一期工程總干渠4號(hào)渡槽為工程背景,采用midas有限元分析軟件對(duì)扣件式鋼管支架進(jìn)行了有限元分析。分析結(jié)果表明,渡槽支架構(gòu)件均滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求,并具有足夠的安全儲(chǔ)備,對(duì)同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算工作具有一定理論指導(dǎo)作用。