大型储罐不均匀沉降及地震力作用下应力仿真分析

为了探究大型储罐在不均匀沉降、地震力以及二者耦合作用下的应力分布情况,利用Ansys/Workbench有限元软件对某5×10⁴ m³大型浮顶储罐进行了建模仿真。结果显示相较于理想工况下储罐的应力分布,不均匀沉降或地震力工况下储罐结构应力变化均较小,储罐相对安全;但双因素耦合作用下储罐会产生严重的应力集中,Mises应力最大值达835.03 MPa,已远大于材料强度极限值740 MPa,储罐已处于不安全状态,考虑地震力的不可抗性,大型储罐运行中应严格控制不均匀沉降变化范围。     

平原区交叉口安全分析与改善对策研究

针对目前平原区公路交叉口事故多发的现状,笔者对平原区公路交叉口与山区公路交叉口进行对比,指出平原区公路交叉口具有数量多、范围大、车速高的特点;同时分析平原区公路事故情况,指出平原区公路交叉口事故多发的主要致因是缺乏渠化、路权不清,车速过高和视距不足;提出了交叉口安全保障的一般措施,并具体介绍了明确路权、降低车辆行驶速度和增加交叉口行车视距的方法。除介绍了平原区公路交叉口的一般处置措施外,笔者还将平原区公路交叉口分为大型交叉口、村镇交叉口和小型交叉口,并针对不同类型的交叉口的特点,从标志、标线、减速丘、薄层铺装、宣传教育等方面提出了相应的安全保障措施。     

地下结构震害类型及机理研究

地下结构由于受到周围岩体或土体的约束 ,一直被认为具有良好的抗震性能。但是 ,随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现 ,地下结构的震害问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视 ,笔者通过对大量地下结构震害的分析研究 ,对地下结构震害进行了分类 ,并研究了震害的影响因素及机理 ,以期为地下结构的抗震设计提供科学依据和有益的参考。     

倾滑断层对公路的致灾机理分析

在有限元分析的基础上,对正断层和逆断层环境下公路的致灾机理进行了研究.结果表明,断层的活动将引起公路结构的弯曲变形,使公路处于拉、压、剪的受力状态.其中,正断层活动引起公路弯曲变形的范围主要为上盘距裂缝70 m至下盘距裂缝30 m,纵向应力剧增的主要范围为上盘内距裂缝170 m至下盘内距裂缝130 m,路面的开裂位移约为22 cm;逆断层活动时,公路弯曲变形的范围为上盘内距裂缝80 m至下盘内距裂缝40 m,纵向应力剧增的主要范围是上盘内距裂缝170 m至下盘内距裂缝180 m,路面的开裂位移约为12cm.根据公路的变形和受力规律,将正断层和逆断层环境下公路的破坏模式概化为张拉破坏、剪切破坏、弯曲压坏和复合破坏几种类型.按载荷-结构的方法,将上、下盘范围内的公路结构当作受均匀荷载的半无限弹性地基粱,把倾滑活断层环境下公路结构的位移、转角、弯矩、剪力等简化为断层地表竖向位移量、地基系数、路面荷载、路基路面等效刚度的函数.进行了算例分析,计算结果表明,断层活动主要使裂缝带的公路承受较大的变形、弯矩和剪力,这种影响范围主要分布在断层裂缝的两侧各30 m内.     

黄土湿陷过程下埋地油气管道力学行为有限元模拟

针对黄土遇水后湿陷产生陷穴并引起埋地管道悬空这一过程中管道的力学行为,以基于弹塑性地基的黄土湿陷区悬空管道力学模型为基础,从湿陷原因和机理出发,建立三维有限元实体模型,模拟了土体湿陷过程和沉降变形,模拟计算结果与理论值和实测值进行了比对验证;进一步的计算和回归分析得到了管道最大位移、最大von Mises应力与地表土体湿陷沉降量的变化规律,同时也得到了最终湿陷情况下管道的von Mises应力分布和湿陷区范围的影响。结果表明:土体湿陷沉降是管道和土体共同作用的结果,湿陷前期管道与土体一起运动,位移和应力增加较快,而管道下方土体脱离管道产生陷穴后则增长较慢;管道最大位移和土体湿陷沉降量间呈对数函数关系,而管道最大von Mises应力和土体湿陷量呈指数函数关系; 湿陷区管段向下弯曲变形会在3个位置形成应力集中区,湿陷区范围增大会引起管道应力和变形的明显增加,且3个区域的最值分布有所不同。     

黄土湿陷过程下埋地油气管道力学行为有限元模拟北大核心CSCD

针对黄土遇水后湿陷产生陷穴并引起埋地管道悬空这一过程中管道的力学行为,以基于弹塑性地基的黄土湿陷区悬空管道力学模型为基础,从湿陷原因和机理出发,建立三维有限元实体模型,模拟了土体湿陷过程和沉降变形,模拟计算结果与理论值和实测值进行了比对验证;进一步的计算和回归分析得到了管道最大位移、最大von Mises应力与地表土体湿陷沉降量的变化规律,同时也得到了最终湿陷情况下管道的von Mises应力分布和湿陷区范围的影响。结果表明:土体湿陷沉降是管道和土体共同作用的结果,湿陷前期管道与土体一起运动,位移和应力增加较快,而管道下方土体脱离管道产生陷穴后则增长较慢;管道最大位移和土体湿陷沉降量间呈对数函数关系,而管道最大von Mises应力和土体湿陷量呈指数函数关系;湿陷区管段向下弯曲变形会在3个位置形成应力集中区,湿陷区范围增大会引起管道应力和变形的明显增加,且3个区域的最值分布有所不同。     

城市区域土体铁的化学行为与土体强度变异关系研究

统计了南宁市地下水中Fe的变化情况,实验研究了Fe的物理化学行为与土体强度之间的联系,并进一步研究了铁对土体强度影响的双向性.结果显示,城市区域将由于Fe的溶蚀、置换作用等使土体强度降低;城市区域CO2分压增高将促进土体中铁的溶蚀而使土体强度进一步恶化.在含水量相对较高时,铁质胶结物被溶解、迁移,土体强度降低;而在含水量相对较低时,铁质胶结物不易被溶解,而更趋向于发生沉淀反应,使土体对铁的吸附作用加强,从而使土体的强度增加.     

地震作用下三维边坡最小势能稳定性分析

为分析地震作用下三维边坡的稳定性,基于最小势能原理,考虑滑裂面处的剪切势能和三向地震力对滑体的作用,建立地震作用下的三维边坡最小势能稳定性分析方法。将该方法与传统拟静力法相对比。分析三向地震力作用对边坡安全系数的影响。结果表明:该方法是合理可行的;水平向地震力对安全系数影响最大,横向与竖向地震力的影响相对较小,但不可忽略横向与竖向地震力对边坡稳定性的影响;滑体横向半长轴变化对安全系数的影响大于水平向和竖向的影响。     

基于正交试验砂土地层基坑稳定性参数敏感性分析*

为提高砂土地层中基坑开挖工程参数设计的合理性,确保基坑开挖的稳定和安全,采用正交试验方法研究在砂土层中基坑深度、地下水位、围护结构插入比、土体加固系数、钢支撑数量和支挡强度共同作用下对支挡水平位移、地表沉降值和坑底隆起值等基坑稳定性指标的影响,通过对试验结果的分析确定各因素对指标影响大小的排序,由进一步方差和参数敏感性分析得出各因素对基坑稳定性作用大小的排序。结果表明:各因素对支挡水平位移、地表沉降值和坑底隆起值3个基坑稳定性指标的影响主次分别为:基坑深度>地下水位>支挡强度>钢支撑数量>土体加固系数>插入比;基坑深度>地下水位>支挡强度>土体加固系数>钢支撑数量>插入比;基坑深度>地下水位>插入比>支挡强度>土体加固系数>钢支撑数量;对基坑稳定性按作用程度由大至小排序为:基坑深度>地下水位>支挡强度>插入比>土体加固系数>钢支撑数量。     

公路改扩建导致新老路基差异沉降的因素分析

基于有限差分原理建立了三维有限元数值计算模型,对公路改扩建中导致新老路基差异沉降的因素进行探讨。结果表明,公路拓宽部分的沉降明显高于老路的沉降,且在新老路结合部位沉降发展最显著。路面的竖向沉降随公路拓宽宽度增加而增加,随新路基弹性模量增加而减小,随新地基土压缩模量增加而减小。其中拓宽宽度和新地基土压缩模量对路基表面沉降影响较大,新路基土弹性模量对路基表面沉降影响较小。这表明新地基土受到的压应力和新地基土压缩模量是影响路面差异沉降的主要因素。工程上可以着重从降低对新地基土的压应力和提高新地基的压缩模量两个角度来降低路面的差异沉降。     

飞机撞击引起爆炸-火灾后建筑坍塌过程模拟

为了解飞机撞击超高层建筑后致使建筑坍塌或倾倒过程,基于颗粒流理论进行了该过程模拟,包括飞机撞击、油箱爆炸、火灾和建筑坍塌过程。模拟分4个阶段:初始至撞击、撞击至油箱爆炸、爆炸至火灾、建筑坍塌至结束。引入了颗粒流爆炸模型和考虑钢混等效结构的火灾模型。分别在建筑高程250 m和100 m处实施了撞击模拟。结果表明,不同的撞击高度所造成的建筑破坏效果和过程有同有异。共同点是飞机的撞击并不是建筑破坏的直接原因。飞机油箱爆炸破坏了外围框架,也造成核心筒结构的损伤,因此爆炸是建筑破坏的起因。不同点是250 m撞击时爆炸引起的火灾加速了上部建筑的倾倒,但最终撞击处下部建筑结构仍完整,这个过程时间较长。100 m时火灾几乎未起到任何助力坍塌的作用,建筑便已经开始不可逆的坐塌过程,该过程时间较短。     

我国西部中小城镇防震减灾管理体系研究

分析了我国西部中小城镇防震减灾管理现状,借鉴发达国家防震减灾管理的经验,构建了西部中小城镇防震减灾管理体系,包括防震减灾法律保障、行政监管、地震监测预报和预警、防震减灾计划、建筑物和生命线工程的抗震性能保证、防震减灾教育与培训、基层单位对震灾的预防、地震救援组织建设、震灾应急救援服务等彼此关联、相互作用的子系统。指出其建设重点应放在建筑物和生命线工程抗震性能保证、行政监管、防震减灾计划、防震教育培训和基层震灾预防等方面。提出了深化西部中小城镇建设管理体制改革、提高防震减灾社会管理与公共服务水平、加强地震灾害应急救援体系建设等对策和建议。研究成果的运用将有助于增强西部中小城镇的防震减灾管理能力。     

地震灾害综合应急能力评估研究

汶川大地震在给我国带来巨大的悲痛和损失的同时，也检验了我国政府的突发事件应急能力。此次抗震救灾凸显出我国地震灾害应急能力存在的一些不足。建立“突发事件综合应急能力评估指标体系”的目的是为了评估政府的突发事件应急能力，以评促建。地震灾害由于其不同于其它突发事件的特性，其应急管理也有其特定的内容。现以地震灾害特征为标准，选取13个省市为样本，套用已有评估指标体系，分析和评估我国地震灾害应急能力。研究认为，我国应加强地震灾害应急能力建设，同时认为已有评估指标体系能满足使用要求。     

用于结构振动控制的电流变阻尼器的设计

地震是一种随机振动 ,一旦发生将影响结构的安全。ER智能材料是一种可控流体 ,它在电场作用下可从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体 ,且这种转变连续、可逆、迅速 ,因此 ,可用它来制作可调阻尼器 ,实现对工程结构地震反应的半主动控制。本文在简要介绍了ER电流材料的基本性能和ER可调阻尼器的工作原理的基础上设计了一个具有较大可调范围和较高阻尼力的ER电流变阻尼器     

基于可变模糊集的地震崩塌危险性评价

为了使地震崩塌危险性评价过程更具操作性,提出了可变模糊集评价方法。首先,综合考虑地形地貌、地震地质、地层、气象水文等15项影响因子作为评价地震崩塌危险性指标体系并建立了相应等级标准;其次,选取受汶川地震影响的映秀至耿达段公路两侧崩塌点为样本,将离差最大化方法引入权重计算过程中,利用指标实际数据离散性求得权重;最后,应用可变模糊集理论,通过改变可变模糊评价模型参数对地震崩塌危险性进行线性与非线性组合评价,并将均值作为最终评价结果,且通过与其他方法计算结果的对比,验证了可变模糊集方法在地震崩塌危险性评价中有更好的适用性。     

水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后 ,提出了施工期路基表面防护的建议     

Risk-optimal highway design: Methodology and case studies

Highway geometric design in mountainous areas has been a typical challenge. The combination of short horizontal curves and restricted right-of-way is a common ground for contemplating design exception in British Columbia, Canada. In practice, collision modification factors (CMFs) are advocated as quantitative measures of changes in road features on safety. However, in many situations, there are no CMFs in the literature to predict the safety impact of changing particular road features. An important example of these road features is sight distance restriction on horizontal curves. A mechanism for risk measurement has been proposed in earlier work to assist designers in comparing the safety impact of different deviations from sight distance requirements. This paper attempts to answer the questions as to whether it is possible to reduce overall risk and achieve consistency in such reduction without demanding wider right-of-way. This problem was formulated in a multi-objective optimization framework. Following this methodology, it was possible to achieve an average reduction in risk of 25% on the nine critical cross-sections. This reduction in risk was achieved without demanding wider right-of-way and without creating measurable increase in expected collision frequency due to independent re-dimensioning of different geometric elements. On theoretical grounds, this paper represents another step into the direction of developing fully probabilistic geometric design standards. On practical grounds, this paper provides an important decision mechanism that enables the efficient use of available right-of-way for new highway construction. Case studies in this paper have been applied on a major highway development in British Columba, Canada.     

中小城镇防震减灾管理评价指标研究

依据中小城镇防震减灾管理体系,构建了中小城镇防震减灾管理评价指标体系,合理地确定了各个评价指标的相对权重,找出重点评价指标是制定防震减灾计划、行政监管与法律保障及建筑物和生命线工程抗震性能保证等,并给出具体的应用实例。对某特定中小城镇防震减灾管理能力进行模糊综合评价,评价结果揭示,中小城镇防震减灾管理的关键在于制定地方政府和社区防震减灾计划、建设规划管理和落实抗震法律法规及抗震设防要求等,最后给出了完善地方政府和社区等防震减灾计划、科学规划并合理选址、制定贯彻落实《防震减灾法》的地方配套法律法规、严格落实抗震设防要求等对策和建议。评价模型的推广应用将促进中小城镇防震减灾管理的系统化,提高中小城镇防震减灾管理的效率。     

水溶法采盐矿区地面塌陷机理分析

为了防范钻井水溶法开采盐矿诱发卤水溢出、地面塌陷等愈发严重的地质环境和公共安全问题,本文以安徽省定远县东兴盐矿为例,对采空区地面塌陷灾害机理进行了深入研究.根据岩盐矿体的埋藏条件和采空区地面塌陷的过程,结合帕斯卡定律讨论了盐矿采空区顶板岩层保持稳定的前提,是必须保持采空区密闭为基本条件;通过尖点突变模型给出的顶板岩层大变形失稳突变条件,是采空区的封闭性遭受破坏、卤水外溢导致顶板岩层失去支撑;根据ЛротодъякоНов塌落拱理论等方法估算了采空区顶板岩层失稳对地面的影响程度,提出了对开采盐矿诱发地面塌陷灾害的防范措施,对其它地区同类矿山安全开采具有重要的指导意义.     

二级公路成为事故之路的症结

二级公路交通事故多发 ,其症结在于道路的规划、设计和管理工作中存在许多不完善并急需改进之处。例如交通参与人素质与道路不协调 ,道路交通安全设施不完善 ,道路规划、建设受到行政干预 ,公路平面交叉口不规范等。解决二级公路交通安全问题需要从规划、设计和管理等诸多方面入手。因此 ,笔者建议建立公路规划、设计安全审计和责任追究制度 ;在选用公路等级、设计速度和限制速度时 ,以公路功能定位 ;根据交通安全法律、法规规定及时完善交通安全设施 ;强化交叉路口规范化管理和支线限速设计 ;加强交通安全管理力度 ,增加科技管理投入 ;由政府牵头 ,依靠公路沿线乡镇、单位和学校 ,深入持久地进行交通安全宣传教育 ,提高公路沿线居民的交通安全意识。