爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的动力响应

弹性支撑是常用的隔振减振手段,研究爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的动力响应对提高地下防护工程内部人员及设备的战场生存能力具有重要意义。应用ANSYS/LS DYNA非线性显式动力有限元分析程序,模拟了爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的模态和动力响应,得到了低阶自振圆频率变化曲线和拱顶、拱肩、拱脚动力响应时程曲线。结果表明：弹性支撑减小结构固有频率,延长结构自振周期,具有良好隔振减振作用;临界刚度系数导致结构的一、二阶模态易同时激发,结构设计时应予以避免;与刚性支撑地下拱结构相比,弹性支撑地下拱压力、应力峰值减小,出现时间延长,竖向位移峰值增大,抗爆承载力提高;弹性支撑的刚度系数并非越小越好,应根据结构抗爆承载力和极限位移设计要求合理设置。     

爆炸作用下浅埋拱结构轴向荷载分布

为探究土中浅埋直墙拱结构轴向荷载分布规律,利用LS-DYNA软件模拟了在不同爆炸距离和装药量条件下结构的轴向荷载分布情况。对比不同装药质量及不同爆炸距离作用下轴向荷载的分布形态发现,对于发生整体响应的结构,其轴向荷载分布形态仅受爆炸距离控制,并可用正态分布函数描述。基于对爆炸距离与荷载分布形态的函数关系拟合,得出了爆炸作用下拱结构轴向荷载分布形态的计算方法。基于正态分布置信区间理论,计算不同置信区间的结构响应,提出了一种确定拱结构轴向荷载计算范围的方法。     

有防护措施的浅埋地下埋地管道的受力分析

在影响燃气管道安全的众多因素中，由于埋深不够导致的燃气管道破裂劳损占有相当大的比例，本文利用有限元方法对于有防护措施的浅埋地下埋地管道的受力进行探讨，从而对于出浅埋管道的各种防护措施的防护效果具有一定帮助。     

封闭空间的化爆荷载与沙墙消波

封闭空间爆炸工程要求以最小的空间来约束爆炸效应,因此关心百MPa以上的爆炸冲击波荷载,经典爆炸著作都未深入讨论这一区域的爆炸荷载规律,即便部分著作提供了这一区域的荷载数据,因为未能提供可靠实测数据背景,其可信度仍然有待实验证实.这几年,笔者开展了"封闭空间的化爆荷载与沙墙消波"专项实验研究,获得了一批实验数据,对近区化爆荷载、沙墙消波效果和封闭空间化爆准静气压产生了一些新的认识,就这些情况作一介绍.     

上部重交通动载引起地铁浅埋暗挖通道的附加沉降分析

以中原地区某地铁1号线暗挖通道为工程实例,对上部交通流量进行统计分析,测得交通荷载引起地表和通道顶部的加速度时程曲线;将重交通动载简化为能反映荷载周期特点、行车速度,以及几何不平顺的激振形式,采用FLAC3D软件对地表和通道顶部的加速度进行数值模拟,模拟结果与实测结果接近,验证了重交通动载简化表达式和数值计算模型的合理性.对施工阶段各工况的地表沉降进行数值模拟,结果表明:上部重交通动载引起的附加地表沉降增幅与重车行驶速度基本呈线性关系,因此,在中原地区和国内其他地区浅埋暗挖通道的施工阶段应引起重视,对重交通流量和行驶速度进行合理的限制,制订监测方案时也应适当调整地表沉降报警值.     

紧邻浅埋暗挖地铁隧道地下密集管线及土层变形

针对地铁隧道施工影响下紧邻密集管线保护问题,依托南昌地铁实际工程,采用ABAQUS软件建立土体-密集地下管线-隧道暗挖三维有限元模型,结合现场实测数据与数值模拟结果,分析了隧道CRD (cross diaphragm)工法施工时的地层变形规律、地下管线应力特性与地下管线变形规律,并对管线周边土体有无注浆加固时的管线力学特性进行了对比。研究结果表明：(1)隧道开挖引起的管线变形以沉降为主,管土刚度差异对管线变形和应力影响显著。(2)管土刚度差异越小,管线变形趋势与土体变形趋势越接近;管土刚度差异越大,管线对地层变形的抵抗作用也越强会产生较大应力。(3)隧道左右导洞上方管段是危险区域,需重点保护。(4)密集地下管线主要表现为管线材质、管线几何特性、管线与隧道的空间位置关系不同,保护地下管线的核心在于控制地层沉降,地下管线保护关键阶段是隧道掌子面接近管线,此时应确保超前注浆效果和初期支护快速封闭,并加强对管线变形的监测。     

建筑工程中预应力索拱结构的施工技术探讨

本文结合广东某改扩建工程对预应力索拱结构技术进行了探讨,在没有什么工程可借鉴的情况下,做了一些必要的准备,包括模拟测试计算等来保障工程的顺利完成。从各个角度和整个流程都做了一一说明。     

爆炸作用下跨度对地下结构破坏形态的影响

针对爆炸等动载作用下深埋大跨地下结构的动力响应进行研究,应用ANSYS/LS-DY-NA非线性动力有限元分析程序,采用流固耦合算法和透射边界,对不同跨度地下拱形结构在不同垂直起爆距离时进行封闭式爆炸数值模拟,得到了不同跨度地下结构的破坏形态和最大应力变化曲线.结果表明:大跨度地下结构由于自由临空面的增大,破坏形态与小跨度结构的受力状态完全不同,跨度越大,远处爆炸对结构安全及围岩稳定性影响越大,结构的动力学特性会发生本质的改变.     

内爆爆距对舱壁变形影响的数值研究

为研究舱内爆炸时爆距的改变对舱壁的毁伤效应,运用有限元分析软件建立了舱室内爆的仿真模型,分析了爆距变化对舱壁的变形影响及舱内冲击波压力的作用情况.结果表明：在爆距比L₁/L₂>1时,远端舱壁的变形挠度总大于近端舱壁.当爆距L₁增大时,远端舱壁的挠度值呈线性增加,挠度增量约为爆距增量的11%,而近端舱壁的挠度变化不明显;舱内爆炸后作用于远端舱壁的冲击波为初始冲击波与来自近端舱壁及四周刚性舱壁的反射冲击波相互作用而形成的叠加波.     

地下车库自然通风的设计

针对地下车库机械排风系统在管理、运行方面存在的不足,提出一种以自然通风为主,机械排风为辅的地下车库通风系统;探讨了该通风系统的设计原理;结合实例工程,在设计中应用数值模拟方法和能耗分析软件DeST进行分析;该通风系统在保证地下车库内空气品质良好的同时,节省运行费用,具有节能意义.     

浅覆土盾构隧道施工引起地表沉降规律研究

为研究浅埋大直径土压平衡盾构施工穿越砂卵石地层造成的地表沉降规律,以北京新机场线9m直径土压平衡盾构隧道为背景,对10m、12m、13m、15m四种覆土厚度下的地表最大沉降、沉降槽宽度、地层损失率进行了对比分析,并用Peck公式进行拟合。分析结果表明：相同施工参数下,隧道上方地表最大沉降和地层损失率随覆土厚度增加而减小且成拱覆土厚度附近存在变化速率的突然改变;深埋隧道测点沉降稳定时间较短,约为2天,浅埋隧道时间较长,约为4天;实测沉降槽宽度及沉降槽拟合曲线的宽度系数与隧道覆土厚度相关性不明显,实测沉降槽宽度约为隧道中线两侧1.5D范围(D为开挖直径);实测地层损失率与通过Peck公式反算的地层损失率都随隧道覆土厚度增大而减小。     

大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.     

埋地输气管道爆炸驱动的路面动力响应分析

为探究埋地输气管道爆炸驱动下的路面动力响应规律,利用ANSYS软件模拟仿真天然气管道爆炸过程,通过改变管道埋深、壁厚、敷设夹角三个主要因素得到道路不同点处超压峰值,与安全评定准则相对比得出人和物安全指数。研究结果表明：管道埋深对道路超压峰值影响显著,在单一变量改变下,道路超压峰值随着埋深增加而减小,埋深超过5m时,爆炸冲击波不足以破坏路面且对人和建筑物造成影响;管道壁厚改变时道路超压峰值呈现“增加-减少”趋势,壁厚为15mm时,超压峰值达到顶峰,当壁厚达到20mm后,爆炸冲击波不足以对人和物形成伤害;管道敷设夹角改变时道路超压峰值呈现“减小”的趋势,管道爆炸点正上方处无安全敷设角度,当敷设角度为60°时,道路其余位置均处于安全范围。     

浅水区海底埋设管线上非线性波浪力

在设计埋入海底的管线时 ,波浪引起的渗流力是必须考虑的主要环境因素之一 .基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对海底埋设管线的作用 ,求得了作用于管线上的渗流压力解析解 ,并同线性波浪理论结果进行了比较 .计算结果表明 ,当 L/d较大时 ,非线性结果远较线性结果大 ;当 L/d <8时 ,两者相差不大 .此外 ,土参数 Cs的影响也很显著 ,当 Cs值在单位量级左右时 ,非线性波浪力可达到最大值     

浅埋暗挖隧道引起建筑物沉降的预测方法

在考虑建筑物刚度的情况下,得到浅埋暗挖隧道引起建筑物沉降的预测方法,通过利用弹性地基梁原理,将经验公式法计算得到的浅埋暗挖隧道地表沉降值转换成沉降反力,再利用MIDAS-GEN软件计算沉降反力引起的建筑物沉降。利用工程实例验证该方法的可靠性,分析隧道与建筑物相对位置、基床系数、建筑物刚度以及土体损失率的影响规律。结果表明:该方法的计算结果与实测值比较吻合;建筑物沉降曲线的斜率随建筑物与隧道之间距离的增大而增大;建筑物沉降值随k的增大而减小;随建筑物刚度的增大,沉降曲线趋于直线变化,建筑物沉降差变小;随着土体损失率的增大,沉降曲线的斜率越来越大。可见该方法具有一定的可行性。     

爆炸载荷作用下埋地聚乙烯管的动力响应分析

爆炸载荷作用下埋地管线的动力响应研究对管道附近的爆破施工和管道安全防护设计具有重要意义。数值模拟研究了四种相同标准尺寸比(管外径与壁厚的比值)的埋地聚乙烯(PE)管在爆炸载荷作用下的动态响应,初步揭示了PE管的振速、应变、应力和压力等指标参数的动响应规律。研究表明：PE管正对爆心截面处受横向振动影响最大,而管道正对爆心截面两侧受轴向振动影响最大;管道受压应变影响程度比拉应变大,易受压损伤;在误差允许范围内,四种相同标准尺寸PE管的动态响应参数(峰值振速、峰值环向压应变和峰值压力)可采用考虑场地系数和衰减系数的拟合公式进行预测分析。     

钢管拱面内对称加载试验

进行了钢管拱面内 5点对称加载受力全过程的试验 .试验表明 ,钢管拱受力前期以轴压力为主 ,弯矩较小 ,内力分布较均匀 .当加载至分支荷载值时 ,模型拱变形由对称向反对称突然转化 ,结构受力由受压为主向受弯为主转化 .此后 ,结构塑性发展加剧 ,但塑性沿轴线方向的发展速度大于沿截面高度发展的速度 ,最后模型拱达到后屈曲强度而破坏 .     

舰船设备水下爆炸冲击模拟器机理与仿真

提出一种新型的舰船设备水下爆炸冲击环境模拟器--双波冲击试验机,它能够产生正负加速度脉冲对舰船设备进行冲击试验.分析了冲击机正负波产生的机理.建立了其非线性动力学模型,并采用龙格-库塔数值计算方法对机理模型进行数值求解.数值仿真结果表明,该试验机能够模拟BV043/85规范要求的正负加速度脉冲和冲击响应谱,并为实际建造重型冲击试验机系统提供理论依据和设计参考.     

浅层采空区塌陷结构面应力效应直剪力危险性测试

浅层采空区的稳定性受塌陷结构面应力效应直剪力的直接影响.采用当前方法测试采空区塌陷结构面应力效应直剪力的危险性时,测量的结果相比实际的结果准确率较低,得到的危险性结果不符合实际结果.提出浅层采空区塌陷结构面应力效应直剪力危险性测试方法.在采矿因素、地质因素、环境因素和水文因素中选取浅层采空区塌陷结构面应力效应直剪力危险性评估指标,采用层次分析方法对采空区塌陷结构面应力效应直剪力的危险性评估指标的权重进行分析计算,得到变权改进后的评估指标的权重,在模糊识别理论的基础上计算评估指标的隶属度,根据隶属度构建危险性评估模型,通过危险评估模型得到塌陷结构面应力效应直剪力危险级别特征值,依据危险级别特征值确定采空区塌陷结构面应力效应直剪力的危险级别,实现浅层采空区塌陷结构面应力效应直剪力的危险性测试.实验结果表明,该方法的测试结果准确率较高.     

浅埋软弱岩层隧道的钻爆设计与施工

在隧道软弱浅埋围岩地层的钻爆设计及施工中,以减小爆破产生的振动效应,减轻对围岩的扰动出发,论述了软弱围岩的爆破设计方法与爆破参数的选定以及实施效果分析。