Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Plate Impacted by Block
冲击载荷作用下结构的动力响应分析
20040501
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
在爆炸、撞击等强渤载蘅豹作用下结掏将表现出与准静态情形缀不稽同 的力学行为。由于外加的裁荷随时间变化褥很快，结构的变形也变化得很快， 惯性力的作用将不可忽略。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一 螺磷究，归纳起来主黉蠢以下三个方匿。
１。任意净蠢载瑟佟翔下，篱支粱瑟露蔽交形豹动力确敝褥往。采瘸爨 黧性假定，忽略应变强化效应和应变率的散应并考虑由于有隧变形而导致的 轴力的影响，研究任意时间历程冲击载葡作用下简支粱的塑性动力响应问 题。采用矩形形状的屈服条件，并将粱的邀动依照塑性铰的不间分为四个不 麓黥玲致，其中纂一耧雾瑟玲葭为蕈铰逡动搂式，第二器第三验毅为嚣铰运 动模式。最后给出了饺意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．
３．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕ－ｓｈａｐｅｄ
ｂｅａｍ ｉｍｐａｃｔｅｄ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｄｅｎｇｚｈｏｕ ｂｒｉｄｇｅ ｕｓｉｎｇ ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ
浅淡钢筋混凝土结构的非线性有限元
价值工程0引言钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的一种结构形式。
钢筋混凝土是由两种性质不同的材料组合而成的，材料性能非常复杂，特别是在其非线性阶段，混凝土和钢筋本身的各种非线性特性，都不同程度地在这种组合材料中反映出来。
传统的分析和设计方法往往采用线弹性理论来分析其内力。
随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。
1钢筋混凝土有限元分析原理钢筋混凝土有限元分析，主要是研究钢筋混凝土结构的基本性能、设计方法和构造措施。
结合钢筋混凝土的力学特性，采用有限元分析的一般原理，是有限元分析和钢筋混凝土力学特性两者的结合。
Ngo 和Scordelis 在早期进行的研究中，把有限元方法用于钢筋混凝土结构分析，它包含了钢筋混凝土有限元分析的基本原理。
可以具体阐述为如下几点：1.1确定各单元的单元刚度矩阵，它与一般的有限元方法基本相同，并组合成结构的整体刚度矩阵。
随着荷载和作用的不断增加，可以得到钢筋混凝土结构自开始受荷到破坏的整个过程的位移、应变、应力、裂缝的形成和发展、钢筋和混凝土结合面的粘结滑移、钢筋的屈服和强化以及混凝土压碎破坏等大量有用的数据，为研究结构的性能和合理的设计方法提供可靠的依据。
根据结构所受的荷载和约束，解出节点的未知位移，进而求出单元的应力。
1.2确定适用于各类单元的本构关系，这种关系可以是线性的，也可以是非线性的。
即应力应变关系，或结点力位移关系。
1.3通过设置联结单元，模拟裂缝两侧的混凝土之间的咬合作用，以及钢筋和混凝土之间的粘结滑移关系。
1.4把钢筋混凝土结构分割成有限个小的结构单元。
这些单元可以是钢筋和混凝土的组合单元或分离式单元。
2钢筋混凝土的非线性有限元分析2.1混凝土的破坏准则混凝土的破坏准则就是描述混凝土破坏时其应力状态或应变状态满足的条件。
根据混凝土破坏准则的函数f （ξ，r ，θ，k 1，k 2，k 3，……，k n ）=0中包含参数的个数，破坏准则可以分为单参数破坏准则、两参数破坏准则等等。
水位变化条件下堤防加固效果有限元分析
文章编号:1006 2610(2023)05 0107 06水位变化条件下堤防加固效果有限元分析池佃东(韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司,广东韶关 512000)摘 要:党水河河道治理工程位于陕西省南部洋县党水河流域,该流域地处山区丘陵与盆地结合区域,支流众多;且受季节性降雨影响,河道土体相对松散,受水流侧蚀强烈,导致河道两侧堤段可能存在边坡失稳的风险㊂为分析加固后河道两侧堤防的边坡稳定安全,验证除险加固措施的有效性,基于各个区域堤防特点,分别建立加固前㊁后二维有限元堤防模型,分析季节性降雨影响下河道水位变化㊁堤防堤身材料性质以及堤脚侧蚀深度等不同因素对堤防边坡稳定安全的影响㊂结果表明:水位上升时,堤坡稳定安全系数先增大㊁后减小,最后趋于稳定;水位下降时,堤坡稳定安全系数先减小㊁后增大,最后趋于稳定㊂此外,堤防进行除险加固后,堤防稳定安全性显著提高,加固措施有效㊂研究成果对老旧堤防除险加固设计方案具有指导意义㊂关键词:堤防安全;边坡稳定;除险加固;堤身材料渗透性;冲刷影响中图分类号:TV871 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2023.05.019Finite Element Analysis of Embankment Reinforcement Effect under Water Level ChangeCHI Diandong(Shaoguan Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Consulting Co.,Ltd.,Shaoguan 512000,China )Abstract :The Dangshui River Regulation Project is located in the Dangshui River Basin in Yang County ,southern Shaanxi Province.The basin is located in a combination area of mountainous hills and basins with many tributaries.Affected by seasonal rainfall ,the river soil is relatively loose and subject to lateral erosion by water flow ,which may cause a risk of slope instability in the embankment sections on both sides of the river.In order to analyze the slope stability and safety of the embankments on both sides of the river after reinforcement and verify the effectiveness of reinforcement measures to eliminate risks ,based on the characteristics of embankments in each region ,two -dimensional finite element embankment models before and after reinforcement are established to analyze the influence of different factors such as river water level under the influence of seasonal rainfall ,changes in embankment material properties and lateral erosion depth of the embankment foot on the stability and safety of embankment slopes.The results show that :when the water level rises ,the embankment slope stability safety factor first increases ,then decreases ,and finally the slope becomes stable ;when the water level drops ,the embank⁃ment slope stability safety factor first decreases ,then increases ,and finally stabilizes.In addition ,after the embankment is reinforced ,the stability and safety of the embankment are significantly improved ,and the reinforcement measures are effective.The research results have guiding significance for the design plan of risk reduction and reinforcement of shabby embankments.Key words :embankment safety ;slope stability ;danger elimination and reinforcement ;embankment material permeability ;scouring effects 收稿日期:2023-04-26 作者简介:池佃东(1988-),男,河北省易县人,工程师,主要从事水利工程规划与设计工作.0 前 言在季节性降雨影响下,土石类边坡出现失稳现象十分普遍㊂诸多学者对边坡出现失稳定现象的原因及失稳发展过程进行了深入研究㊂段祥宝[1-2]等学者通过砂槽模型试验,模拟不同渗透系数和土体强度的材料在水位下降过程中的非稳定渗流场变化过程,认为水位下降过快是诱发边坡失稳的重要原因㊂詹美礼[3]通过建立堤坝饱和-非饱和渗流测试系统,分析土体基质吸力的变化,研究边坡失稳机理的发展过程㊂王建林[4]采用数值模拟方法,模拟河道处受水流侧蚀影响下的堤防稳定安全,认为应该增强河道堤防的抗冲刷能力,避免堤防在高速水流===============================================侧蚀失去支撑从而滑向河岸[5]㊂郑昊[6]通过模拟库水位上升对土石心墙坝的影响,认为水位变化速率是影响土质坝的重要影响因素㊂祝静[7]和结合洪水期实测水位资料,探索了不同水位变化速率下岸坡稳定的变化规律㊂岳红艳[8]采用物理模型试验的方式,分析了水位变化和水流冲刷作用岸坡稳定的影响㊂张挺[9]等对山区河流土堤的渗流特性进行分析探讨,王伟[10]等通过分析库区内土体的水动力滑坡作用机制,确定库水位频繁变动是导致滑坡的重要危险因子㊂山区丘陵区域河道,水位变化受季节性强降雨影响显著㊂在强降雨过程中,初期雨水入渗,河道两侧堤防表面土体强度减小,对边坡稳定安全有不利影响㊂随着持续强降雨,山区丘陵河道坡降较大,各个支流水流逐渐汇集流向地势较低的区域,导致不同区域河道水位快速变化,影响河道两侧堤防的边坡稳定安全性[12]㊂不同堤段堤防间存在差异,边坡稳定安全受堤防结构形式㊁堤身填筑质量及土体材料性质㊁水流侵蚀深度和除险加固措施等因素影响,因此,分析河道水位变化过程中堤防边坡稳定安全变化规律具有重要工程意义[13]㊂本文通过分析水位变化下堤防除险加固前后堤防渗流场变化规律,定量分析不同堤段堤防修固前后的安全情况,验证所采用加固措施的有效性[11]㊂1 工程概况党水河河道治理工程位于陕西省汉中市洋县境内北部,党水河属汉江一级支流,由北向南流经党河水库下游进入盆地,在洋县城西汇入汉江㊂发育有三级基座阶地,阶地堆积物具二元结构,上部为壤土㊁黄土状壤土,下部为卵石层㊂工程区内降雨量丰富,地表水系众多,河道平均比降24.2‰,河道区域物理地质作用微弱,表现为小规模的崩塌㊁滑坡等㊂党水河河道两侧堤防防洪标准为10年一遇,工程级别为5级㊂本次党水河河道治理工程大致可分为马坪村段㊁李家店村段和铁河街村段㊂马坪村段未进行河道整治前,河道两侧为天然岸坎防护,受季节性洪水威胁严重㊂进行河道堤防整治后,采用格宾石笼和浆砌石护坡对堤防迎水面进行加固处理,提高了堤防安全稳定性㊂未进行河道整治前,李家店村段采用半天然岸坎防护结合浆砌石挡墙防洪,局部区域堤防渗透性较差,洪水期堤后存在微小渗水点;进行河道整治后,均采用浆砌石挡墙进行防护,堤身土体松散进行夯实加固,提高堤防渗流及稳定安全性㊂铁河街村段未进行河道整治前,局部浆砌石护岸受水流侧蚀严重,出现了堤脚损毁㊁局部裂缝和垮塌现象,堤脚处存在不同深度的冲刷坑,存在较大边坡稳定安全风险㊂进行修正后采用仰斜式防洪挡墙和混凝土护脚进行加固,保护堤后住户及耕地安全㊂2 计算模型及方法2.1 计算简化模型党水河堤防工程具有堤线长㊁堤身断面结构及除险加固处理措施不同等特点,为了更加直观体现局部堤段存在安全问题,根据党水河河道区域内马坪村段㊁李家店村段和铁河街村段的河道两侧堤防特点,结合历史险情统计情况,筛选出险情多发㊁安全情况较差的堤防典型断面,通过判断最危险堤段的安全情况,进而来推测整体党水河堤防工程的整体安全性㊂本次在党水河堤防工程中马坪村段等3个区域中各帅选出最危险的典型断面,依次编号为①㊁②和③㊂通过对进行出险加固前后3个典型断面进行边坡稳定有限元计算,同时考虑强降雨影响下河道水位快速变化对堤防边坡安全的影响,分析堤防除险加固前后的渗流和稳定安全㊂计算采用Geo studio 有限元计算软件,采用摩根斯坦-普拉斯法计算边坡稳定安全系数㊂典型断面①位于马坪村段,加固后迎水坡比约为1∶1.5,上部护岸采用格宾石笼进行加固,下部采用浆砌石护坡进行防护,且与坡脚处设置混凝土护脚防水流冲刷㊂典型断面②位于李家店村段,采用浆砌石挡墙进行加高加固,加固后迎水堤身坡比约为1∶2.5,坡脚处设置混凝土护脚㊂典型断面③位于铁河街村段采用浆砌石挡墙,护坡坡比1∶0.25,对已形成一定水流侧蚀深度的堤基进行开挖整平,并设置混凝土护脚㊂堤高约为3.0~ 4.0m,堤顶宽度约为4.0~4.5m,枯水位为1.0m,设计洪水位为2.4~2.7m㊂堤后多为耕地和住户,为了分析水位变化对堤防稳定及渗流安全的影响性,根据典型断面①㊁②和③建立二维有限元计算模型,见图1㊂===============================================图1 典型堤防①、②和③整治前后有限元模型2.2 计算参数党水河道堤基主要成分为大理岩㊁结晶灰岩㊁砂岩等,堤身填筑料多为就地取材,根据现有地勘室内试验资料,拟定稳定和渗流计算材料参数表,见表1,堤防土体和堤基材料均按非饱和渗流特性考虑,其堤身土体非饱和渗流特性函数见图2㊂图2 堤身土体渗流特性函数表1 堤防材料渗透系数及物理特性序号名称渗透系数/(cm㊃s-1)密度/(g㊃cm-3)摩擦角/(°)黏聚力/kPa允许坡降1堤身土①和③ 1.01×10-3 2.1418.0160.10 2堤身土②3.01×10-2 2.1432.0140.10 3堤基0.09×10-2 2.0330.0 0.10 2.3 计算工况根据相关历史水文资料,拟定不同堤段在强降雨影响下的计算工况,具体计算工况见表2㊂各个堤段以不同的水位变化速率由枯水位上升至设计洪水位,随后以同样水位变化速率由设计洪水位降至枯水位;各个堤段受水位变化影响;各个阶段计算历时均取为48h㊂表2 计算工况典型堤段枯水位/m设计洪水位/m水位变化速率/(m㊃h-1)堤段① 1.20 2.400.20堤段② 1.40 2.500.18堤段③ 1.35 2.700.223 河道整治工程前后边坡稳定安全分析3.1 整治前后河道堤防渗流安全分析对典型断面在水位变化过程进行渗流计算,分析3个典型断面整治前后在水位变化影响下的渗流场变化规律㊂图3和图4为3个典型断面在水位变化过程渗流量和渗透坡降变化图㊂3个堤防典型断面中,堤身及堤基材料的材料性质基本一致,但典型断面②的堤身材料性质防渗性较差㊂对典型堤段进行渗流有限元计算,对比分析整治前后典型堤段在水位变化过程中的渗流场变化规律㊂由图3和图4可知,在水位变化过程中,渗透坡降和渗流量变化规律表现为随水位升高而增大,随水位降低而减小,最后都趋于稳定㊂堤防未整治前,在水位变化过程中,典型断面①㊁②和③的最===============================================大渗流量分别为1.06×10-1㊁1.30×10-1L /(m㊃s)和0.74×10-1L /(m ㊃s),最大渗透坡降分别增至0.073㊁0.051和0.063,接近于土体允许坡降0.10㊂堤防整治后,典型堤段①㊁②和③的最大渗流量分别减小至1.07×10-1㊁0.65×10-1L /(m ㊃s )和0.81×10-1L /(m ㊃s);最大渗透坡降分别减小至0.057㊁0.40和0.061㊂图3 水位上升阶段渗流量和渗透坡降变化图4 水位下降阶段渗流量和渗透坡降变化 对比分析图3及图4中堤防整治前后渗流场计算结果可知,未整治前3个堤段渗流量和渗透坡降变化规律基本一致㊂典型断面②由于堤身材料渗透性较差,随着水位上升渗流量增长速率较快,渗流量比其余堤段大;渗透坡降极值均出现在天然岸堤背水侧低高程处,由于堤段②防渗性较差,渗水量相对较多,堤前堤后水头差较小,从而导致渗透坡降整体较低,受水位变化影响较小㊂整治后,3个典型堤段===============================================的渗流量和渗透坡降变化规律与整治前一致,由于各个典型断面新建堤防均修筑了浆砌石护坡或挡墙,在一定程度上提高了堤迎水面的防渗性,使得新建堤防的渗流量及渗透坡降极值显著减小㊂综上所述,各个典型堤段采取不同的整治措施后,堤防渗流安全性均有所提高㊂3.2 整治前后河道堤防边坡稳定安全分析分别对3个典型断面在水位变化过程进行堤防边坡稳定计算,分析堤防3个典型断面在整治前后在水位变化影响下的堤坡稳定安全系数变化规律㊂图5和图6为3个典典型断面在水位上升㊁下降过程堤坡稳定安全系数变化变化图㊂图5 水位上升阶段不同堤段稳定安全系数图6 水位下降阶段不同堤段稳定安全系数 由图4~7可知,在水位变化过程中,各个典型堤段的临水坡安全系数变化规律大体相同㊂水位上升时,堤坡稳定安全系数呈现出先增大㊁后减小,最后趋于稳定的变化规律;水位下降时,堤坡稳定安全系数呈现出先减小㊁后增大,最后趋于稳定的变化规律㊂堤防未整治前,典型断面①㊁②和③在枯水位下堤坡稳定安全系数分别为1.62㊁1.26和1.23;当水位上升至设计洪水位后,典型断面①㊁②和③的稳定安全系数分别增大至2.23㊁2.15和1.88㊂在水位下降过程中,典型堤段①㊁②和③的边坡稳定安全系数分别为1.08㊁1.22和1.05㊂堤防整治后,典型断面①㊁②和③的在枯水位下堤坡稳定安全系数分别为2.36㊁2.19和2.02;当水位上升至设计洪水位后,典型断面①㊁②和③的稳定安全系数分别增大至3.01㊁3.20和2.96;在水位下降过程中,典型断面①㊁②和③的最小稳定安全系数分别为2.32㊁2.30和1.90㊂水位下降过程对于堤防迎水面是水压力卸载的过程,导致迎水面抗滑力减小,边坡稳定安全系数减小㊂此外,由于堤内水位下降速率慢于堤前下降速率,堤内孔隙水压力未完全消散,堤防土体内会产生由内向外的渗透力,导致迎水面安全系数减小㊂将图5和图6中水位变化过程3个典型断面的临水坡安全系数变化规律对比分析发现,未整治前,典型断面③的边坡稳定安全系数最小,主要是由于典型堤段③受水流侧蚀严重,堤脚处已经存在一定深度的冲刷坑,故在枯水位下边坡稳定安全系数仅为1.23㊂在河道受持续强降雨影响下,山区河道存在一定坡降,河道内水流会汇集于低高程区域,河道水位存在快速下降现象,堤内土体的浸润线下降速率较河道水位下降速率慢,临水侧处受水堤内指向堤外的渗流压力影响明显㊂很容易产生边坡失稳现象,典型堤段③堤脚存在冲刷坑,若是水位下降速率过快,存在较大的边坡失稳风险㊂进行整治后,各个典型断面在堤脚处均设置了混凝土护脚,并进行了===============================================砂石料回填加固,大大提高了新建堤防的迎水面稳定安全㊂综上所述,各个典型断面采取不同的堤脚加固措施后,堤坡稳定安全性显著提高㊂4 结 论本文以党水河河道治理工程为研究对象,根据山区丘陵区域特点,考虑山区河道水位变化㊁堤身材料和水流侵蚀对河道两侧堤防安全的影响,分析整治前后堤防的渗流和稳定安全㊂通过对党水河道两侧堤防进行渗流和边坡稳定有限元计算,明确了原老旧岸堤存在的风险,研究新建堤防在水位变化影响下边坡稳定安全系数的变化规律,得出了以下结论:(1)党水河道两侧原状堤防由于填筑质量和多年运行等原因,在水位变化影响下,局部堤段存在边坡失稳的风险㊂修整加固后,堤防整体防渗性也有所改善,新建堤防在边坡稳定安全性提高㊂(2)现状堤防采用格宾石笼及浆砌石挡墙进行加固,对堤脚处冲刷坑采用了设置混凝土固脚,显著提高了堤防边坡稳定安全性,现有加固措施行之有效㊂参考文献:[1] 段祥宝,谢罗峰.水位降落条件下非稳定渗流试验研究[J].长江科学院院报,2009,26(10):7-12.[2] 段祥宝,刘运化,杨超,等.土体渗透变形及渗透破坏过程中分形特征初探[J].水电能源科学,2013,31(7):100-103,214.[3] 詹美礼,踪金梁,严飞,等.堤外水位升降条件下非稳定渗流模型试验研究[J].岩土力学,2012,33(增刊1):91-96,111.[4] 王建林.山区河堤损坏机理研究 以云南永平银江大河为例[J].人民长江,2016,47(增刊2):68-71.[5] 于前伟,鲁博,严耿升,等.某中小河流岩基河段冲刷深度的计算研究[J].西北水电,2022(2):62-66.[6] 郑昊.土石坝库水位变化下的稳定性分析[J].黑龙江水利科技,2022,50(8):77-82.[7] 祝静.河道内水位变化对防洪工程岸坡稳定性的影响[J].黑龙江水利科技,2022,50(7):63-66.[8] 岳红艳,吕庆标,朱勇辉,等.河道岸坡水位涨落变化对崩岸影响试验研究[J].人民长江,2021,52(增刊2):15-20.[9] 张挺,贾恺,杜秀忠,等.山区中小河流清滩料碎石土堤渗流特性探讨[J].广东水利水电,2020(2):64-68.[10] 王伟,袁雯宇,邹丽芳,等.基于滑坡敏感性评价的库区水动力型滑坡区域综合预警研究[J].岩石力学与工程学报,2022,41(3):479-491.[11] 马超.堤防工程在高静水位下的护岸设计[J].西北水电,2020(增刊1):45-48.[12] 崔频捷,周清勇,陈芳.库水位下降速率对土石坝稳定性分析研究[J].江西水利科技,2017,43(4):281-284.[13] 高洁.防洪墙在敦煌莫高窟堤防加固中的应用[J].西北水电,2015(4):65-67. (上接第106页)虽然现场施工管理过程中已进行常态化安全教育,但施工人员安全意识仍然相对薄弱,一旦发生安全事故,对施工人员及其家庭都会带来巨大伤害㊂作为长距离深埋输水隧洞工程,应在规划阶针对工程特点段进行安全措施专项设计,指定适用于本工程实际的危险源辨识及评价,如针对于塌方㊁涌水㊁岩爆等不良地质条件造成的危险源以及如火灾㊁交通事故等因施工活动造成的危险源等,划分其危险源等级,并应对重大危险源设计经济实用且适用的安全措施并在工程施工过程中实施,如文中提出的综合安全井㊁逃生管道㊁避难洞室等㊂除上述措施外在施工过程中根据工程设置的安全设施,应组织施工人员进行逃生应急演练,对安全事故进行分级分类,施工人员熟知在何种情况下首选哪类设施进行避险,提高事故发生时施工人员生还几率㊂安全综合井㊁避难洞室㊁逃生管道㊁自救器及微型消防站均已在本工程中投入使用㊂参考文献:[1] 中华人民共和国水利部.水利水电工程施工安全管理导则:SL721-2015[S].北京:中国水利水电出版社,2015.[2] 中华人民共和国水利部.水利水电工程施工通用安全技术规程:SL 398-2007[S].北京:中国水利水电出版社,2007.[3] 中华人民共和国水利部.水利水电工程土建施工安全技术规程:SL 399-2007[S].北京:中国水利水电出版社,2007.[4] 中华人民共和国水利部办公厅.水利水电工程施工危险源辨识与风险评价导则(办监督函〔2018〕1693号)[Z].2018.[5] 国家铁路局.铁路隧道工程施工安全技术规程:TB 10304-2020[S].北京:中国铁道出版社,2020.[6] 中华人民共和国铁道部.铁路隧道施工抢险救援指导意见:铁建设〔2010〕88号[S].北京:中国铁道出版社,2010.[7] 中华人民共和国交通运输部.公路工程施工安全技术规范:JTG F90-2015[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2015.[8] 国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.金属非金属矿山安全规程:GB 16423-2020[S].北京:应急管理出版社,2020.[9] 中华人民共和国应急管理部.国家安全生产监督管理总局令(〔2016〕第87号)[Z].2016.[10] 中华人民共和国国家安全生产监督管理总局,中华人民共和国交通运输部,国务院国有资产监督管理委员会,国家铁路局.隧道施工安全九条规定(安监总管二〔2014〕104号)[Z].2014.[11] 杜小洲.引汉济渭秦岭输水隧洞关键技术问题及其研究进展[J].人民黄河,2020,42(11):138-142.[12] 林芳.北疆长距离输水隧洞施工期安全监测设计[J].吉林水利,2019(4):19-21.[13] 毛帅.长距离输水隧洞施工支洞的规划布置探讨[J].红水河,2017,36(4):47-49.[14] 李广涿.TBM 连续遭遇超大突涌水施工技术措施探讨[J].西北水电,2019(6):79-83.[15] 罗明军.新疆大阪输水隧洞TBM 滑行缓慢原因分析[J].西北水电,2015(3):58-59.===============================================。
建筑结构设计中的新技术
建筑结构设计中的新技术随着科技的不断发展，建筑结构设计也在不断地变革与创新。
新技术的应用改变了建筑的面貌，提高了建筑的安全性和可持续性。
本文将从材料、结构体系和数字模拟三方面介绍建筑结构设计中的新技术。
一、新型材料新型材料的应用对于建筑结构设计具有重要意义。
它们不仅具有优异的力学性能，还具有轻质、环保等特点。
下面我将重点介绍三种新型材料。
1. 超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，简称UHPC）UHPC是一种由高强度水泥、硅石粉及细石子等材料构成的高性能材料。
它的强度和耐久性都极高。
UHPC可以制成薄而坚固的构件，如3mm厚的UHPC板可以支撑1000kg的重物。
在建筑中常用于制作超大跨度的梁和板，并可代替传统的连接方式，如螺栓和焊接。
2. 碳纤维增强聚合物（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）CFRP是由碳纤维和聚合物构成的高强度材料。
它的拉伸强度比钢高5倍以上，重量却只有钢的四分之一。
在建筑中，CFRP通常用于加固和支撑，如桥梁加固、楼板加固、钢筋混凝土中的箍筋等。
CFRP的应用可以减轻建筑物的自重，降低结构损伤，提高建筑物的使用寿命。
3. 高性能岩棉板（High Performance Rock Wool Panel，简称HPRWP）HPRWP是一种由岩棉和玻璃纤维组成的高性能隔热材料。
它的隔热性能优异，能有效降低建筑物的能耗。
HPRWP制成的墙体可以阻燃，还可以减少氧气的供应，从而减缓火势的蔓延速度。
此外，HPRWP所使用的材料均为天然材料，环保性能好。
二、新型结构体系结构体系是建筑工程中重要的一环。
新型结构体系的应用可有效提高建筑梁柱的承载能力和抗震性。
下面将介绍两种新型结构体系。
1. 钢-混凝土组合结构体系钢-混凝土组合结构体系是一种由钢材和混凝土构成的结构体系。
在该体系中，钢材负责受力、抗弯和抗剪，混凝土则负责受压和增加刚度。
剪力墙洞口上的梁,按框架梁来输入还是按连梁来输入
老虎空间 »『 PKPM 』 »剪力墙洞口上的梁，按框架梁来输入还是按连梁来输入？sparrow 发表于 2007-12-19 09:43剪力墙洞口上的梁，按框架梁来输入还是按连梁来输入？剪力墙洞口上的梁，按框架梁来输入还是按连梁来输入？如何分类？wxh5330 发表于 2007-12-19 11:03严格来讲，区分应该以《高规》7.1.8条为依据来判定，即以≥5为界。
就实际操作的方便性来说，按框架梁来输，连梁上的门窗洞口荷载及连梁截面调整较方便，按洞口输则更符合实际力学模型(用壳元计算)。
这个问题网友们也已经讨论很多了，其他的就不多说了，《PKPM 新天地》中也登了三篇相关的文章，详见附件。
[[i] 本帖最后由 wxh5330 于 2007-12-19 11:32 编辑 [/i]]hoeh 发表于 2007-12-20 20:57我在幼虎板块我转发了pkpm的最新演示光盘，楼主也可以去看看，是最新版本的PKPM演示光盘，分PMCAD +SAT+STS+JCCAD我不是做广告，只是希望更多试用PKPM的朋友看到区学习，希望楼主看到能对你试用PKPM有所帮助，记得是最新的[[i] 本帖最后由 hoeh 于 2007-12-20 21:06 编辑 [/i]]dugu828 发表于 2007-12-24 13:09跨高比小于等于2.5时，用墙开洞建模处理；跨高比在2.5～5.0之间，墙开洞或者直接用梁来定义均可；跨高比大于5时，用梁来定义。
其实每种算法均有其缺陷的，具体可见陈岱林的文章“剪力墙连梁两种建模方式对比”。
tang2236 发表于 2007-12-25 13:57我平时都按框架来输入的。
好象PKPM培训里有说。
周星星发表于 2009-12-14 17:041. 两端与柱相接----框架梁。
框架梁的两端都是固结，可以在水平地震荷载下传递剪力，框架梁的水平地震荷载下的剪力是二端大，中间为0，故框架梁有箍筋加密区，中间部分箍筋不用加密。
型钢高强混凝土结构的思考
型钢高强混凝土结构的思考摘要越来越多的高层建筑都采用了型钢高强混凝土结构。
这种结构形式可以更好的发挥型钢、高强混凝土的性能。
型钢高强混凝土柱作为受力的主要构件，受力复杂，影响因素多，而要研究各参数对柱抗震性能的影响，需要进行大量的试验，劳动量和资金投入都很大。
如果采用有限元计算机辅助分析的方法，可以很好的解决问题。
关键词型钢高强混凝土结构；高强混凝土；栓钉；有限元分析discussion on the steel reinforced high strength concrete abstract: recently, a growing number of high-rise buildings adopt steel reinforced high-strength concrete structure. this structure can give play to the performance of steel and high-strength concrete better. steel reinforced high-strength concrete are full of complexity of stress and affected with many factors. and to study on the influence of various parameters to the seismic behavior of the columns, a lot of experiments should be carried out. labor quantity and fund investment are both grand. if the method of finite element computer aided analysis is employed, the problem can be solved very well.key words: steel reinforced high strength concrete; highstrength concrete ; stud; finite element analysis1 引言随着社会经济和技术水平的不断发展和人们对物质文化生活要求的日益提高，传统的钢筋混凝土结构已渐渐不能满足现代建筑的要求，建筑的高度、跨度、强度面临着新挑战。
Finite Element Analysis (FEA)
Finite Element Analysis (FEA) Finite Element Analysis (FEA) is a powerful tool used in engineering and scientific fields to simulate and analyze the behavior of complex structures and systems. It is a numerical technique that breaks down a larger system into smaller, more manageable parts called finite elements. These elements are then analyzed to predict how the entire system will behave under various conditions such as stress, heat, vibration, and fluid flow. One of the key benefits of FEA is its ability to provide insight into the performance of a design without the need for physical prototyping. This can significantly reduce the time and cost involved in the product development process. Additionally, FEA allows engineers to explore a wide range of design options and make informed decisions based on the analysis results. This can lead to more efficient and optimized designs that meet performance requirements while minimizing material usage. FEA is widely used in industries such as aerospace, automotive, civil engineering, and biomechanics to analyze and improve the performance of components and systems. For example, in the aerospace industry, FEA is used to simulate the behavior of aircraft structures undervarious loading conditions, helping engineers ensure the safety and reliability of the aircraft. In the automotive industry, FEA is used to optimize the design of vehicle components such as chassis, suspension systems, and engine components to improve performance and fuel efficiency. Despite its many advantages, FEA alsohas its limitations and challenges. One of the main challenges is the need for accurate input data, such as material properties, boundary conditions, and loading conditions. Inaccurate input data can lead to unreliable analysis results, highlighting the importance of careful model setup and validation. Additionally, FEA requires specialized software and expertise to use effectively, which can be a barrier for smaller companies or organizations with limited resources. Furthermore, FEA is not a substitute for physical testing and validation. While FEA can provide valuable insights into the behavior of a design, physical testingis still necessary to verify the accuracy of the analysis results and ensure the safety and reliability of the final product. Moreover, FEA can be computationally intensive, especially for large and complex models, requiring significant computational resources and time to complete the analysis. In conclusion, FiniteElement Analysis (FEA) is a valuable tool for engineers and scientists to simulate and analyze the behavior of complex structures and systems. It offers numerous benefits such as cost and time savings, design optimization, and insight into performance without physical prototyping. However, it also comes with its own set of challenges and limitations, such as the need for accurate input data, specialized software and expertise, and the necessity of physical testing for validation. Despite these challenges, FEA remains an essential tool in the modern engineering and scientific toolkit, enabling the development of safer, more efficient, and innovative designs.。
型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究 精品
型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究摘要近年来，我国经济总量迅速增长，建筑技术水平不断提高。
随着城市人口数量剧增，为了缓解城市建设用地紧张，大量城市均已建成或正在建设数百米高的建筑。
混合结构体系在这一背景下应运而生。
混合结构兼具钢结构与混凝土结构的优点，能够充分发挥型钢与混凝土两种材料的特性，在抗震性能及建筑适用性方面具有无可比拟的优势。
混合结构作为一种新兴的建筑结构体系，虽然已经被国内外大量高层建筑采用，但是在实际应用过程中仍然存在一些问题，这些问题的存在限制了混合结构体系的推广应用。
目前的研究主要集中在型钢混凝土柱-钢(钢筋混凝土)梁节点抗震性能上，对于能够简化型钢混凝土梁柱节点施工工序的新型梁柱节点构造形式研究较少。
梁柱节点是结构的关键部位，受力复杂，其性能直接关系到整体结构的抗震性能。
我国现有规范及实际工程中，梁柱节点均采用节点核心区水平箍筋穿过梁型钢腹板孔洞的构造形式，但是在实际施工过程中，水平箍筋弯钩难以穿过梁型钢腹板孔洞，这给施工工序及质量保证带来了难题及隐患。
本文通过改进现有型钢混凝土梁柱节点构造形式，在规范规定的节点构造形式的基础上，提出了两种梁柱正交及一种梁柱斜交的改进型节点构造形式。
将一种普通节点形式(SRCJ-01)、三种新型的节点形式(SRCJ-02，SRCJ-03，SRCJ-04)以及同尺寸、同配筋的钢筋混凝土梁柱节点(RCJ)制作试件，进行低周反复荷载作用下的拟静力试验，研究其抗震性能。
根据试验现象及量测的数据，对比了各节点形式在低周反复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、强度退化规律、滞回特性、耗能性能及关键部位应变分布等。
对比结果表明：各试件均发生了梁端塑性铰破坏，节点核心区保持完好，证明了“强柱弱梁强节点”的设计原则的正确性；型钢混凝土梁柱节点的承载力、延性、耗能能力等方面均明显优于钢筋混凝土节点；采用U形箍筋的SRCJ-02的极限承载力和抗震性能均优于SRCJ-01，这证明了使用U形箍筋替代闭合箍筋的构造形式是合理可行的；腹板开矩形孔的SRCJ-03在承载力方面略有不足，但是其等效粘滞阻尼比系数均大于其他试件，证明了其具有良好的耗能性能；梁柱斜交的SRCJ-04的极限承载力优于其他试件，延性处于其他试件之间，证明了该梁柱斜交节点构造形式是合理的。
有限元仿真的英语
有限元仿真的英语Finite Element SimulationThe field of engineering has seen a remarkable evolution in recent decades, with the advent of advanced computational tools and techniques that have revolutionized the way we approach design, analysis, and problem-solving. One such powerful tool is the finite element method (FEM), a numerical technique that has become an indispensable part of the modern engineer's toolkit.The finite element method is a powerful computational tool that allows for the simulation and analysis of complex physical systems, ranging from structural mechanics and fluid dynamics to heat transfer and electromagnetic phenomena. At its core, the finite element method involves discretizing a continuous domain into a finite number of smaller, interconnected elements, each with its own set of properties and governing equations. By solving these equations numerically, the finite element method can provide detailed insights into the behavior of the system, enabling engineers to make informed decisions and optimize their designs.One of the key advantages of the finite element method is its abilityto handle complex geometries and boundary conditions. Traditional analytical methods often struggle with intricate shapes and boundary conditions, but the finite element method can easily accommodate these complexities by breaking down the domain into smaller, manageable elements. This flexibility allows engineers to model real-world systems with a high degree of accuracy, leading to more reliable and efficient designs.Another important aspect of the finite element method is its versatility. The technique can be applied to a wide range of engineering disciplines, from structural analysis and fluid dynamics to heat transfer and electromagnetic field simulations. This versatility has made the finite element method an indispensable tool in the arsenal of modern engineers, allowing them to tackle a diverse array of problems with a single computational framework.The power of the finite element method lies in its ability to provide detailed, quantitative insights into the behavior of complex systems. By discretizing the domain and solving the governing equations numerically, the finite element method can generate comprehensive data on stresses, strains, temperatures, fluid flow patterns, and other critical parameters. This information is invaluable for engineers, as it allows them to identify potential failure points, optimize designs, and make informed decisions that lead to more reliable and efficient products.The implementation of the finite element method, however, is not without its challenges. The process of discretizing the domain, selecting appropriate element types, and defining boundary conditions can be complex and time-consuming. Additionally, the accuracy of the finite element analysis is heavily dependent on the quality of the input data, the selection of appropriate material models, and the proper interpretation of the results.To address these challenges, researchers and software developers have invested significant effort in improving the finite element method and developing user-friendly software tools. Modern finite element analysis (FEA) software packages, such as ANSYS, ABAQUS, and COMSOL, provide intuitive graphical user interfaces, advanced meshing algorithms, and powerful post-processing capabilities, making the finite element method more accessible to engineers of all levels of expertise.Furthermore, the ongoing advancements in computational power and parallel processing have enabled the finite element method to tackle increasingly complex problems, pushing the boundaries of what was previously possible. High-performance computing (HPC) clusters and cloud-based computing resources have made it possible to perform large-scale, multi-physics simulations, allowing engineers to gain deeper insights into the behavior of their designs.As the engineering field continues to evolve, the finite element method is poised to play an even more pivotal role in the design, analysis, and optimization of complex systems. With its ability to handle a wide range of physical phenomena, the finite element method has become an indispensable tool in the modern engineer's toolkit, enabling them to push the boundaries of innovation and create products that are more reliable, efficient, and sustainable.In conclusion, the finite element method is a powerful computational tool that has transformed the field of engineering. By discretizing complex domains and solving the governing equations numerically, the finite element method provides engineers with detailed insights into the behavior of their designs, allowing them to make informed decisions and optimize their products. As the field of engineering continues to evolve, the finite element method will undoubtedly remain a crucial component of the modern engineer's arsenal, driving innovation and shaping the future of technological advancement.。
工程常用英文词汇缩写
工程常用英文词汇缩写工程领域涉及大量的专业术语和缩写词汇，这些缩写词汇在工程项目中起着重要的作用。
它们可以简洁明了地表达出复杂的概念和信息，提高工程人员之间的沟通效率。
本文将介绍一些常用的工程领域英文词汇缩写及其含义。
一、建筑工程1. CAD：计算机辅助设计（Computer-Aided Design）CAD技术通过计算机软件辅助进行设计、绘图和制造等工作。
2. BIM：建筑信息模型（Building Information Modeling）BIM是一种数字化建筑设计和管理的工具，在整个建筑生命周期中提供全方位的信息支持。
3. HVAC：暖通空调（Heating, Ventilating, and Air Conditioning）HVAC系统用于调节室内空气温度、湿度和清洁度，提供舒适的室内环境。
4. EPC：设计、采购和施工（Engineering, Procurement, and Construction）EPC通常用于工程承包商的合同，表示承包商负责工程的设计、采购和施工。
5. ROI：投资回报率（Return on Investment）ROI是用来衡量一项投资所带来的经济效益的指标，对于工程项目的投资决策具有重要意义。
二、电气工程1. PLC：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）PLC是一种工业自动化控制设备，可对电气系统进行编程控制，实现自动化生产过程。
2. DCS：分散控制系统（Distributed Control System）DCS由多个分散的控制器组成，用于实时监控和控制生产过程中的各个单元设备。
3. UPS：不间断电源（Uninterruptible Power Supply）UPS用于提供电力供应的备份，以防止电力中断对设备和系统造成影响。
4. MCC：电机控制中心（Motor Control Center）MCC用于集中控制和保护设备和系统中的电动机，提高电气系统的效率和可靠性。
浅谈船舶机电设备的维护与管理
942022年2月下 第04期 总第376期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0.引言船舶机电设备包括船舶动力装置、电力系统以及其他相关设备，广义上百分之八十以上的船舶设备是船舶机电设备[1]。
船舶机电设备可靠和稳定的运行，是保障船舶营运安全的关键。
由于船舶机电设备的工作环境较为特殊，受外界因素的影响较大，容易导致船舶机电设备发生故障，因此如何有效的对船舶机电设备进行维护与管理尤为重要。
对船舶机电设备进行维护与管理是在故障发生之前采取措施，预防重大事故的发生，其不但能降低船舶机电设备的修理成本，还能延长船舶机电设备的使用寿命，提高船舶机电设备整体运行的可靠性与稳定性[2]。
1.船舶机电设备的工作环境特点船舶营运过程中无论处于在航、锚泊、系岸或搁浅状态，都会与海水接触，船舶机电设备的运行状态会受到海水或海洋大气的影响。
虽然高温对船舶机电设备也会产生较大的影响，但船舶机电设备与其他行业的机电设备不同的是海水或海洋大气导致的高湿度和高盐度的工作环境。
影响主要表现在船舶机电设备中直接与海水或海洋大气接触的部位。
一方面的影响是高湿度和高盐度导致船舶机电设备腐蚀速度加快；另一方面的影响是高湿度导致船舶机电设备的绝缘性能下降[3]。
1.1 高湿度对船舶机电设备的影响海水中存在着种类繁多的微生物，它们能够附着在船舶机电设备中直接与海水接触的部位，直接或者间接的促进船舶机电设备中金属零件的腐蚀，例如，船舶机电设备中的海水管路会被腐蚀穿洞。
此外，高湿度的环境适合微生物生存，其会进一步的加速金属的腐蚀，例如，船舶舱底积水部位常见明显的微生物腐蚀。
绝缘系统是船舶机电设备中的关键部位，船舶机电设备的技术状态很大程度上依靠绝缘系统的稳定和可靠。
高湿度不仅会加快腐蚀船舶机电设备中直接与海水或海洋大气接触的部位，其还会导致船舶机电设备中的绝缘材料加速老化，绝缘电阻降低，绝缘性能下降，造成船舶机电设备故障的发生。
基于ABAQUS的钢筋混凝土梁温度场有限元分析
在现代各类建筑结构中，钢筋混凝土结构占有较大比重．而火灾作为一种严重的灾害，一旦发生将造成 巨大的人员和财产损失．虽然钢筋混凝土结构的抗火性能优于木结构、钢结构等其他结构形式，但是在火灾 产生的高温作用下钢筋和混凝土材料性能将发生严重的劣化，进而导致结构的承载能力发生退化，危及到结 构的安全，严重时可能导致结构发生倒塌和破坏．因此，对钢筋混凝土结构进行抗火性能理论分析，进一步了 解高温下结构的强度和变形的变化规律，确定合理的耐火极限变得尤为重要，而钢筋混凝土结构的温度场分 布规律又是分析结构火灾后性能的基础，所以首先必须分析钢筋混凝土结构的温度场分布［１］．傅传国等人 对不同受火工况下的梁截面温度场进行分析，得出了梁截面不同观测点的温度随标准升降温全曲线的变化 规律［２］．刘焕磊等人通过从三面受火及四面受火条件两个方面对钢筋混凝土梁进行了非线性数值分析，得
Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍｉｓｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ牞ａｎｄｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｆｉｒｅ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｉｔｓｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｒｅｐａｉｒｉｎｇａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｆｔｅｒｆｉｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ牞ＡＢＡＱＵＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒ牞ａｇｇｒｅｇａｔｅｔｙｐｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｕｎｄｅｒＩＳＯ－８３４ｈｅａｔｉｎｇｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉ ｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ牞ｔｈｕｓｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ牞ｆｉｒｅ牞ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ
运营阶段悬索桥钢筋混凝土加劲桁梁有限元分析方法研究_陈亚亮
作者简介： 陈亚亮（ 1974 － 级工程师。
收稿日期： 2012 － 08 － 29
） ，男，一级注册结构工程师，高
科学、合理的有限元分析，确保该类结构承载能力评估结果的 可靠性。
除考虑结构几何非线性特性外，重点考虑了材料非线性的 影响，提出了该类结构杆件刚度考虑混凝土材料非线性影响的 模拟方法，并对某悬索桥进行理论分析、承载能力检算及理论 与试验结果对比分析，对非线性特性的有限元分析方法进行了 探讨。
本文考虑结构几何非线性和材料非线性的影响，提出了该类结构杆件刚度考虑混凝土材料非线性影响的模拟方法，对某悬索桥进行了
有限元分析及承载能力检算分析，并将计算分析结果与荷载试验结果进行对比分析，结果表明，运营阶段结构内力计算时，几何非线性
效应不明显，考虑混凝土构件开裂对杆件刚度的折减影响，使构件受力状况与实际状况更加吻合。
悬索桥几何非线性影响因素包括三个方面： （ 1） 初始内力
2012 年 10 期 总第 172 期
陈亚亮·运营阶段悬索桥钢筋混凝土加劲桁梁有限元分析方法研究
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的影响； （ 2） 缆索自重垂度的影响； （ 3） 运营荷载作用下的结构 大位移［2］。在自重 作 用 下，钢 筋 混 凝 土 加 劲 桁 架 处 于 自 然 状 态，其荷载效应主要由运营阶段工作荷载引起的。目前一般采 用有限位移法计算悬索桥在运营阶段竖向工作荷载作用下的 效应［2］。有限位移 理 论 是 以 计 算 机 技 术 为 前 提，通 过 有 限 单 元法来实现，它不仅能进行悬索桥结构的面内分析，还能进行 空间分析［3］，处理任意形式的初始条件和边界问题，可以较全 面的考虑大位移引起悬索桥几何非线性的因素。
关键词： 悬索桥； 钢筋混凝土加劲桁梁； 几何非线性； 材料非线性； 杆件刚度
finite element procedures in engineering analysis
finite element procedures inengineering analysisFinite element procedures, also known as finite element analysis (FEA), are numerical techniques used in engineering analysis to simulate and solve complex problems involving structures, mechanical systems, and other physical phenomena. These procedures are based on the discretization of a continuum or a geometrical domain into a finite number of elements, interconnected at nodes.The primary goal of finite element procedures is to predict the behavior of a system under various loading conditions and boundary constraints. By breaking down the problem into smaller elements, the equations governing the behavior of the system can be formulated and solved using matrix-based numerical methods.One of the key advantages of finite element procedures is their ability to handle complex geometries and boundary conditions. They can be applied to structures with irregular shapes, holes, or curved surfaces, which would be challenging to analyze using traditional analytical methods. Additionally, finite element procedures allow for the simulation of a wide range of physical phenomena, including structural deformation, heat transfer, fluid flow, and electromagnetic fields.During the finite element analysis, a mesh is generated, which represents the discretized domain. The mesh consists of elements with defined shapes, such as triangles or quadrilaterals in 2D and tetrahedra or hexahedra in 3D. The nodes at the intersections of elements serve as points where the system's unknown variables, such as displacements or temperatures, are defined.Once the mesh is created, the governing equations, such as the equilibrium equations in structural analysis or the heat conduction equation in thermal analysis, are formulated for each element. These equations are then assembled into a global system of equations, which can be solved using numerical techniques, such as the Gaussian elimination or iterative methods.The results of the finite element analysis provide valuable insights into the behavior of the system, including stress distributions, deformations, temperature gradients, or fluid velocities. These results can be visualized d and analyzed to assess the performance, reliability, and safety of engineering designs.In summary, finite element procedures are essential tools in engineering analysis, allowing engineers to simulate and predict the behavior of complex systems with high accuracy. These procedures provide valuable insights into the performance and design优化 of various engineering structures and phenomena.。
国外关于有限元方面的书籍
Ainsworth, M. and Oden, J. T., A Posterior Error Estimation in Finite Element Analysis , 2000
Backstrom, G., Fields of Physics on the PC by Finite Element Analysis, 1994
Backstrom, G., Fields of Physics by Finite Element Analysis, An Introduction, 1998
Baldwin, K., ed., Modern Methods for Automating Finite Element Mesh Generation, 1986, CP
Baran, N. M., Finite Element Analysis on Microcomputers, 1988
Argyris, J. H. and Mlejnek, H. P. Computerdynamik der Tragwerke, Band III Die Methode der Finiten Elemente, 1996
Ashwell, D. G. and Gallagher, R. H., eds. Finite Elements for Thin Shells and Curved Members, 1976
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钢筋混凝土框架柱的三维有限元模拟分析_张国军
纵筋根数/ 纵筋直径/
根
mm
3
12
3
12
3
12
2
12
3
12
3
12
3
14
3
14
3
14
2
12
3
12
4
12
纵筋配筋 率/ %
1 .98 1 .98 1 .98 1 .32 1 .98 1 .98 1 .63 1 .63 1 .63 1 .05 1 .57 2 .44
表 2 混凝土的材料特性 Tab.2 Material characteristics of concrete
ANSYS软件模拟单调荷载作用下钢筋混凝 土框架 知的自由度 .以此来模拟柱横截面的平截面假定 .先
柱的荷载 —位移曲线 , 并与相应的试验结果进行比 在柱顶竖向施加面压力 , 然后在柱顶水平施加水平
较分析 .在有限元模拟试验框架柱的基础上 , 还对未 集中荷载 .
做试验的框架柱进行骨架曲线的模拟 , 从而对影响
试验柱均设计为强剪弱弯 , 试件尺寸及配筋构
框架柱的各因素进行综合分析 .
造如表 1 所示 .其中 S -1 为矩形箍筋 , S -2 为十字
1 钢筋混凝土框架柱建模的基本过程
在建立钢筋混凝土框架柱模型时 , 混凝土只能 用 SOL ID65 实体单元 ;SOLID65 单元 在多轴应 力 状态下的破坏准则取 Willam-Warnke 在三参数模型 基础上提出的五参数模型[ 4] ;钢筋采用 L IN K8 空间
表 1 试件尺寸及 配筋构造
Tab .1 Specimens' dimension and bar arrangement construction
装配式预应力混凝土框架梁端延性影响因素分析
装配式预应力混凝土框架梁端延性影响因素分析许磊;于江;张利新;乐风江【摘要】在装配式预应力混凝土梁的低周反复加载试验基础上,利用ABAQUS有限元软件对试验构件进行数值模拟,并研究受压区高度与剪跨比对装配式预应力混凝土梁位移延性、极限承载力的影响.分析结果表明,在合理受压区高度范围内,减小受压区高度有利于提高构件的位移延性系数与极限承载力,而受压区过低会出现脆性破坏特征;剪跨比的增加有利于增加位移延性,但会造成极限承载力的降低.在合理受压区高度与剪跨比范围内框架梁的破坏主要集中在梁根部.%Based on the low-cycle experiments on prefabricated prestressed concrete beam,numerical analyses were conducted using the finite element software ABAQUS to investigate effects of compression zone depth and shear span ratio on the displacement ductility and ultimate bearing capacity of the specimens.The analysis results showed that in a reasonable range of compression zone depth,decrease of the compressive zone depth was beneficial to the improvement of the displacement ductility and ultimate bearing capacity,and brittle failure would be caused while the depth of compression zone is too low.Increase of the shear-span ratio can improve the displacement ductility,but detrimental to the ultimate bearing capacity of the members.In the reasonable range of compression zone depth and shear span ratio,damage of the frame beam mainly concentrated at the beam ends.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】7页(P51-57)【关键词】装配式预应力混凝土;数值模拟;延性;受压区高度;剪跨比【作者】许磊;于江;张利新;乐风江【作者单位】新疆大学建筑工程学院,乌鲁木齐830047;新疆大学建筑工程学院,乌鲁木齐830047;新疆七星建设科技股份有限公司,乌鲁木齐830099;新疆大学建筑工程学院,乌鲁木齐830047【正文语种】中文我国在“十二五”规划中提出,到2015年末,20%的城镇新建建筑达到绿色建筑标准要求,且应推广适合工业化生产的预制装配式混凝土、钢结构等建筑体系[1]。
欧标任意形状钢筋混凝土断面的正截面极限承载能力计算
2021年4月第4期总第581期水运工程Port & Waterway Engineering Apr. 2021No. 4 Serial No. 581欧标任意形状钢筋混凝土断面的正截面极限承载能力计算郭士勇1,孙凤明2（1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230； 2.中国港湾工程有限责任公司，北京100027）摘要：为了提高钢筋混凝土双向受弯构件配筋的精细化程度，基于欧洲混凝土标准的设计方法对任意形状钢筋混凝土 断面正截面极限承载能力进行分析，针对钢筋混凝土材料应力-应变关系中的分段特性，采用高效的动态网格更新技术和高斯积分方法对钢筋混凝土构件正截面内力进行求解并编写相关程序，该程序能输出构件配筋正截面极限承载能力的三维包 络面数据，可结合构件有限元全节点内力结果分析配筋的可行性。
结果表明，该方法计算速度快、精度高，同时解决了设计时仅对单一节点、单一工况验算的便利性和完备性问题。
关键词：欧标；动态网格；高斯积分；极限承载能力中图分类号：U 652.7文献标志码：A 文章编号：1002-4972（2021）04-0008-07Calculation of ultimate limit state normal section capacity of reinforced concrete arbitrary section based on Eurocode 2GUO Shi-yong 1, SUN Feng-ming 2(CC-FHDI Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510230, China; 2.China Harbor Engineering Co., Ltd., Beijing 100027, China)Abstract ： To improve the accuracy of biaxial bending member reinforcement design, we analyze the ultimatelimit states capacity of the reinforced concrete arbitrary sections based on Eurocode 2, calculate the reinforcedconcrete normal section capacity with an efficient dynamic mesh update technique and a Gaussian integration method according to the segmented characteristics of stress-strain relationship of reinforced concrete materials, andwrite the related program. The compiled computer program can analyze the ultimate limit states capacity ofreinforced concrete arbitrary sections, give three-dimensional envelope surface data, and analyze the feasibility ofreinforcement in conjunction with the internal force results of the finite element full node. The results show that this method has fast calculation, high accuracy, and solves the problem of convenience and completeness with a single node result check.Keywords ： Eurocode 2; dynamic mesh; Gaussian integration; ultimate limit states capacity轴力和双向弯矩作用下的钢筋混凝土构件常见于建筑、桥梁、码头等土木工程结构中，例如 多层桁架式码头的桁架构件、桩基等。
特大洪水对桥梁冲击的力学分析
毕业论文题目特大洪水对桥梁冲击的力学分析学院（全称）土木建筑学院专业、年级理论与应用力学学生姓名吴禹学号指导教师李晓红论文评阅人前言桥梁是道路跨越河流的主要形式，它起到保障公路运输畅通和排泄洪水的作用。
至今桥梁水毁仍是世界各国桥梁破坏最主要的原因，而其水毁形式多样，有的冲毁桥墩、桥台导致上部结构破坏，有的冲断桥头路堤和流堤等调治构造物，中断交通，威胁两岸安全。
桥梁墩台是直接修建在河道或海湾之中的，一旦水毁，修复困难，后果也较严重[1]。
位于平昌县白衣镇的白衣大桥，在2007年该区域发生的百年一遇的“7.6”大洪灾中，桥墩在建造过程中因受到该洪水的冲击导致垮塌，该事件对社会产生了极大影响，并导致工程停工9个月。
这只是一个典型的例子，国内外其他地区发生桥梁水毁的事例不在少数。
因而人们对现代桥梁的水毁防治越来越重视，发生水毁的原因与如何避免桥梁结构发生水毁已成为国内外学术界、工程界研究的热点。
桥梁的水毁的防治应着眼于预防，避免水毁的发生。
对于绝大多数的桥梁这也是可以做到的。
要做好对桥梁的水毁防治工作，就先要全面深入的研究水流特别是洪水对桥梁产生的作用影响，这也是本课题的落脚点，通过对洪水冲击桥墩的力学性能分析，充分认识到受冲击的桥墩的受力情况、位移变形、受拉产生的裂缝及进行宽度计算，以此为基础，把握水毁本质，为水毁防治工作提供依据和采取的措施。
本文研究的重点在于以受到洪水冲击的白衣大桥桥墩为背景，建立桥墩的三维空间有限元模型，对其在四种不同荷载工况下的第一主应力、Mises等效应力、墩高方向的位移与全桥变形、前墩墩底的受拉区裂缝进行分析并计算桥墩失去承载能力的临界水流下的裂缝宽度，根据计算分析结果，找出威胁桥墩安全的主要因素，提出关于提高桥墩抵抗洪水冲击的建议与措施。
选定荷载、确定结构计算模式和结构分析计算是本文对洪水冲击作用下的桥墩进行分析计算的三个主要部分。
在这其中，通过相关资料的阅读，本文将桥墩分为施工状态和成桥状态，第三章分别分析了在这两种状态下应考虑的荷载及荷载组合，介绍了不同荷载的计算方法与公式；第四章，主要采用数值方法对桥墩进行了模型建立与计算求解。