基于非线性破坏准则的边坡稳定性分析

Baker提出的非线性破坏准则是一种广义的岩土体强度准则,常规的M-C强度准则、格里菲斯强度准则以及Hoek-Brown强度准则均为其特例。该准则通过大量的三轴试验引入无量纲强度参数A,n和T,其中A为尺度参数用于控制剪切强度的大小;n为准则曲线的次数用于控制曲率;T为转换参数用于控制准则曲线与σ轴的位置,并反映其无量纲拉伸强度。以Baker非线性强度准则为基础,以极限分析上限法为工具,采用"切线法"思想研究了静、动荷载下边坡的稳定性,将边坡的稳定性问题转化为含多变量的数学优化问题,并给出其最优解。通过算例分析,研究了非线性强度参数对边坡稳定系数与屈服加速度系数的影响。结果表明:边坡稳定系数随无量纲参数A,T的增大而增大;边坡屈服加速度系数随坡高、坡角的增加而降低。     

基于模糊失效准则的危岩稳定可靠度计算∗

为预测危岩崩塌灾害的发生,分别选取影响三种不同类型危岩稳定性的主要参数作为随机变量 X₁~X₅,基于模糊失效准则和可靠度理论建立了危岩模糊可靠度计算模型和方法。首先,根据危岩稳定系数的隶属函数表达式,引入新随机变量 X₆,将稳定系数的隶属函数作为新随机变量 X₆的概率分布函数,得到了随机变量 X₆的概率分布形式。然后,针对三种不同类型危岩分别建立了危岩失稳模糊事件的等效功能函数和模糊可靠度计算模型。最后,采用改进的 Monte?Carlo 法计算了危岩失稳模糊事件的失效概率。对万州首立山 6 块单体危岩进行分析,结果表明：当危岩稳定系数从小至大变化,考虑模糊失效准则后危岩的失效概率增加幅度经历由小变大再变小的过程, 即处于欠稳定~基本稳定状态下的危岩模糊性较强,判断其真实稳定性状态较困难,实际工程中针对这类危岩仅采用经典可靠度计算方法得到的结果存在一定风险,需考虑模糊失效对危岩可靠度的影响。     

基于抛物线内插的反应谱计算公式及其精度分析

基于反应谱的基本概念,对基于抛物线内插法的反应谱计算公式进行了严格的推导,并给出了详细的显式表达式,建立了当计算时间等步长离散时的基于抛物线内插法的反应谱计算连锁公式。通过对比简谐波输入时的反应谱计算结果,证明基于抛物线内插法的连锁公式的计算结果比广泛应用的反应谱计算方法"精确法"计算的结果更接近于解析解,有更高的计算精度。同时对多条实际记录的地震加速度时程进行了反应谱对比计算,结果表明该公式在计算反应谱时也是稳定的。作者同时发现,"精确法"计算的反应谱值与实际值相比一般是偏小的。     

上海世博会地下变电站基坑围护结构的动力反应分析

采用三维快速拉格朗日程序FLAC3D,对上海世博会500 kV地下变电站围护结构的动力反应问题进行了深入细致的分析和研究。所建立的模型采用摩尔-库伦本构关系,同时考虑了静力、动力以及地下承压水的影响,并且通过FLAC3D软件的二次开发功能引入统一强度理论,来判别围护结构中钢筋混凝土的应力状态,力求更真实地反映围护结构在动力作用下的响应状态。分析结果表明,圆型围护结构的环向刚度比较大,受力时将大部分侧向荷载转移给其环向拱结构,从而使得基坑和周围土体无论在静力状态还是动力状态下,整体变形均较小;基坑整体在所研究的各种工况下,围护结构都处于安全状态。     

用于机场道面融雪的能源桩系统优化研究北大核心CSCD

研究以数值分析为手段,以能源桩系统为对象,将融雪过程以微分方程的形式输入至数值模型,分析桩内回路对能源桩取热的影响,比较增设储热水箱与直接利用浅层地热能对系统融雪效果的不同。结果表明:能源桩内部回路为螺旋型布置时,能够提供较多的浅层地热能。利用能源桩系统为道面提供热量进行融雪,随持续时间的增加,可融雪面积减小。当增设储热水箱时,系统运行过程分为雪前储热和雪中融雪两个阶段。保证水箱在雪前储热阶段达到稳定温度,有效增加可融雪面积,并随储能水箱体积的增加,达到稳定温度所需时间增加,可融雪面积边际效用递减。在实际使用过程中,增加储能水箱可明显提升能源桩系统的融雪水平,水箱体积的确定需要根据融雪能耗和机场管理情况综合确定。     

基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估∗

为探究火灾下钢筋混凝土板的可靠性,计算了基于不同破坏准则下的可靠指标并进行对比评估。提出了一种随机有限元模型,考虑了火灾荷载与混凝土板设计中的多种随机参数,对钢筋混凝土板火灾下的热力学反应开展概率分析。首先,利用 ABAQUS 有限元软件对混凝土板建立精细化模型,将数值模拟结果与火灾试验数据进行对比验证。接着,利用 abaqus@python 脚本,结合 LHS 法抽样处理随机参数并生成随机模型,循环运算得到随机钢筋温度曲线、背火面温度曲线与跨中挠度曲线。最后,基于 MATLAB 蒙特卡洛法计算得到失效概率与可靠指标。 结果表明：提出的随机有限元模型能有效评估火灾下钢筋混凝土板的可靠性;以挠度变形为依据的破坏准则高估了钢筋混凝土板的临界温度;正常设计的钢筋混凝土板耐火极限为 90 min 的可靠指标为 1.88,评估火灾下钢筋混凝土板可靠性时需要考虑火灾发生的频率。     

跨断层隧道施工应力路径识别与扰动分析∗

跨断层隧道围岩性质会发生突变,给隧道施工扰动分析和安全预测带来了挑战。准确识别跨断层隧道在不同围岩条件下施工诱发的应力路径并开展基于应力路径的扰动分析,具有重要的科学价值和工程实践意义。因此,构建了基于围岩应力路径的隧道开挖扰动分析方法,通过三维数值分析识别了跨断层隧道施工诱发的典型应力路径并进行了扰动分析,总结了跨断层隧道施工扰动时空规律。结合围岩的强度准则和应力路径,用扰动系数描述扰动后围岩应力状态接近破坏的程度。随着扰动系数的增大,围岩应力状态逐渐接近破坏准则,当扰动系数等于 1 时,围岩发生破坏。跨断层隧道在上下盘围岩区的扰动系数始终小于 1,处于弹性状态;而断层破碎区因围岩性质差,其开挖扰动系数达到 1,进入塑性和破坏状态。离洞壁越远,施工扰动越小,扰动系数亦越小。支护后,断层破碎区和上下盘硬岩区的扰动系数均出现减小趋势,围岩趋于稳定,表明了支护的有效性。     

基于极点配置的汽温控制系统优化

针对史密斯预估器在模型失配时其控制效果变差的缺陷,本文设计了一种基于极点配置的状态观测器构建的汽温控制系统模型。该模型通过极点配置的方法,使多个常系数一阶惯性环节构造的状态观测器逼近被控对象,观测器的输出经 PD(比例-微分)控制器可以超前反馈到系统中,以克服滞后环节和系统不确定性的影响,其中微分作用,可以消除系统的动态偏差。同时,结合带有滞后环节的二阶被控对象对该优化模型进行仿真验证。仿真结果表明:该方法构建的汽温控制系统具有较好的动态性能和控制品质,为消除滞后环节对汽温控制系统的影响提供了一种有效途径。     

城市供水管网抗震可靠性分析与设计优化

考虑管线震害发生的随机性,利用管线在地震作用下反应的二阶矩特征信息,采用带渗漏管网抗震可靠性分析的一次二阶矩方法,以华中地区某市主干供水管网为例,进行了基本烈度条件下的可靠度分析,结果表明,在低、中烈度条件下,供水管网中各节点均处于可靠状态;在高烈度条件下,节点主要处于可靠状态,局部处于严重不可靠、甚至出现断水状态。进一步地,基于微粒群优化算法,以管网年费用折算值为优化目标、管网拓扑结构与管径为优化参数、管网节点可靠度为约束条件,建立了新的供水管网抗震设计优化模型,并将供水管网所在区域的道路信息引入管网优化设计中,提出了管网拓扑的自动生成策略,从而形成了城市供水管网系统智能化抗震设计方法。数值算例表明,基于可靠度的抗震优化设计方法为风险-投资之间的合理均衡提供了理论基础,决策者可以据此选择所期望的最佳方案。     

钢结构建筑的消防安全性能化设计——系统方法探析

根据钢结构建筑构件耐火性能的特点，应用建筑防火安全性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾时热、烟对建筑结构和建筑内人员的影响进行了分析研究，确定了火灾下人员与建筑结构的安全准则。运用FDS4．0对一建筑实例建模，通过模型与建筑实际火灾相似性的计算机数值模拟研究，得出了火灾情况下建筑内的热、烟蔓延情况，同时采用ANSYS8．0分析技术对火灾下钢结构的结构反应进行了研究。以性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾进行了耐火分析研究，在此基础上给出了定量的分析方法，为钢结构建筑的火灾安全工程设计和应用提供了一种新的技术。     

粉煤灰最大往返剪切作用面上应变破坏标准的应力条件

基于文献[1]提出的最大往返剪切作用面上的液化应力条件和粉煤灰的动三轴试验数据,运用回归分析方法拟合曲线及相关参数建立了粉煤灰的破坏应力条件,并应用F检验法对参数的回归效果进行了检验,检验结果表明参数的回归效果高度显著。得出的破坏应力条件表明初始剪应力与动剪应力的倒数间并不呈线性关系,而是二次多项式关系,这与张克绪所提出的应力条件存在着差异。因此,可初步认为张克绪的液化应力条件不能直接运用于粉煤灰。     

基于非线性屈服准则及主应力判据的圆形巷道围岩岩爆过程的数值模拟

鉴于考虑拉伸截断的线性莫尔-库仑屈服准则不能考虑岩石在高应力条件下的非线性屈服特征,根据虎克-布朗本构模型,将上述屈服准则在受压区的线性屈服函数修改为非线性形式。采用3种岩爆的主应力判据,判别圆形巷道开挖之后围岩中各种级别岩爆的分布及演变规律。计算采用"先加载,后挖洞"的方式,岩石服从弹—脆—塑性本构模型。研究发现,发生高级别岩爆的单元数少于发生低级别岩爆的单元数;轻微岩爆区的形态更接近于塑性区及剪切应变增量的高值区。根据巴顿判据,发生重岩爆的单元数较多,而且主要发生的是拉伸岩爆;根据陶振宇判据,发生轻微及中等岩爆的单元数均多于根据谷明成-陶振宇判据判别的结果。上述两种判据判别的结果均表明,在不考虑拉伸岩爆的条件下,只有位于围岩内部的单元才有可能发生高级别的岩爆,而位于巷道表面的单元一般仅发生轻微岩爆。     

确立灾害评估标准是我国“国际减灾十年”目标的重要问题

本文通过许多实例.从测、报、抗、防、救等几个方面论述灾害评估标准的重要性,进而说明了灾害评估与减灾管理以及灾情统计的密切关系.文中还根据我国近几年灾害经济损失的情况对90年代的减灾目标提出了看法.     

方形组合式钢丝绳隔震器静刚度试验研究

作者研制了一种新型方形组合式钢丝绳隔震器。该种隔震器由4个条形夹具夹持16根普通镀锌钢丝绳组合而成,从结构形式上保证了水平刚度对称。经过多次垂直向循环静力加卸载试验,运用Origin 7.0软件对实验数据进行分析处理,绘制出该种隔震器的静力特性曲线,并分别与目前防护工程中采用的条形不锈钢钢丝绳隔震器、鼓形钢丝绳隔震器的静力特性曲线进行了比较。试验结果表明,方形组合式钢丝绳隔震器不但具有初始刚度大、软特性明显、阻尼大、加工简便、性价比高等优点,而且克服了条形不锈钢钢丝绳隔震器价格高、水平刚度不相同和鼓形钢丝绳隔震器加工复杂的不足,在今后的防护工程隔震技术中有良好的应用前景。     

钢筋混凝土板弯曲问题的各向同性化最小平方误差法

利用合适的坐标变换将钢筋混凝土板的弯曲问题变换为各向同性板弯曲问题。由弹性薄板的虚功原理及最小平方误差法计算各向同性板弯曲变形,得到原正交各向异性薄板的挠度方程。算例表明,在近似函数选取合理的情况下,该方法简单,计算时间短,具有较高的精确度。     

淮阴-响水断裂淮安市区段定位初探

通过分析淮安城区内钻探和浅层人工地震勘探资料 ,确定了淮阴 -响水断裂的大致位置。在此基础上 ,又做了城区断层气和地磁勘探 ,进一步确定了淮阴 -响水断裂经过市区的位置。满足了城市规划的需要 ,也为探索城区断裂勘探方法提供了有益的尝试。     

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板连接节点抗震性能分析

在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板式节点进行了低周反复荷载试验,以及在低周反复荷载下的抗震性能分析。结果表明:有限元分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好;试件破坏为梁端破坏,塑性铰出现在梁端,在梁变截面附近出现了局部屈曲,也与试验结果一致。     

中强地震区地震烈度统计拟合因素评估

目前地震危险性综合概率分析方法中的地震动参数衰减规律一般是由研究区地震烈度和参考区地震动参数经过映射方法得出的,而烈度统计结果依赖于不同模型和不同回归方法,因此,合理评估烈度影响因素有很大现实应用价值,它直接影响地震危险性分析结果。以我国中南地区地震烈度资料,用不同回归拟合方法研究该地区地震烈度随震中距和面波震级变化的等效圆、椭圆和综合椭圆模型分布关系,考虑震级和距离因素的相关性,比较分析已有结果,评估中强地震区烈度模型和回归方法对烈度的拟合影响,结果可供该地区地震小区划和设定地震动参数参考。     

基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。