检索结果-南通市图书馆

隧道结构NURBS无网格弹塑性快速分析方法及其应用

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隧道建设（中英文） 2023年第12期43卷 2114-2121页

作者：苟宇丹姜弘毕金锋上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092

为解决异型隧道结构建模分析困难、各类弹塑性数值计算方法精度有限、鲁棒性较低等问题,研究发展一种快速稳定的NURBS-MF(nonuniform rational B-spline-based meshfree)弹塑性分析方法,并将其应用于马蹄型隧道结构的塑性区计算中。NURB... 详细信息

为解决异型隧道结构建模分析困难、各类弹塑性数值计算方法精度有限、鲁棒性较低等问题,研究发展一种快速稳定的NURBS-MF(nonuniform rational B-spline-based meshfree)弹塑性分析方法,并将其应用于马蹄型隧道结构的塑性区计算中。NURBS-MF方法利用样条曲线参数化建模结构几何的优点,实现对异型结构的快速建模;通过规则参数空间的映射法则自动进行结点布设,合理地离散待分析区域,极大地降低了异型结构计算的前处理与分析难度。在此基础上推导基于NURBS映射的无网格弹塑性控制方程,提出改进的NURBS-MF弹塑性算法,以适用于异型断面结构的弹塑性快速分析。NURBS-MF弹塑性分析方法提出了一种全新的无网格结点与积分点生成方式,避免了边界积分单元被切割;没有多余的积分点且不产生额外的数值积分代价,能较为明显地降低无网格类数值方法在弹塑性分析中的计算代价、提高其鲁棒性。根据NURBS-MF弹塑性公式与Newton-Raphson迭代算法编写的弹塑性分析程序,可优化异型隧道结构的建模与计算过程。通过典型的弹塑性数值算例及某大断面异型隧道衬砌结构的数值试验表明,该方法具有简洁、稳定、精确等优点,且具有工程实用性。

关键词： NURBS 无网格法弹塑性隧道结构

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三峡升船机塔柱外观检测方案及其综合评价

人民长江 2022年第5期53卷 156-161,182页

作者：许进毕金锋罗先启上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为保障三峡升船机塔柱结构安全和升船机的运行维护,需要对塔柱外观变形进行检测。塔柱外观检测受通航、天气和作业条件等诸多因素影响,检测质量和工期难以保障,对检测方案进行科学高效评价和比选非常必要。针对塔柱主要区段结构特点,提... 详细信息

为保障三峡升船机塔柱结构安全和升船机的运行维护,需要对塔柱外观变形进行检测。塔柱外观检测受通航、天气和作业条件等诸多因素影响,检测质量和工期难以保障,对检测方案进行科学高效评价和比选非常必要。针对塔柱主要区段结构特点,提出了多种外观检测方案,并采用现场调查和专家投票相结合的方式对每种方案优劣进行综合评价。通过专家打分和现场计算为各指标赋值,运用熵值法对指标进行赋权,形成了主客观结合的综合评价体系。实践表明:通过该综合评价方法优选的方案检测工期比预算缩短18.5%,采集画面总合格率在99.6%以上,可为类似高耸建筑外观检测方案决策提供参考和借鉴。

关键词：塔柱外观检测熵值法综合评价三峡升船机

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能源隧道换热过程中的地层热补给能力研究

隧道建设（中英文） 2023年第S1期43卷 163-170页

作者：毕金锋姜弘丁文其包鹤立缪仑上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125 同济大学上海200092

为研究不同水文地质条件下能源隧道的长期换热性能,对年周期、日周期以及年周期与日周期叠加3种换热方案下,能源隧道周围地层的温度变化情况进行了数值模拟分析。数值模型中考虑了地层、衬砌及空气的温度场以及地下水渗流及空气流动。... 详细信息

为研究不同水文地质条件下能源隧道的长期换热性能,对年周期、日周期以及年周期与日周期叠加3种换热方案下,能源隧道周围地层的温度变化情况进行了数值模拟分析。数值模型中考虑了地层、衬砌及空气的温度场以及地下水渗流及空气流动。为方便计算,将换热管等效为面热源,通过调节其换热效率模拟能源隧道的不同运行方案。计算结果表明:1)地下水渗流速度越大,地层的热补给能力越高,地层温度受能源隧道的影响范围也越大;2)无论是年周期还是日周期运行方案,地下水渗流速度越大,隧道周围的温度场越快达到稳定状态;3)与年周期换热方案相比,日周期换热方案虽然不能有效提升地层的热补给能力,但是可以显著减小能源隧道对地层温度的影响范围;4)可通过优化制冷或采热的功率及持续时间,使1个年周期后能源隧道周围地层温度恢复至初始状态,从而提高能源隧道的运行效率,降低能源隧道对地层环境的影响。

关键词：能源隧道热补给能力热交换渗流速度运行方案

地质力学磁力模型试验原理及其在工程中的应用

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岩土力学 2018年第1期39卷 367-374页

作者：罗先启毕金锋上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

地质力学磁力模型试验借鉴土工离心模型试验中利用离心力模拟重力的思想。在均匀梯度磁场中,掺有铁磁材料的相似材料会受到均匀的磁力作用,由此可以利用均匀的磁力场模拟重力场。根据电磁学基本原理和磁路设计原理,设计并制造了一台2 00... 详细信息

地质力学磁力模型试验借鉴土工离心模型试验中利用离心力模拟重力的思想。在均匀梯度磁场中,掺有铁磁材料的相似材料会受到均匀的磁力作用,由此可以利用均匀的磁力场模拟重力场。根据电磁学基本原理和磁路设计原理,设计并制造了一台2 000匝线圈的均匀梯度磁场发生装置。该装置在220 V电压情况下,能够产生0~16 A电流,在1.2 m×1.2 m×1.0 m试验空间内,可将磁性相似材料的重度提高10~30倍。以锦屏一级电站左岸高陡边坡为例,进行地质力学磁力模型试验。试验结果表明,在一定的电流作用下,可以使模型所受体力的提高倍数达到相似比的要求,并与数值模拟结果进行了对比,试验结果与计算结果基本一致。在增加通电电流时,试验设备可以模拟边坡的超载过程,进而可以求出边坡的超载安全系数。

关键词：地质力学模型试验土工离心模型试验地质力学磁力模型试验梯度磁场边坡稳定

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城市能源隧道开发潜力及效益分析

防灾减灾工程学报 2022年第5期42卷 897-904,960页

作者：毕金锋姜弘丁文其包鹤立上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海201300 同济大学土木工程学院上海200092

城市地区土地资源稀缺,使得20世纪以来城市地下空间的开发利用得以蓬勃发展。地下基础设施除了实现结构功能外,还可以作为浅层地热能采集系统与地层进行热量交换。在城市地区,交通隧道比建筑基础具有更广阔的作为能源地下结构的利用空... 详细信息

城市地区土地资源稀缺,使得20世纪以来城市地下空间的开发利用得以蓬勃发展。地下基础设施除了实现结构功能外,还可以作为浅层地热能采集系统与地层进行热量交换。在城市地区,交通隧道比建筑基础具有更广阔的作为能源地下结构的利用空间。以上海地铁为例,根据上海市的水文和地质环境,研究以城市尺度进行能源隧道建设的地热能开发潜力及其经济与社会效益。结果表明,与上海市2030年规划地铁线路同等规模的能源隧道的年度采集能量总量可达35亿kWh,经济收益超过15亿元,每年可减少CO_(2)排放量200万t以上,相当于上海市20%的住宅取暖或制冷所需的总能量,投入成本在10年左右可回收,说明能源隧道拥有巨大的开发潜力和广泛的应用前景。

关键词：城市地铁能源隧道开发潜力效益分析

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土石混合体渗透侵蚀特性数值模拟研究

岩土力学 2017年第5期38卷 1497-1502,1509页

作者：沈辉罗先启毕金锋上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 九江学院土木与城建学院江西九江332005

土石混合体是由块石、砾石与砂土、黏土等固体颗粒组成,以块石镶嵌在细粒土体中为结构特征的松散介质。由于其颗粒松散特性,细颗粒在渗流作用下易于流失而形成渗流侵蚀。采用室内试验与数值模拟相结合的方法,扩展渗流侵蚀模型在土石混... 详细信息

土石混合体是由块石、砾石与砂土、黏土等固体颗粒组成,以块石镶嵌在细粒土体中为结构特征的松散介质。由于其颗粒松散特性,细颗粒在渗流作用下易于流失而形成渗流侵蚀。采用室内试验与数值模拟相结合的方法,扩展渗流侵蚀模型在土石混合体渗透侵蚀研究中的应用。选取云南某滑坡土石混合体为研究对象,采用自制的渗透侵蚀装置,模拟土体基质渗透侵蚀过程,获取土体基质侵蚀参数试验值。根据块石在土体基质中分布特征,建立不同块石含量特征的土石混合体计算模型。基于参数试验值及渗流侵蚀方程、耦合渗流控制方程及孔隙率控制方程,模拟土石混合体渗流侵蚀过程,分析块石含量对土石混合体渗透侵蚀特性的影响。模拟结果表明:在同等水力梯度及时间条件下,块石含量与土石混合体宏观平均流速初值、侵蚀颗粒密度值呈反比,与液化颗粒密度峰值呈正比;块石含量与渗流侵蚀方程中试验参数存在线性相关性。将块石含量作为土石混合体结构特征引入渗流侵蚀方程中,以构建适用于土石混合体的渗流侵蚀模型。

关键词：土石混合体渗流侵蚀细颗粒运移侵蚀模型数值模拟

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地质力学磁力模型试验中均匀梯度磁场的构建

岩土力学 2014年第S1期35卷 257-263页

作者：毕金锋罗先启沈辉上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

地质力学磁力模型试验利用电磁力(场)模拟重力(场)的原理研究地质力学工程问题,采用的相似材料由铁磁材料与岩土体混合而成。铁磁材料在磁场中的受力方向和大小与所处空间的磁通密度梯度的大小和方向有关,为了模拟均匀的重力场,需要得... 详细信息

地质力学磁力模型试验利用电磁力(场)模拟重力(场)的原理研究地质力学工程问题,采用的相似材料由铁磁材料与岩土体混合而成。铁磁材料在磁场中的受力方向和大小与所处空间的磁通密度梯度的大小和方向有关,为了模拟均匀的重力场,需要得到在一定空间范围内磁通密度梯度大小相同、方向单一的磁场。根据电磁学基本原理,构建了3种磁路形式以获得磁通密度梯度相对均匀的磁场,对磁力模型试验相似材料进行加载。对比3种磁路,在最佳试验区内开放式磁路对磁场的利用率更高,所以在电流相同条件下等到的磁通密度梯度的量值也更大。与另两种磁路形式相比,尽管半开放式磁路在重量和工作效率上的性能不及开放式和封闭式磁路,但其最佳试验空间的磁通密度梯度的均匀性最好,误差在5%以内,半开放式磁路可以作为地质力学磁力模型试验的磁场发生装置。

关键词：地质力学磁力模型试验软磁材料均匀梯度磁场

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土体内侵蚀稳定性分形判据

中国市政工程 2023年第3期 64-68,117,118页

作者：毕金锋上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125

涌水突泥是隧道开挖过程中一种最为常见且危害巨大的地质灾害形式。当隧道开挖至岩溶或断层等地质构造时,会在渗透作用下引起致灾体内的细颗粒流失,并逐渐形成优势通道,进而诱发渗透失稳型涌水突泥。准确判断土体内侵蚀稳定性对预防该... 详细信息

涌水突泥是隧道开挖过程中一种最为常见且危害巨大的地质灾害形式。当隧道开挖至岩溶或断层等地质构造时,会在渗透作用下引起致灾体内的细颗粒流失,并逐渐形成优势通道,进而诱发渗透失稳型涌水突泥。准确判断土体内侵蚀稳定性对预防该类型涌水突泥至关重要。研究利用土体级配的分形特性,推导已有常用判据的分形表达式,并根据现有试验结果,提出了一种具有较高精度的分形判据。研究成果可为隧道渗透失稳型涌水突泥的防治提供理论依据。

关键词：隧道涌水突泥土体内侵蚀稳定性判据分形

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基于矢量和的滑面应力抗滑稳定分析方法

岩土力学 2018年第5期39卷 1691-1698,1708页

作者：张海涛罗先启沈辉毕金锋上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

矢量和抗滑稳定分析方法根据真实应力状态定义求解安全系数,物理意义明确,一批学者对其进行了研究。但是当合法向力矢量投影与合剪力矢量投影的符号相反且其绝对值大于合剪力矢量投影时,矢量和法计算出的安全系数可能为负值;另外,目前... 详细信息

矢量和抗滑稳定分析方法根据真实应力状态定义求解安全系数,物理意义明确,一批学者对其进行了研究。但是当合法向力矢量投影与合剪力矢量投影的符号相反且其绝对值大于合剪力矢量投影时,矢量和法计算出的安全系数可能为负值;另外,目前潜在滑移面上每点极限抗滑剪应力矢量的方向是根据潘家铮最大、最小原理确定的,将其定义为潜在滑移体滑动趋势方向在该点切平面上投影方向的反方向,但是潘家铮最大、最小原理描述的是滑移体力学系统抗滑能力最大,按照矢量和法的定义式,抗滑能力包括抗剪力和法向抗力两部分。基于矢量和思想与以上关于矢量和法的思考,提出一种滑面应力抗滑稳定分析方法,将潜在滑移面视为薄滑移带,以薄滑移带作为对象进行微元受力分析,每个微元的极限抗滑剪应力矢量方向取为该微元剪应力矢量的反向,所有微元的极限抗滑剪力矢量和的反向定义为潜在滑移体滑动趋势方向,最终将极限合抗滑剪力矢量在滑动趋势反方向的投影与合滑动剪力矢量在滑动趋势方向的投影的比值定义为安全系数。较极限平衡法,方法自动满足静力平衡、力矩平衡和变形协调条件,无需受力模式假设;较强度折减法,新方法基于真实应力,物理意义更加明确,安全系数以显式表达,无需迭代;通过经典二维静态边坡考题,验证此方法的可行性;将新方法应用到三维工程实例中,分析潜在滑移体在边坡开挖过程中安全系数的动态演化规律,证明方法的实用性。

关键词：安全系数矢量和滑动趋势极限抗滑剪应力矢量方向稳定性分析