基于ANSYS的斜拉桥静风稳定性及 脉动风抖振分析

以大连长山大桥为工程背景,基于ANSYS有限元软件,提出一个斜拉桥抗风分析方法。首先建立主桥段有限元模型,基于流体计算软件CFD(Computational Fluid Dynamics)得到主要梁段截面三分力系数,通过MATLAB生成Davenport脉动风速时程曲线。然后基于ANSYS二次开发功能,编制以增量法和内外迭代法为基础的非线性静风稳定性分析和以Davenport风速谱为基础的脉动风抖振分析程序。结果表明:该桥静风失稳风速为125 m/s,远大于设计风速35. 2 m/s;在随时间变化的脉动风作用下横桥向振幅最大;在相同基本风速下,脉动风作用产生的位移明显大于静风作用,特别是横桥向和转角位移。该分析结果可为以后斜拉桥抗风设计提供参考。     

基于非确定性分析法的顺层边坡抗震性研究

顺层岩质边坡的抗震性指标大部分都是非确定的,无法用固定阈值衡量。提出基于非确定性分析法的顺层边坡抗震性性能研究,将顺层岩质边坡看作若干个叠加的薄板;运用非确定性分析法计算各个薄板的动力安全系数和动力极限状态方程,并对顺层边坡动力极限状态方程进行求解,可得在地震作用力下顺层边坡动力可靠度指标与顺层边坡失效概率之间的关系;评估地震作用力下顺层边坡整体稳定性,同时综合考量顺岩边坡的最小平均安全系数以及平均失效概率,得出评估结果。实验结果显示,在地震作用力下,顺层边坡坡高、坡角、岩层倾角对顺岩边坡抗震性能影响显著,评估结果与实际结果一致。     

上覆流沙层隧道开挖面稳定性分析与数值试验研究

为解决上覆流沙层隧道开挖面极易发生坍塌破坏的技术难题,以典型该地质条件下的青岛地铁M2号线啤苗区间（啤酒城站至苗岭路站）为研究对象,基于开挖面的实际破坏特征建立了开挖面失稳破坏力学模型,从功能转化平衡角度,进行了隧道开挖面稳定性上限分析,并利用强度折减与重力加载两种方式,提出了隧道开挖面安全系数,得到了不同开挖面土体黏聚力、摩擦角、重度、隔水层厚度及隧道开挖高度下的临界土体破裂范围及破裂模式。理论研究表明：随着开挖面土体黏聚力、摩擦角、隔水层厚度等参数的增加,开挖面安全系数不断增大,稳定性不断提高;随着土体重度、隧道开挖高度增加,开挖面安全系数不断减小,稳定性不断降低。通过建立不同工况的数值模型验证了理论研究的正确性,得到了上覆流沙层地质条件下开挖面的典型破坏模式和临界参数,并提出了相应工程建议。研究成果为青岛地铁M2号线的顺利贯通及该类地质条件下的隧道施工提供了理论指导和科学对策。     

基于聚类分析的边坡稳定性研究

在边坡稳定性分析中,滑面搜索方法对于得到边坡的稳定性系数至关重要。现今两种常用的边坡稳定性分析方法,极限平衡法以及强度折减法,可以得到极限应力状态下边坡的潜在滑面。而为了评价边坡在当前应力场下的稳定性,提出一种基于聚类分析概念的滑面搜索方法。这种方法综合考虑了边坡各点的位移以及点安全系数,采用K均值聚类法将具有相近性质的点进行分类,把边坡体分为潜在危险区以及稳定区。潜在危险区的边界即为边坡在当前应力状态下的潜在滑面,并运用矢量和方法计算得到其稳定性系数。采用上述方法对3个算例进行验算,并与极限平衡法以及强度折减法进行对比。结果表明：（1）基于聚类分析的边坡稳定性评价方法具有较好的合理性和可靠性;（2）当边坡处于临界状态附近,通过聚类分析得到的潜在滑面与其他两种方法得到的滑面基本一致;当边坡处于较稳定状态时,当前应力状态下的潜在滑面要比强度折减法得到的滑动带范围要更深更广,但求出的稳定性系数也较高;当存在软弱夹层时,矢量和计算出的滑面更为陡峻,稳定性系数比其他两种方法的结果要小。     

西藏玉曲河下游岸坡倾倒变形机制及稳定性分析

西藏玉曲河下游河谷由板岩组成的岸坡普遍发生倾倒变形,其变形特征在青藏高原东南部"三江"地区具有典型性。随着该地区水利水电项目的不断开发,倾倒变形边坡问题日益突出。本文根据在工程实践中遇到的倾倒变形边坡问题,采用现场调查、勘探和原位试验的方法,重点对边坡变形特征与板岩变形特性的相关性进行研究,并分析了3种倾倒类型：倾倒折断型呈脆性破坏,破坏模式主要为由前部向后部逐级后退式破坏,适合采用极限平衡方法进行稳定性分析;倾倒弯曲型属延性变形,破坏模式主要为边坡浅部的坠覆和松驰,适合采用建立在非连续介质模型基础上的应力应变分析方法;倾倒揉皱弯曲型与倾倒弯曲型类似,仅是在倾倒弯曲的基础上叠加了冰川的推覆作用而发生褶曲。     

轻载作业型载人潜水器耐压球壳设计

耐压球壳是载人潜水器的关键部件,对于载人潜水器的安全性、总体性能等诸多方面均有重要的影响。针对轻载作业型HOV耐压球壳的设计,确定了壳体材料、结构形式和主要尺度,完成了基于规范的耐压球壳强度校核和稳定性分析,设计了开孔加强结构,完成了基于有限元耐压球壳模型强度校核。最后,在考虑了材料非线性、初始缺陷等因素的基础上,采用弧长法完成了耐压球壳的稳定性分析。结果表明耐压球壳的设计方案满足规范要求,为深水轻载作业型载人潜水器耐压球壳的设计提供了参考。     

基于Monte Carlo模拟的三维剖面地质界线不确定性分析

三维剖面地质界线是构建三维地质结构模型的重要基础数据,其不确定性会影响三维模型的几何形态和属性分布。以单一分布为假设前提的统计学不确定性分析方法掩盖了其他概率分布特征对模型的影响。突破单一误差分布条件的假设前提,本文使用Monte Carlo方法模拟了不同概率分布情况下地质剖面数据中地质界线的抽样采集,以及地质界线空间分布的不确定性;依托地质界线空间位置与地质属性的耦合关系,提出了用地质属性概率分布实现地质界线空间不确定性的定量可视化,并结合实际地质剖面探讨了多种概率分布条件下地质界线的空间不确定性。实例研究表明,基于Monte Carlo模拟的不确定性分析方法可以突破单一误差分布假设条件,结合地质属性概率可充分揭示出建模数据的内在不确定性与模型外在要素形态之间的耦合关系。     

路堤边坡稳定可靠度计算中的模型不确定性分析

基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算,分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性,讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明,选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果差异不大,参数滑面法（overall slope）的失效概率略大于均值滑面法（global minimum）,但差别对边坡稳定性分析没有实质性影响;土性参数变异水平是影响边坡可靠度的最重要因素,边坡在相同设计参数安全系数下的可靠度指标随参数变异性增大而急剧降低;不同稳定性分析方法对应的安全系数概率密度函数曲线形态基本一致,但失效概率差异明显,因此目标可靠度指标取值应与稳定性分析方法相适应。提出的考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则,对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有积极意义。     

风成沙波纹的数值模拟及稳定性分析

本文基于颗粒的质量守恒原理,考虑了沙粒的跃移、溅移和蠕移运动,建立了风成沙波纹的非线性积分微分演化方程,并进而通过尺度变换得到了近似的微分方程。数值求解该微分方程,得到了与野外观测相一致的沙波纹斑图,同时再现了沙波纹生成、合并的非线性行为,为进一步风成地貌形成演化的理论分析提供了一种可行的数学物理方法。     

库水位波动条件下万州瓦窑坪滑坡稳定性分析

库水位波动对滑坡的稳定性变化有重要影响,传统的定值分析方法未能考虑土体强度参数取值的不定性,而概率分析法能考虑土体强度参数分布的随机性,对库区滑坡的稳定性分析提供了更有力的依据。文章以万州瓦窑坪滑坡为例,在基于库水位实际波动进行拟合的条件下对滑坡的渗流场进行了模拟,同时对不同水位下滑坡的稳定性和破坏概率进行了分析。结果表明,滑坡在库水位波动条件下整体稳定性系数均大于1,处于基本稳定状态,滑坡具有低危险性。库水位下降到160.47 m水位时,边坡破坏概率超过30%,具有中等危险性。采用R/S分析法对监测数据进行分析,结果表明滑坡具有持续性的小变形,滑坡处于基本稳定状态,与稳定性分析结果一致。