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环境荷载作用下盾构隧道断面变形特征分析

铁道工程学报 2021年第1期38卷 49-54,71页

作者：黄震张陈龙傅鹤林安鹏涛姚国京广西大学南宁530004 中南大学长沙410075

研究目的:城市地铁盾构隧道在环境荷载作用下容易诱发衬砌结构变形。为分析城市盾构隧道结构变形成因及变形基本形态特征,基于向量基本概念,提出定量分析隧道结构断面变形特征的描述方法,并结合有限元数值分析方法,模拟盾构隧道在不同... 详细信息

研究目的:城市地铁盾构隧道在环境荷载作用下容易诱发衬砌结构变形。为分析城市盾构隧道结构变形成因及变形基本形态特征,基于向量基本概念,提出定量分析隧道结构断面变形特征的描述方法,并结合有限元数值分析方法,模拟盾构隧道在不同环境荷载作用下的结构变形形态,以验证隧道变形描述方法的正确性。研究结论:(1)盾构隧道处于无软弱滑动面的一般地层中,结构变形大小和方向与环境荷载作用形式密切相关,且结构最大向内变形与最大环境荷载作用方向一致;(2)盾构隧道处于软弱滑动面地层中,隧道衬砌结构向内变形极大值不与最大加载方向一致,而与滑动面的滑动方向有关,且在滑动面穿越隧道断面的衬砌端点位置变形大小具有突变特征;(3)本研究结果对于揭示城市盾构隧道变形机理以及预测隧道周边环境荷载变化具有理论价值。

关键词：盾构隧道环境荷载变形特征变形指标数值分析

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环境荷载下智能变电站预制舱有限元仿真研究

机械 2023年第9期50卷 53-59页

作者：左涛刘建涛李敏宋英杰乐山一拉得电网自动化有限公司四川乐山614000 西南交通大学机械工程学院四川成都611756 乐山师范学院四川乐山614000

为了验证环境荷载下高性能纤维双层立体组合预制舱的结构强度,以四川省乐山市某110kV智能变电站新建工程高性能纤维双层立体组合预制舱为抗环境荷载性能评估对象,采用有限元动力时程分析方法,并应用SolidWorks、Hypermesh、Ansys等非线... 详细信息

为了验证环境荷载下高性能纤维双层立体组合预制舱的结构强度,以四川省乐山市某110kV智能变电站新建工程高性能纤维双层立体组合预制舱为抗环境荷载性能评估对象,采用有限元动力时程分析方法,并应用SolidWorks、Hypermesh、Ansys等非线性有限元仿真软件,分析并校核了该立体组合预制舱结构在雪荷载及屋面活荷载、10级强风、8级抗震设防烈度荷载作用下是否发生破坏,舱体结构强度是否满足环境荷载要求,是否满足相应服役地区的使用要求。提出了强化双层立体组合预制舱结构强度的建议措施,对确保智能变电站预制舱设备安全稳定运行提供了有价值的借鉴和参考。研究方法可用于复杂框架式结构的强度与刚度计算和评估。

关键词：环境荷载高性能纤维立体组合预制舱结构强度有限元仿真

环境荷载对混凝土路面板早龄期固化翘曲演化行为影响

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福州大学学报（自然科学版） 2021年第1期49卷 65-73页

作者：王丽娟孙增华胡昌斌福州大学土木工程学院福建福州350108

基于水泥混凝土路面板早龄期温度场和三维力学仿真程序,设计不同环境场下路面板早龄期温度场荷载工况,构造面板早龄期固化翘曲参数BIC(t),深入揭示施工环境荷载场对面板早龄期变形与固化翘曲形成演化影响.研究发现,面板终凝固化温度差... 详细信息

基于水泥混凝土路面板早龄期温度场和三维力学仿真程序,设计不同环境场下路面板早龄期温度场荷载工况,构造面板早龄期固化翘曲参数BIC(t),深入揭示施工环境荷载场对面板早龄期变形与固化翘曲形成演化影响.研究发现,面板终凝固化温度差对固化翘曲影响在早期将产生明显衰减,而早龄期温度场加载历程的影响效应更为显著.在早龄期高徐变、低模量和结构约束的联合作用下,面板早龄期更倾向于固化负温度差,加剧面板的板角翘曲.高原地区拉萨由于路面板早龄期阶段温度差较大,BIC 28也较大,量级可达-6.9℃;同一地区升温月份上午施工面板BIC 28量级较大.对不同地区BIC 28取值建议-1.9~-6.9℃,叠加考虑服役期湿度干缩影响后EBITD 28取值建议-10.8~-16.7℃.

关键词：水泥混凝土路面早龄期固化翘曲环境荷载温度场

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环境荷载对钢悬链线立管影响的参数研究

环境荷载对钢悬链线立管影响的参数研究

作者：覃振东天津大学

学位级别：硕士

随着深海油气开发技术的不断发展，钢悬链线立管（SCR）由其适用深水、成本低、耐高温高压条件和顺应浮体的大漂移运动等特点，成为了海洋工程开发的首选立管型式。海洋环境变化多端，在复杂的海洋环境荷载的作用下，立管会产生复杂的... 详细信息

随着深海油气开发技术的不断发展，钢悬链线立管（SCR）由其适用深水、成本低、耐高温高压条件和顺应浮体的大漂移运动等特点，成为了海洋工程开发的首选立管型式。海洋环境变化多端，在复杂的海洋环境荷载的作用下，立管会产生复杂的动力响应，尤其是悬挂点与触地点区域，在风、浪、流与平台运动的反复作用下，悬挂点与触地点容易发生应力循环破坏，进而影响安全生产。所以，有必要对影响钢悬链线立管的环境荷载参数进行深入研究，为钢悬链线立管的设计与安全使用提供参考价值。本文首先介绍了钢悬链线立管的结构特点、关键技术以及国内外的研究现状。随后对立管所受的海洋环境荷载和管土的相互作用进行了详细的研究，决定采用ABAQUS有限元软件对钢悬链线立管进行建模分析，管土相互作用模型采用非线性弹簧单元模拟，并通过调节立管环境荷载参数，研究浮体运动、波浪振幅、周期和海流速度等参数对钢悬链线立管动力响应的影响。结果表明，浮体沿立管悬挂点轴线方向的运动对立管的产生的影响最大，尤其是悬挂点和触地点产生的应力变化与弯矩变化很大，容易发生疲劳破坏，应采取必要措施抑制平台沿立管悬挂点轴线的运动;波浪的振幅越大，立管触地点与悬挂点的动力响应越大，当波浪振幅比较小时，海床土体的非线性不影响管土的相互作用，可以用线弹性土体模拟海床，而当波浪振幅比较大时，用线性土模拟的海床计算结果偏大，采用非线性土体模拟结果更真实;随着波浪的周期增大，立管的动力响应变小并趋于稳定，周期越小，立管的响应越大，触地点与悬挂点的应力变化也越大，尤其是悬挂点，对于低周期的波浪运动，应重点关注悬挂点的疲劳状态;随着海流速度的增大，立管触地点向远离悬挂点的方向移动，立管悬垂段长度变大，在稳定的浮体运动作用下，海流速度的增大会使触地点的应力变化幅值减小并趋于稳定，而悬挂点的应力变化幅值则逐渐增大，可能会引起较大的疲劳损伤，应对此采取一定的措施，避免安全事故的发生。

关键词：钢悬链线立管（SCR）环境荷载管土相互作用模型 ABAQUS

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张力腿平台的环境荷载及响应

中国造船 2007年第B11期48卷 336-342页

作者：于皓周延东李欣海洋石油工程股份有限公司设计公司天津300451

通过对张力腿平台的资料分析和案例模拟研究，概括了张力腿平台的环境荷载，探讨了平均环境荷载、波频荷载、低频荷载和高频荷载对张力腿平台运动的影响，分析了张力腿平台的运动特点，介绍了环境荷载与平台响应计算中所涉及到的关键因... 详细信息

通过对张力腿平台的资料分析和案例模拟研究，概括了张力腿平台的环境荷载，探讨了平均环境荷载、波频荷载、低频荷载和高频荷载对张力腿平台运动的影响，分析了张力腿平台的运动特点，介绍了环境荷载与平台响应计算中所涉及到的关键因素以及世界上通用的设计规范，提出了开展我国深水海域开发研究的建议。

关键词：船舶船舶准张力腿平台环境荷载运动响应

环境荷载下多桩式海上风机整体结构的力学响应

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环境荷载下多桩式海上风机整体结构的力学响应

作者：张戈昆明理工大学

学位级别：硕士

风能资源作为可再生能源的一种,已成为全球新能源重点开发对象。研究适用于中、深海域的海上风机结构特性,对发展海上风电意义重大。以往对海上风机结构受力特性的探讨多集中在风机基础结构部分,对整体结构力学响应特性的研究不够充分... 详细信息

风能资源作为可再生能源的一种,已成为全球新能源重点开发对象。研究适用于中、深海域的海上风机结构特性,对发展海上风电意义重大。以往对海上风机结构受力特性的探讨多集中在风机基础结构部分,对整体结构力学响应特性的研究不够充分。本文以六桩导管架式海上风机整体结构为研究对象,在考虑桩—土相互作用的情况下,对海上风机整体结构在海洋环境荷载下的力学响应作分析研究。以期为有效开发利用海上风能资源提供支撑。具体进行了如下工作:首先,对海上风机整体结构在复杂海洋环境中承受海风、海流和波浪荷载的计算理论及方法进行详细阐述。根据荷载组合原则,确定出结构在不同荷载组合下的三种作业工况。其后,就海底泥面以下桩基础与桩基周围土体的相互作用从作用机理、边界条件、计算求解等方面进行分类探讨。其次,利用ANSYS有限元软件选定5种模拟单元类型,特别是用BEAM188模拟变径、变截面构件;COMBIN39模拟桩—土相互作用。结合APDL命令流编程语言对六桩导管架式海上风机整体结构建立两种不同的有限元分析模型。然后,以六倍桩径法约束风机桩基础,对海上风机整体结构作力学特性分析。通过不同荷载单独作用于风机结构得出各荷载对海上风机整体结构的作用影响。对海上风机整体结构作不同环境荷载组合下三种工况的准静力分析,得出六桩导管架式海上风机整体结构对静力响应的结果,并以分析结果对结构进行强度校核。依据结构模态分析的结果判断风机整体结构的自振频率是否与外部激励频率产生共振效应,是否会引发共振破坏。依据结构瞬态动力学分析结果,得到了结构节点的位移、单元主应力随波浪周期的变化规律。最后,采用土弹簧法模拟桩—土相互作用,对海上风机整体结构在海洋环境荷载下的力学响应进行分析,并将响应结果与六倍桩径法作边界约束的结果作比较研究。分析导致差异出现的主要原因是由于两种方法对桩基腿在海底泥面以下边界约束条件不同所致。土弹簧法更贴合桩—土相互作用关系,能更好的反映基础结构在海底泥面以下结构的实际受力情况,但对适用范围有一定要求。

关键词：海上风机多桩式环境荷载力学响应桩—土相互作用

离散空间小波分析的环境荷载下桥梁的损伤识别

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公路交通科技 2006年第7期23卷 87-91页

作者：薛祥霍达滕海文姜雪峰北京工业大学建筑工程学院北京100022

利用离散空间小波多分辨分析,分别探讨了匀速简谐汽车作用荷载和随机白噪声作用荷载(模拟汽车与风荷载的耦合)两种环境荷载作用下桥梁已有损伤位置的识别方法。建构了桥梁结构损伤定位的离散空间小波变换的理论模型,同时讨论了不同小波... 详细信息

利用离散空间小波多分辨分析,分别探讨了匀速简谐汽车作用荷载和随机白噪声作用荷载(模拟汽车与风荷载的耦合)两种环境荷载作用下桥梁已有损伤位置的识别方法。建构了桥梁结构损伤定位的离散空间小波变换的理论模型,同时讨论了不同小波函数的选取及分解层次的确定方法。该方法仅需测量损伤后桥梁的位移或应变响应,不需损伤前后的结构特性,不影响交通。对原始输入的位移信号进行逐步差分前处理使得识别结果更准确。模拟试验表明,离散空间小波多分辨分析是识别环境荷载作用下桥梁损伤位置的准确可靠方法。

关键词：空间小波变换环境荷载桥梁损伤识别

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外海轻型码头结构环境荷载的统计分析

水运工程 2010年第2期 54-59页

作者：王建超贡金鑫大连理工大学土木水利学院辽宁大连116023

对外海轻型码头结构的波浪荷载和海流荷载进行了统计分析。给出一个波浪周期内,波浪荷载的均值系数和变异系数随相位角的变化,进而得出50年设计基准期内波浪荷载的均值系数和变异系数。使用Monte-Carlo方法研究了波浪荷载的概率分布类... 详细信息

对外海轻型码头结构的波浪荷载和海流荷载进行了统计分析。给出一个波浪周期内,波浪荷载的均值系数和变异系数随相位角的变化,进而得出50年设计基准期内波浪荷载的均值系数和变异系数。使用Monte-Carlo方法研究了波浪荷载的概率分布类型。利用海洋平台已有的研究成果,给出了50年设计基准期内海流荷载的均值系数和变异系数。结果表明:对于外海轻型码头结构,可认为波浪荷载和海流荷载均服从极值I型分布;50年基准期波浪荷载的均值系数为1.166,变异系数为0.263,海流荷载的均值系数为1.269,变异系数为0.142。

关键词：轻型开敞式码头环境荷载波浪力海流荷载概率分布

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钢吊箱结构力学特性及环境荷载极限状态分析

钢吊箱结构力学特性及环境荷载极限状态分析

作者：刘璐湖北工业大学

学位级别：硕士

近年来，中国桥梁设计和施工实现了跨越式发展，大跨径、深水基础桥梁建设技术己跻身世界先进行列。桥梁尤其是深水基础桥梁建设工艺复杂，技术含量高。我国桥梁工作者在桥梁科研、设计、施工等各个方面取得了许多骄人的成绩。随着深水... 详细信息

近年来，中国桥梁设计和施工实现了跨越式发展，大跨径、深水基础桥梁建设技术己跻身世界先进行列。桥梁尤其是深水基础桥梁建设工艺复杂，技术含量高。我国桥梁工作者在桥梁科研、设计、施工等各个方面取得了许多骄人的成绩。随着深水基础施工技术和机械的发展，围堰结构在深水基础施工中的应用日益广泛。双壁钢吊箱围堰是我国桥梁深水基础施工中所常用的一种围堰类型，其具有刚度大，整体性好的优点，可为承台施工提供较大的空间，也能为顶部施工平台提供支撑条件。本文以武汉天兴洲公铁两用长江大桥北汊中连续梁主桥062#～066#墩为研究背景，对钢吊箱围堰运用Midas-civil三维有限元软件进行建模仿真分析。本次仿真计算考虑此结构在静水压力、流水压力、风荷载、波浪荷载等一系列荷载的作用，使加在钢吊箱上的荷载符合真实环境中的荷载，从而提高结构内部应力应变场结算结果的准确性。本文主要以钢吊箱三个危险工况为重点研究对象，分别对工况一、工况二及工况三下的四个不同水位进行模拟分析，判断钢吊箱围堰结构的安全性并找出最危险工况。并对不同工况进行外界环境荷载极限状态分析，找出最不利工况下结构达到屈服时，钢吊箱结构所能承受的外界环境荷载（水流压力、风荷载、波浪力）临界值，并找出与设计外界环境荷载值的比例系数。从本文整体分析可知，钢吊箱结构设计仍比较保守，在最不利工况下仍有大量的稳定性储备，希望以后的设计能在结构安全稳定性和经济效应间找到一个平衡点;而外界环境荷载值比例系数的提出，也对今后的设计具有一定的指导意义，其建议取值为1.5～2.0。

关键词：双壁钢吊箱环境荷载极限状态有限元分析 Midas-civil