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预制高强预应力混凝土格构试验与数值模拟研究

预制高强预应力混凝土格构试验与数值模拟研究
预制高强预应力混凝土格构试验与数值模拟研究

收稿日期:2012-07-03;修回日期:2012-12-13

基金项目:地质调查项目

“西部复杂山体地质灾害成灾模式研究”(1212011014023)作者简介:王全成(1974-),男(汉族),四川人,中国地质科学院探矿工艺研究所高级工程师,水工环专业,从事探矿工程技术研究工作,四

川省成都市一环路北二段1号,

wangquanchengl@126.com 。预制高强预应力混凝土格构试验与数值模拟研究

王全成

(中国地质科学院探矿工艺研究所,四川成都610081)

要:概述高强预应力混凝土格构锚固的优点,建立起锚墩的三维有限元计算模型,通过有限元模拟及室内试验

对比研究,探索构件的受力机制、变形及裂缝的发展过程,论证使用ANSYS 软件设计预应力混凝土构件的有效性。关键词:高强预应力混凝土格构;三维有限元;裂缝;锚固;地质灾害治理中图分类号:P642.22文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2012)12-0036-04

Pre-cast High Strength Pre-stressed Concrete Lattice Test and the Study on Numerical Simulation /WANG Quan-cheng (The Institute of Exploration Technology ,CAGS ,Chengdu Sichuan 610081,China )

Abstract :The advantages of anchor frame lattice are overviewed and the three-dimensional finite element calculation model of anchor pier is established.Through the comparative study on finite element simulation and indoor experiment ,mechani-cal mechanism ,the development of deformation and fracture are explored.The efficiency of ANSYS software application in the design of pre-stressed concrete members is demonstrated.

Key words :high strength pre-stressed concrete lattice ;three-dimensional finite element ;fracture ;anchorage ;geological hazard control

格构锚固作为一种常用的地质灾害治理技术在我国滑坡灾害治理与边坡防护工程中得到广泛应

用。但由于采用现场配筋和现场浇筑形式,需在现场进行支模、配筋、浇注及养护等工序,施工周期长,

工艺复杂,无法满足突发滑坡灾害快速加固的需要。在日本,预应力混凝土框架锚固施工技术已比较成

熟,

已成功应用于典型工程实例。该技术由预制预应力混凝土框架与灌浆锚索(杆)组合而成,具有现场安装后可马上以设计锚固力锚固,大大缩短工期,预应力框架具有截面性能好,能够降低部件厚度,不易产生裂纹,同时表面美观,增大绿化面积等优点。因此,开展预制高强预应力混凝土格构相关研究与工程应用有着重要的理论意义与工程意义。1

试验概况

本次预制高强预应力混凝土格构试验所属项目

为西部复杂山体滑坡快速加固技术研究,为方便对比研究,室内试验完成不同设计锚固力(1000和1500kN )、不同砼标号(C40、C50、C60)、不同断面尺寸(4种)、不同格构型式(2种)的预制锚墩共12组36套(如表1所示)。预制锚墩的2种结构型式,一种是十字形,另外一种是加肋的(如图1所示)。

表1预制格构室内试验工作量统计表组号设计锚固力

/kN 砼强度断面尺寸/mm 格构型式钢丝数量11000C40300?200Ⅱ1021000C40250?200Ⅱ1231000C40300?200Ⅱ无41000C40300?200Ⅰ1251000C50300?200Ⅱ1061000C50350?200Ⅱ871000C50300?200Ⅱ无81000C50300?200Ⅰ1291500C60300?200Ⅱ14101500C60350?200Ⅱ12111500C60300?200Ⅱ无12

1500

C60

300?200

18

注:Ⅰ型结构为十字型,Ⅱ型结构为加强型

图1

预制格构俯视图

63探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第12期

等强度梁试验

一、实验目的 1、认识和熟悉等强度梁的概念和力学特点。 2、测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变,验证等强度梁各横截面上应变 (应力)相等。 3、通过自己设计实验方案,寻找试验需要的仪器设备,增强自己的试验设计和动手能力。 二、实验设备 1、微机控制电子万能试验机。 2、静态电阻应变仪。 3、游标卡尺、钢尺。 三、实验原理 为了使各个截面的相同,则应随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度的梁,这种梁称为等强度梁。其原理为:等强度梁如图所示,悬臂上加一外载荷F,距加载点x处的截面的力矩M=Fx,相应断面上的最大应力为 其中,F为悬臂端上的外荷载,x为应变片重点距离加载点的距离,b为试件的宽度,h为试件的厚度,I为截面惯性矩。

所谓的等强度,就是指各个断面在力的作用下应力相等,即σ不变,显然,当梁的厚度h 不变时,梁的宽度必须随x 的变化而不停的变化。 根据εσE =,等强度梁应力相等就相应的转变为应变相等。梁的弹性模量E=200Gpa ,μ=。 本次试验通过静态应变仪测量各个测点的应变的大小验证梁为等强度梁。在梁的正反面对称布置了8个应变片。力的加载通过电子 万能试 验机施加。试验装置见下图: 四、实验步骤 1、试件准备。按照黏贴应变片和等强度梁试 验的要求,黏贴好应变片。接着测量试件尺寸,以及 各个测 点到加载点的距离。 2、接通应变仪电源,将等强度梁上所测各点 的应变片和温度补偿片按1/4桥接线法接通应变仪, 并调整 好所用仪器设备。 3、试验加载。编制试验方案,开始试验,记录相应的应变数据。 5、完成全部试验后,卸除荷载,关闭仪器设备电源。整理实验现场。 五、实验数据记录与处理 表1:原始尺寸表格(mm )

适筋梁受弯破坏试验设计方案

适筋梁受弯破坏试验设计方案 一、 试验目的: (1) 通过实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。 (2) 加深对混凝土基本构建受力性能的理解。 (3) 更直观的了解适筋梁受弯破坏形态及裂缝发展情况。 (4) 验证适筋梁破坏过程中的平截面假定。 (5) 对比实验值与计算理论值,从而更好地掌握设计的原理。 二、 试件设计: (1)试件设计的依据 根据梁正截面受压区相对高度ξ和界限受压区相对高度b ξ的比较可以判断出受弯构件的类型:当b ξξ≤时,为适筋梁;当b ξξ>时,为超筋梁。界限受压区相对高度 b ξ可按下式计算: b y s 0.8 10.0033f E ξ= + 在设计时,如果考虑配筋率,则需要确保1αρρξ≤=c b b y f f 其中在进行受弯试件梁设计时, y f 、s E 分别取《混凝土结构设计规范》规定的 钢筋受拉强度标准值和弹性模量;进行受弯试件梁加载设计时,y f 、s E 分别取钢筋试件试验得到钢筋受拉屈服强度标准值和弹性模量。 同时,为了防止出现少筋破坏,需要控制梁受拉钢筋配筋率ρ大于适筋构件的最小配筋率min ρ,其中min ρ可按下式计算: t min y 0.45 f f ρ= (2)试件的主要参数 ①试件尺寸(矩形截面):b ×h ×l =180×250×2200mm ; ②混凝土强度等级:C35; ③纵向受拉钢筋的种类:HRB400; ④箍筋的种类:HPB300(纯弯段无箍筋); ⑤纵向钢筋混凝土保护层厚度:25mm ; 综上所述,试件的配筋情况见图3和表1:

图3 梁受弯实验试件配筋 表1 试件 编号 试件特征 配筋情况 预估荷载P (kN) ① ② ③ P cr P y P u MLA 适筋梁 416 2φ10 φ8@50( 2) 32.729 147.266 163.629 说明:预估荷载按照《混凝土结构设计规范》给定的材料强度标准值计算,未计试件梁和分配梁的自重。 三、 试验装置: 图1为本方案进行梁受弯性能试验采用的加载装置,加载设备为千斤顶。采用两点集中力加载,以便于在跨中形成纯弯段。并且由千斤顶及反力梁施加压力,分配梁分配荷载,压力传感器测定荷载值。 梁受弯性能试验中,采用三分点加载方案,取2200L mm =,100a mm =,700b mm =,600c mm =。 图2.a 为加载简图,此时千斤顶加力为P ,经过分配梁后,可视为两个大小为/2P 的集中荷载分别作用于图示位置。 图2.b 为荷载作用下的弯矩图。由此图可知,纯弯段的弯矩最大,0.35M P =. 图2.c 为荷载作用下的剪力图。 1—试验梁;2—滚动铰支座;3—固定铰支座;4—支墩;5—分配梁滚动铰支座; 6—分配梁滚动铰支座;7—集中力下的垫板;8—分配梁;9—反力梁及龙门架;10—千斤顶; 图1 梁受弯试验装置图

混凝土配合比试验设计方案

混凝土配合比试验设计方案

混凝土配合比设计试验报告 一、配合比设计理论依据 1、《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10 2、《广州白云国际机场迁建工程——场道道面工程补充施工技术要求》 3、《水泥胶砂强度检测方法(ISO)法》GBT17671—1999 4、《公路集料试验规程》JTJ058—2000 5、《水泥混凝土路面施工及验收规范》GB97—87 6、《公路工程水泥混凝土试验规程》JTJ053—94 7、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000 J64—2000 8、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175 9、《混凝土外加剂一等品规定指标》(GB8076-1997) 10、《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119-88) 二、道面混凝土设计要求如下: 2.1、强度:28天抗折强度5.0Mpa; 2.2、和易性要求:维勃稠度20-40s,或塌落度小于10mm; 2.3、耐久性要求:水泥用量不少于300Kg/m3,也不宜大于330Kg/m3; 水灰比不宜大于0.44; 2.4、水泥混凝土所用原材料应符合《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10中的有关要求外,尚应符合以下规定: 2.4.1水泥道面及道肩面层混凝土可采用标号为525的硅酸盐水泥。水泥中氧化镁含量不宜大于3%,碱含量不大于0.6%。水泥的其他质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的有关规定。

2.4.2砂宜采用细度模数为2.65~ 3.20的中粗河砂。砂的含泥量不得大于3%,含泥量超过规定时应冲洗。应委托有资格的试验单位,按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性,有碱活性的砂不得使用。 2.4.3碎石圆孔筛最大粒径为40mm。应委托有资格的试验单位,按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性,有碱活性的碎石不得使用。碎石应按圆孔筛5~20mm、20~40mm两级级配分别备料,两种碎石混合后的颗粒级配应符合下表要求: 项目技术要求 颗粒尺寸筛孔尺寸mm(圆孔筛)40 20 10 5 累积筛余(%)0~5 50~70 70~90 90~100 2.4.4水冲洗集料、拌和混凝土及混凝土养生可采用一般饮用水。使用河水、池水或其他水应符合下列要求:①水中不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质,如油、糖、酸、碱、盐等;②硫酸盐含量(按SO2-1计)不超过2.7mg/cm3;③pH值大于4;含盐总量不得超过5mg/cm3。 2.4.5外加剂水泥混凝土中需要掺用外加剂时,必须根据工程要求,通过试验选定外加剂的种类和用量。外加剂的质量应符合《混凝土外加剂一等品规定指标》(GB8076-1997)的规定要求,其使用应符合《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119-88)的规定要求。不得使用pH值大于8的碱性外加剂。施工过程中应严格控制外加剂剂量,现场有专人配制。 三、确定原材料 我们根据招标文件、投标书、与业主签订的施工合同及施工图纸的要求确定使用下列材料:

五层电梯模型试验系统的硬件设计毕业论文

五层电梯模型试验系统的硬件设计毕业论文 目录 引言 (1) 第一章概述 (2) 1.1电梯的发展概况 (2) 1.2电梯的发展趋势 (3) 1.3课题来源及意义 (4) 1.4本文主要工作 (5) 第二章电梯模型的组成及工作原理 (6) 2.1系统组成 (6) 2.1.1 信号综合及显示电路 (6) 2.1.2 轿箱控制系统 (7) 2.1.3 门控电路 (7) 2.2工作原理 (8) 第三章电梯模型的电气系统硬件设计 (9) 3.1信号综合及显示电路 (9) 3.1.1 呼叫电路 (9) 3.1.2 检测电路 (10) 3.1.3 显示电路 (12) 3.2轿箱控制系统 (14) 3.1.1 主电路及保护电路设计 (14) 3.2.2 驱动电路设计 (16) 3.2.3 保护电路设计 (18)

3.2.4 控制电路设计 (20) 3.3门控电路 (27) 3.3.1 门控及驱动电路 (27) 3.3.2 门控控制电路设计 (30) 3.4稳压电源电路的设计 (34) 第四章电梯模型的结构设计 (37) 4.1总体结构的设计 (37) 4.2曳引系统设计 (39) 4.3门控系统 (40) 第五章结论和展望 (41) 5.1本文工作总结 (41) 5.2展望 (42) 参考文献 (43) 附录硬件原理图 (45) A1呼叫系统电路原理图 (45) A2楼层检测电路原理图 (46) A3信息显示电路原理图 (47) A480C196KC单片机部分 (48) A5轿厢控制系统——主电路及驱动电路原理图 (49) A6门控系统控制电路原理图 (50) 谢辞 (52)

等强度梁应变测定实验桥路变换接线实验

等强度梁应变测定实验桥路变换接线实验 一、实验目的 1.了解用电阻应变片测量应变的原理; 2.进行电阻应变仪的操作练习,熟悉用半桥接线法和全桥接线法测量应变; 3.熟悉测量电桥的应用,掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法。 4.测量等强度梁的主应力。 二、实验仪器和设备 1.TS3860型静态数字应变仪一台; 2.多功能组合实验装置一台; 3.等强度实验梁一根; 4.温度补偿块一块。 三、实验原理和方法 桥路变换接线实验是在等强度实验梁上进行。它是由旋转支架、等强度梁、砝码等组成。等强度梁材料为高强度铝合金,弹性模量E =70GN/m 2。在梁的上、下表面沿轴向各粘贴两个应变片,如图4-1所示。 mm 厚度:5mm 图4-1 等强度实验梁 在图4-2的测量电桥中,若在四个桥臂上接入规格相同的电阻应变片,它们的电阻值为R ,灵敏系数为K 。当构件变形后,各桥臂电阻的变化分别为ΔR 1、、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4,它们所感受的应变相应为ε1、ε2、ε3、ε4,则BD 端的输出电压由式(4-1)给出 R R R R R R R R U U 4321AC BD (4?+?-?-?= k AC 4321AC 4 )(4εεεεεK U K U =+--=(4-1) 由此可得应变仪的读数应变,按式(4-1)为 εD =ε1+ε2+ε3+ε4 在实验中采用了六种不同的接线方式,但其读数应变与被测点应变间的关系均可按上 式进行分析。 四、实验步骤 1.单臂测量 采用半桥接线法,测量等强度梁上四个应变片的应变值。将等强度梁上每一个应变片分别接在应变仪不同通道的接线柱A 、B 上,补偿块上的温度补偿应变片接在应变仪的接线柱

混凝土排水管道闭水试验专项方案

闭水试验报验申请表

检验批一般项目计数检验记录表 记录人:年月日

永寿县发展路市政工程雨水管道工程 闭 水 试 验 方 案 陕西武功建筑工程总公司 永寿县发展路项目部 2017年7月10日

目录 一、工程概况 (2) 二、主要材料及设备要求 (2) 三、闭水试验应具备的条件 (2) 四、闭水试验程序 (2) 五、闭水试验的方法 (3) 六、渗水量的计算 (3) 七、验收 (4) 九、安全 (4) 十、施工注意事项 (5)

雨、污水管道工程闭水试验方案 一、工程概况 1.编制依据 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008 《发展路雨污水工程》施工图 《给排水工程施工手册》 2.本工程位于永寿县商流汽配工业园区内,道路西起永兴路,东至白坊路。道路全长309.885米,设计车速为40km/h,属新建城市次干路,沥青混凝土路面,规划道路红线宽度为24米=4.5米人行道+15米行车道+4.5米人行道。道路北侧共敷设DN200给水管道307米,电力管沟280,米;道路南侧共敷设DN600雨水管线312米,DN800雨水管23米;DN300雨水过街管156米,DN400污水管道294米挖深最深处 3.55米。 二、主要材料及设备要求 梯子1 部,用于检查井段的水位下降情况; 铁桶1 只(带度量衡的),主要用于补水用; 潜水泵,设备功率1.5KW,2 台(套),配备胶管¢100 50 米,主要用于闭水试验 期间抽水用; 试验用水若干。 三、闭水试验应具备的条件 管道闭水试验时,试验管段应具备下列条件: (1)管道及检查井外观质量已检查合格; (2)管道还土且沟槽无积水; (3)全部预留孔洞应封堵不得漏水; (4)管道两端堵板承载力经核算并大于水压力;除预留进出水管外,应封堵坚固不得漏水。 (5)现场三通一平工作已完成,并设置了排水沟。 (6)、各种设备已购置,材料已备齐,并已加工和配套完成。 (7)、试验井段井口脚手架已搭设完毕,并符合安全规定。

共翼型舵水动力特性的模型试验与数值模拟

第39卷第4期 2018年4月哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报JournalofHarbinEngineeringUniversityVol.39№.4Apr.2018 共翼型舵水动力特性的模型试验与数值模拟 刘志华,熊鹰,叶青 (海军工程大学舰船与海洋学院,湖北武汉430033) 摘 要:国际上新型潜艇的尾操纵面设计,采用了将前部稳定翼和后部转动舵组合成完整翼型剖面的共翼型布局 方式。为了研究这种共翼型舵与常规舵在水动力性能上的差异,运用模型试验和数值计算模拟方法,对共翼型舵 和常规非共翼型舵的水动力和流场进行了对比研究与分析。结果表明:共翼型舵在小舵角工况时能够保持舵翼结 合部流线的光顺,舵角5°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力增加了65.3%;但在大舵角工况,共翼型舵叶背容 易发生流动分离形成分离涡,导致升力性能变差,舵角25°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力减小了9.2%。 在小舵角时,共翼型舵尾流区的流场湍动能较低,流动稳定性更好。 关键词:共翼型舵;水动力测量试验;数值模拟;舵升力;翼升力;舵尾流;分离涡;湍动能;尾操纵面;舵角DOI :10.11990/jheu.201707077 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20180129.1733.016.html 中图分类号:U661.1 文献标志码:A 文章编号:1006-7043(2018)04-0658-06 Model experiment and numerical simulation of the hydrodynamic performance of a conformal rudder LIUZhihua,XIONGYing,YEQing (CollegeofShipandOcean,NavalUniversityofEngineering,WuHan430033,China)Abstract :Inthedesignonthefirmmaneuverablesurfaceofanewinternationalsubmarine,aconformallayoutthatintegratesthefrontstablewingandtherearrotationruddertoformacompletewing-shapeprofilewasapplied.Tostudythedifferenceinthehydrodynamicperformancebetweentheconformalrudderandtheconventionalrudder,modeltestsandnumericalsimulationswereconductedalongwithhydrodynamicandflowfieldanalyses.Theresultsshowthattheconformalruddercouldmaintainthesmoothnessofthestreamlineattheconnectionwithrudderwingatasmallrudderangle.Atarudderangleof5°,thetotalliftforceoftheconformalrudderwas65.3%greaterthanthatoftheconventionalnon-conformalrudder;whereasatlargerudderangles,thedetachedvortexwaseasilydroppedfromthebackoftheconformalrudderandtheliftperformancedeteriorated.Atarudderangleof25°,thetotalliftforceoftheconformalrudderwas9.2%smallerthanthatoftheconventionalnon-conformalrudder.Theresultindicatesthattheturbulentkineticenergyinthewakezoneoftheconformalrudderislowandflowstabilityishighatsmallrudderangles.Keywords :conformalrudder;hydrodynamicstest;numericalsimulation;rudderlift;winglife;rudderwake;de-tachedvortex;turbulentkineticenergy;sternmaneuverablesurface;rudderangle 收稿日期:2017-07-17.网络出版日期:2018-01-30. 基金项目:国家自然科学基金项目(51209213);装备发展部共用技 术预研基金项目(6140241010101);海军工程大学自主立 项(425517K227). 作者简介:刘志华(1981-),男,副教授; 熊鹰(1958-),男,教授,博士生导师.通信作者:刘志华,E-mail:liuzhihua99111@aliyun.com. 潜艇在水下航行时,要实现水平面上的航行方 向调整和垂直面上的航行深度调整,主要是通过操 纵艉舵、围壳舵(或者是艏舵)来完成的。打舵时, 舵上产生的水动力作用在潜艇艇体上,使潜艇产生 相应的运动变化和航行状态的调整,因此舵的水动力性能对潜艇的操纵性表现有直接的影响。舵的外形及水动力优化是船舶操纵性研究领域的热点问题[1-4],而对于潜艇操纵面的优化设计,研究者和设计师在开展传统的艉部十子型舵水动力性能优化的基础上[5-6],提出了X型舵、H型舵、木字舵等多种尾操纵面的样式和分离式操舵方法[7-10]。由于潜艇在水下运动时,要兼顾航行的稳定性和机动性,所以国内外多型潜艇艉操纵面采用了稳定翼加转动舵的组合形式,前部的稳定翼与艇体固连,在提高潜艇万方数据

混凝土湿喷工艺性试验方案

隧道初支湿喷混凝土工艺性试验方案 1.编制依据及编制范围 1.1编制依据 1)新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程CGZQSG3标段合同文件及投标文件。 2)新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程《指导性施工组织设计》3)《高速铁路设计规范(试行)》(TB10621-2009)及局部修订(铁建设【2010】257号) 4)《铁路设计规范》(TB10003-2005)及局部修订((铁建设【2008】147号、铁建设【2009】22号、铁建设【2009】62号、铁建设【2010】257号)5)《高速铁路隧道施工技术指南》(铁建设【2010】241号) 6)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001) 7)《中空锚杆技术条件》(TB/T3209-2008) 8)《铁路隧道防水材料暂行技术条件》(科技基【2008】21号) 9)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) 10)《铁路混凝土施工技术指南》(铁建设【2010】241号) 11)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010) 12)《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007) 13)《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010) 14)《中国铁路总公司关于新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段初步设计的批复》(铁总办函【2013】-568号) 1.2编制目的 通过混凝土湿喷试验段施工,我们将确定主要施工参数及相关工艺: 1)验证喷射混凝土性能参数,包括;强度和塌落度。 2)验证喷射施工的各项工艺参数,包括;风压、喷射距离、喷射角度、喷射厚度、操作方法和回弹率。 3)验证设备之间的匹配性,设备与原材料、拌合物的复符合性。 1.3编制范围 新建成贵铁路乐山至贵阳段CGZQSG-3标帽子山隧道初期支护湿喷混凝土工

等强度梁试验

一、实验目的 1、认识和熟悉等强度梁的概念和力学特点。 2、测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变,验证等强度梁各横截面上应变 (应力)相等。 3、通过自己设计实验方案,寻找试验需要的仪器设备,增强自己的试验设计和动手能力。 二、实验设备 1、微机控制电子万能试验机。 2、静态电阻应变仪。 3、游标卡尺、钢尺。 三、实验原理 为了使各个截面的弯曲应力相同,则应随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸, 以保持相同强度的梁,这种梁称为等强度梁。其原理为:等强度梁如图所示,悬臂上加一外载荷F ,距加载点x 处的截面的力矩M=Fx,相应断面上的最大应力为 I Fxh 2/=σ 123bh I = 故23612 2/bh Fx bh Fxh ==σ 其中,F 为悬臂端上的外荷载,x 为应变片重点距离加载点的距离,b 为试件的宽度,h 为试件的厚度,I 为截面惯性矩。 所谓的等强度,就是指各个断面在力的作用下应力相等,即σ不变,显然,当梁的厚度h 不变时,梁的宽度必须随x 的变化而不停的变化。

根据εσE =,等强度梁应力相等就相应的转变为应变相等。梁的弹性模量E=200Gpa ,μ=0.28。 2 6Ebh Fx E = = σ ε 本次试验通过静态应变仪测量各个测点的应变的大小验证梁为等强度梁。在梁的正反面对称布置了8个应变片。力的加载通过电子万能试验机施加。试验装置见下图: 四、实验步骤 1、试件准备。按照黏贴应变片和等强度梁试验的要求,黏贴好应变片。接着测量试件尺寸,以及各个测点到加载点的距离。 2、接通应变仪电源,将等强度梁上所测各点的应变片和温度补偿片按1/4桥接线法接通应变仪, 并调整好所用仪器设备。 3、试验加载。编制试验方案,开始试验,记录相应的应变数据。 5、完成全部试验后,卸除荷载,关闭仪器设备电源。整理实验现场。 五、实验数据记录与处理 表1:原始尺寸表格(mm ) b1 b2 b3 b4(mm ) h=11.68 E=200GPa 14.40 14.40 20.34 18.347 29.04 29.04 39.82 39.83 14.42 20.36 29.02 39.86 14.38 20.34 29.06 39.82 X1=X5=40.04 X2=X6=100.04 X3=X7=160.04 X4=X8=220.04 表2:试验测量应变数据

数值模拟方法与实验方法对比

数值模拟方法与实验方法对比 摘要:科学研究与解决工程问题的基础在于物理实验与实物观测,但是采用实 物模型进行物理实验的研究周期长、投入大,有时甚至无法在实物上进行,如对 天体物理的研究。而现代科学研究方法的核心则是通过观测或实验建立研究对象 的数学模型,基于数学模型进行研究与分析。在数学模型上进行的数值模拟研究 具有研究周期短、安全、投入少等优点,已经成为现代科研不可或缺的工具。 关键词:科学研究;实验;数值模拟 1 数值模拟方法介绍 数值模拟实际上可以理解为用计算机来做实验,其可以形象地再现实验情景,与做实验并无太大区别。数值模拟方法的应用对象分为三个层次: (1)宏观层次:常见的工程建筑、制造设备、零件等; (2)界观层次:材料的微观组织与性能,如金属材料的晶粒度影响其屈服 强度; (3)微观层次:基本物理现象与机理,如金属材料凝固时的结晶与晶粒生 长过程。 宏观与界观层次的数值模拟方法包括:有限差分方法(FiniteDifferenceMethod,FDM)、有限单元法(FiniteElementMethod,FEM)、边界单元 方法(Boundary Element Method,BEM)、有限体积方法(Finite Volume Method,FVM)、无网格方法(Mesh less Method)。 微观层次的数值模拟方法包括:第一原理法(First Principle Simulation)、元胞 自动机方法(Cellular Automata)、蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method )、分子动力学方法(Molecular Dynamics),分为经典方法、嵌入原子模型(Embedded Atom Model)、从头计算(Ab initio calculation)的方法。 虽然在工程技术领域内能使用的数值模拟方法有很多种,但是就其实用性和 广泛性而言,有限单元法是最为突出的。有限单元法的基本原理是将一个连续的 求解域分割成有限个单元,用未知参数方程表征单元的特性,然后将各个单元的 特征方程组合成大型代数方程组,通过求解方程组得到结点上的未知参数,获取 结构内力等需要考察的输出结果。它能很好的适应复杂的几何形状、复杂的材料 特性和复杂的边界条件,加之成熟的大型软件系统支持(比如ANSYS、MARC、NASTRAN),有限元法成为一种应用广泛的数值计算方法。 2 实验方法介绍 科学实验,是人们为实现预定目的,在人工控制条件下,通过干预和控制科 研对象而观察和探索其有关规律和机制的一种研究方法。它是人类获得知识、检 验知识的一种实践形式。 2.1 实验方法的特点 科学实验之所以能优于自然观察而受到人们广泛重视,这是和科学实验本身 的特点密切相关的。 (1)科学实验具有纯化观察对象的条件的作用。 科学实验中,人们可以利用各种实验手段,对研究对象进行各种的人工变革 和控制,使其摆脱各种偶然因素的干扰,这样被研究对象的特性就能以纯粹的本 来面目而暴露出来,人们就能获得被研究对象在自然状态下难以被观察到的特性。

等强度梁应变测定实验

等强度梁应变测定实验 SQ1001804A004 李扬 一.实验目的 1. 熟练掌握电阻应变片测量应变的原理; 2. 熟练掌握本型号电阻应变仪的使用,掌握多点测量方法; 3. 测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变,验证等强度梁各横截面上应变(应力) 相等。 二.实验仪器和设备 1. YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪; 2. 等强度梁实验装置一台; 3. 温度补偿块一块。 三.实验原理和方法 等强度梁实验装置如图1所示,图中1为等强度梁座体,2为等强度梁,3为等强度梁上下表面粘贴的四片应变片,4为加载砝码(有5个砝码,每个200克),5为水平调节螺钉,6为水平仪,7为磁性表座和百分表。等强度梁的变形由砝码4加载产生。等强度梁材料为高强度铝合金,其弹性模 量272m G N E =。等强度梁尺寸见图2。 图1 图2 等强度梁表面应力计算公式为 ()() x W x M =σ , ()()62h x b x W = 四.实验步骤

1.采用多点单臂半桥接线法,将等强度梁上四个应变片分别接在应变仪背面1~ 4 通道的接线柱A 、B 上,补偿块上的应变片接在接线柱B 、C 上(见图3)。 2.载荷为零时,按顺序将应变仪每个通道的初始显示应变置零,然后按每级200克逐级加载至1000克,记录各级载荷作用下的读数应变。 3. 反复做三遍。 电桥多点接线原理 应变仪上多点测量接法 图3 五.实验结果处理 1.以表格形式处理实验结果,根据实验数据计算各测点1000g 载荷作用下的实验 应力值,并计算出理论应力值;计算实验应力值与理论应力值的相对误差。 2.比较实验值与理论值,理论上等强度梁各横截面上应变(应力)应相等。 3.计算任意一片应变片测量的线性度和重复性。 实验数据记录和结果处理参考表 相对误差指: %100理论应变值 理论应变值 实验应变值 表1

数值模拟实验一

数值模型模拟实验报告 实验名称:地震记录数值模拟的褶积模型法实验学院:地球物理学院 学号:2010050603xx 教师:熊高军 姓名:Blackheart--Mike 日期:2010.6.13

实验一 一、实验题目 地震记录数值模拟的褶积模型法 二、实验目的 掌握褶积模型基本理论、实现方法与程序编制,由褶积模型初步分析地震信号的分辨率问题。 三、原理公式 1、褶积原理

地震勘探的震源往往是带宽很宽的脉冲,在地下传播、反射、绕射到测线,传播经过中高频衰减,能量被吸收。吸收过程可以看成滤波的过程,滤波可以用褶积完成。在滤波中,反射系数与震源强弱关联,吸收作用与子波关联。最简单的地震记录数值模拟,可以看成反射系数与子波的褶积。通常,反射系数是脉冲,子波取雷克子波。 (1)雷克子波 (2)反射系数: (3)褶积公式: 数值模拟地震记录trace(t): trace(t) =rflct(t)wave(t) 反射系数的参数由z变成了t,怎么实现?在简单水平层介质,分垂直和非垂直入射两种实现,分别如图1和图2所示。 1)垂直入射:

2)非垂直入射: 2、褶积方法 (1)离散化(数值化) 计算机数值模拟要求首先必须针对连续信号离散化处理。反射系数在空间模型中存在,不同深度反射系数不同,是深度的函数。子波是在时间记录上一延续定时间的信号,是时间的概念。在离散化时,通过深度采样完成反射系数的离散化,通过时间采样完成子波的离散化。如果记录是Trace(t),则记录是时间的函数,以时间采样离散化。时间采样间距以 t表示,深度采样间距以 z表示。在做多道的数值模拟时,还有横向x的概念,横向采样间隔以 x表示。离散化的实现:t=It× t;x=Ix× x;z=Iz× z或:It=t/ t; Ix=x/ x; Iz=z/ z (2)离散序列的褶积

碾压混凝土配合比设计试验

碾压混凝土实验室配合比设计试验 1 试验目的 测定碾压混凝土配合比设计试验所用原材料的物理力学性能指标,然后进行碾压混凝土实验室的配合比设计。 2 试验方案 本试验根据配合比设计所需的技术资料,首先对选定的材料进行物理力学性能指标的测定试验,再依据配合比设计规程及原则来进行配合比的设计,对于碾压混凝土,设计时主要考虑其三大参数的要求。本试验流程图如图2.1所示。

图2.1 试验流程图 3 试验方法 3.1 原材料的物理力学性能试验 本试验配合比设计所用的原材料主要有:水泥、粉煤灰、石灰、粗细集料、

水及外加剂等。 3.1.1水泥试验 水泥试验主要包括:水泥细度试验、水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验、水泥体积安定性试验、水泥胶砂强度试验等。 水泥细度试验采用手工干筛法来检验水泥细度;水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验及水泥体积安定性试验(雷氏夹法)按GB/T 1346-1989《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》,用沸煮法,对该水泥进行了安定性试验;水泥胶砂强度试验通过ISO法来测定水泥的强度等级。 通过试验,得到本试验所用水泥的物理性能见表1.1。 表1.1 水泥的物理性能表 水泥品种 初凝 (h:min) 终凝 (h:min) 安定性 (mm) 筛余量 (%) 标准稠 度(%) 抗压 (Mpa) 抗折 (Mpa) 3d 28d 3d 28d P.C32.5R 2.1 3.1.2 粉煤灰试验 根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596—91以及国家标准GB175—1999,GB1344—1999,GB12958—1999中的规定,需对粉煤灰的细度、密度、凝结时间、体积安定性和强度及强度等级等主要技术性质经行测定。 通过试验,该粉煤灰的物理性能见表1.2。 表1.2 粉煤灰的物理性能表 粉煤灰等级 密度 (g/cm3) 堆积密度 (g/cm3) 细度 (%) 比表面积 (g/cm2) 需水量 (%) 28d抗压 强度比 (%) Ⅱ级 2.302 26 3.1.3集料试验 集料试验主要包括测定砂、石的近似密度试验、砂、石的堆积密度试验、砂、石的空隙率计算和砂、石的筛分析试验等。 通过试验,测得所用砂子、石子的物理性能见表1.3、表1.4。 表1.3 砂子的物理性能表

混凝实验报告

混凝实验报告/正交设计 一、实验目的 1、通过实验,观察混凝现象,加深对混凝理论的理解。 2、选择和确定最佳混凝工艺条件。 二、实验原理 天然水中存在大量胶体颗粒,使原水产生浑浊度。我们进行水质处理的根本任务之一,则正是为了降低或消除水的浑浊度。 水中的胶体颗粒,主要是带负电的粘土颗粒。胶体间静电斥力、胶粒的布朗运动以及胶粒表面水化作用的存在,使得它具有分散稳定性。混凝剂的加入,破坏了胶体的散稳定性,使胶粒脱稳。同时,混凝剂也起吸附架桥作用,使脱稳后的细小胶体颗粒,在一定的水力条件下,凝聚成较大的絮状体(矾花)。由于矾花易于下沉,因此也就易于将其从水中分离出去,而使水得以澄清。 由于原水水质复杂,影响因素多,故在混凝过程中,对于混凝剂品种的选用和最佳投药量的决定,必需依靠原水和混凝实验来决定。混凝实验的目的即在于利用少量原水、少量药剂。 三、实验仪器及设备 1. 1000 ml烧杯1只 2. 500 ml矿泉水瓶6只 3. 100 ml烧杯2只 4. 5 ml移液管1只 5. 400 ml烧杯2只 6. 5ml量筒1台

7. 吸耳球1个 8. 温度计(0-50℃)1只 9. 100 ml量筒1个 10. 10 ml;量筒1只 四、实验试剂 本实验用三氯化铁作混凝剂,配制浓度2g/L,800ml;以阴型聚丙烯酰胺为助凝剂,配制浓度0.05g/L,500 ml。三氯化铁用量2g,阴离子聚丙烯酰胺用量 0.0250 g 五、实验步骤 (一)配置药品 1、用台秤称取2g三氯化铁,溶解,配置1000 ml,三氯化铁配制浓度2 g/L;用电子天平称取0.05g阴离子聚丙烯酰胺,溶解,配置1000 ml,阴型聚丙烯酰胺配制浓度0.05 g/L。 2、测定原水特征。 (二)混凝剂最小投加量的确定 1、取6个500 ml瓶子,分别取400 ml原水。 2、分别向烧杯中加入氯化铁,每次加入1.0 ml,同时进行搅拌,直至出现矾花,在表1中记录投加量和矾花描述。 3、停止搅拌,静止10min。 4、根据矾花描述确定最小投加量A。 (三)混凝剂的最佳投加量的选择 1、用6个500 ml瓶子,分别取400 ml原水。 2、将混凝剂按不同投量(按4/6A~9/6A的量)分别加入到400 ml原水样中,利

地下水渗流模型实验系统设计

地下水渗流模型实验系统设计 发表时间:2015-11-09T11:24:49.470Z 来源:《工程建设标准化》2015年7月供稿作者:张清林耿冬青 [导读] 中国建筑股份有限公司技术中心随着城市建设进程的加快,城区内的建筑高度越来越大,基坑也越来越深。 张清林耿冬青 (中国建筑股份有限公司技术中心地下工程研究所,北京,顺义区,101300) 【摘要】为了观察水在土中的渗透过程,模拟工程降水、边坡工程施工过程中出现的地下水渗透破坏,设计了一套能进行多种渗透情况的演示和模拟实验地下水渗流模型实验系统。介绍了地下水渗流模型实验系统的组成结构,以及它所能进行的模型试验。可为工程降水及边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。 【关键词】渗透;模型试验;传感器 1 前言 目前,随着城市建设进程的加快,城区内的建筑高度越来越大,基坑也越来越深,在开挖较深、地表有沉降有严格要求的基坑时,通常会采取坑内降水、坑外止水的措施,这样在坑内外就形成了一个水头差,当水头差达到一定程度且止水结构失效时,就会发生土体的渗透破坏。造成基坑失稳、堤坝塌方等工程事故 [1~5]。不仅影响施工进度,更有甚者会造成人员伤亡。如何评价基坑及边坡发生渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。 在基坑工程中,由于常采用帷幕来降低发生渗透破坏的可能性,井点降水过程中坑底水位不断下降,以及水源补给条件的多样性,都会造成基坑工程中渗流场的分布有很大的不确定性、复杂性。本文提出的地下水渗流模型实验系统能对基坑土体在降水、回灌,以及不同工况下的边坡工程进行渗流模拟,通过压力传感器测得孔隙水压力,计算压力水头,分析其渗流场,评价其稳定性。为基坑工程降水及边坡工程的渗透稳定等研究提供实验室数据和基础参数。 2 地下水渗流模型实验系统组成 整个设备由主要渗流装置、供水系统、排水系统、降雨模拟系统、计算机监控系统共五大系统及角钢支座组成。 主要渗流装置是完成各种模型试验的主要设备,由有机玻璃水槽做成,厚1.5cm ,玻璃水槽尺寸为L×B×H=2.6m×1.4m×1.2m,长边方向两端面布置直径2cm的小孔,作为渗流时补给水源及排水用;隔板用来区分不同的功能区:槽首供水区,尺寸 L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m;槽中渗流区,尺寸L×B×H=2.0m×1.4m×1.2m;槽尾排水区,尺寸L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m。 供水区与渗流区之间,以及渗流区与排水区之间加透水活动传力柱顶托,以防装样后渗流区两端变形;传力柱布局及结构见图1。传力柱在实验后可以拆卸。传力柱外侧直径8cm,壁厚5mm,长29.9cm;侧壁开口宽度为1cm。材质为有机玻璃。监测井包括抽水井和回灌井,监测井可以根据实验目的自由设计其结构和安放位置,采用PVC管制成;内径2cm,外径2.5cm,管壁厚2.5mm,井长度120cm,网眼密度:3眼/cm2,网眼直径:3mm,在使用时需用纱网将监测井包裹防止砂粒进入监测井,以防止发生堵塞。 供水系统是补给土体进行渗透试验用水的设备,其通过可以调节高度的支架及设置在储水箱的排水孔来保证进行渗透试验所需的水源。供水箱可在带螺纹的升降杆作用下上下移动,用以调节渗流槽内的压力水头,供水箱下方有与渗流槽相连的软管,中间用阀门控制供水量大小。 图2 主要渗流装置图 排水系统是各种地下水相关试验过程中进行排水的装置,包括排水管,阀门等。 降雨模拟系统是用来模拟工程场地受降水影响时的淋雨装置,由喷淋器、供水管路、供水泵组成。淋喷器用硬塑料管做成,均布着直径为3mm的小孔,通过供水泵和阀门来调节降水量的大小。 计算机监控系统是本实验装置的数据采集系统,其通过设置在不同位置处的传感器和百分表,来测量土体在渗流作用下的侧向压应力的变化、孔隙水压力的变化以及土体表面的沉降。 角钢支座能防止因水土压力导致玻璃水槽发生变形,起固定的作用。从槽底部向上,分别在高度为30cm、60cm、90cm处,加水平角钢围栏固定槽体周边四个侧壁。槽体底部的托底角钢从渗流区一端开始布设,相邻两个角钢横梁相距40cm。角钢厚度为5mm,宽度5cm。角钢强度须要能够承载槽中的荷载,确保渗流装置不发生明显变形而影响实验精度。 3 渗流模型实验系统功能设计 本地下水渗流模型实验系统可通过不同设计完成如下实验功能: 3.1 模拟降水及回灌引起的土体沉降 本渗流模型实验系统能够模拟工程场地受施工降水及自然降水影响地基土体的沉降,模拟工程场地土体由于回灌作用产生的变形回弹

加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟

第25卷第2期2019年4月 (自然科学版) JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) Vol.25No.2 Apr.2019 DOI:10.12066/j.issn.1007-2861.1928 加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟 高俊丽,李厚伟,曹威 (上海大学土木工程系,上海200444) 摘要:针对填埋场沿土工膜与土工布界面易出现滑移失稳的问题,设计了加肋土工膜衬垫系统的室内模型试验.根据正交试验原理,考虑加肋土工膜的加肋形状、加肋高度和加肋间研究了10种试验工况下的衬垫系统沉降.在试验基础上,采用基于离散元理论的颗粒流软件PFC2D进行数值模拟.试验结果表明,加肋间距为175~400mm、肋块高度为4.5~ 6.0mm时存在最优值.数值模拟结果表明,PFC数值模拟能较好地拟合室内模型试验的荷 载-沉降曲线,得出加肋土工膜衬垫系统附近砂土颗粒运行情况和应力变化情况,揭示模型内部颗粒的运动轨迹和加肋土工膜受力机理. 关键词:加肋土工膜;室内模型试验;颗粒流 中图分类号:TU531.7文献标志码:A文章编号:1007-2861(2019)02-0317-11 Experimental research and numerical simulation of interface between ribbed geomembrane and geotextile GAO Junli,LI Houwei,CAO Wei (Department of Civil Engineering,Shanghai University,Shanghai200444,China) Abstract:To study the e?ect of ribbed geomembrane on stability of a land?ll liner system, an indoor model test of the ribbed geomembrane liner system is designed.According to the principle of orthogonal test,considering shape,height and space of the rib,ten test cases are designed to study the settlement of the liner system.Analysis results show that optimal values exist.The optimal rib space is between175mm and400mm,and the optimal rib height is between4.5mm and6.0mm.On this basis,numerical simulation of the model test is carried out using the particle?ow software PFC2D.It has been shown that the PFC simulation can well?t the indoor load-settlement model.The sandy soil particles operation and stress change neared ribbed geomembrane can be obtained.The track and force mechanism of the internal particle in the model are revealed. Key words:ribbed geomembrane;indoor model test;particle?ow code 垃圾填埋场中衬垫系统一般由黏性土和土工合成材料(如土工膜、土工布等)组成.由于土工合成材料间的界面剪切强度往往小于上覆垃圾和土工合成材料界面的剪切强度,填埋场 收稿日期:2017-04-25 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40972192) 通信作者:高俊丽(1978—),女,副教授,博士,研究方向为新型土工合成材料在填埋场的应用. E-mail:susan jl@sta?https://www.wendangku.net/doc/ed10566068.html,

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