基于薄片有限元-无限元耦合模型的地铁列车振动环境影响分析 被引量：15

1

作者 马龙祥 刘维宁 +1 位作者 蒋雅君 晏启祥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期111-117,共7页

鉴于地铁运营引发隧道及地层沿线路纵向的振动水平及特性不甚明确,应用薄片有限元-无限元耦合模型对地铁列车运营引发隧道基底、隧道壁及地表在垂直于线路的水平方向、铅垂方向及线路纵向三个方向上的振动响应进行高精度分析及比较。分... 鉴于地铁运营引发隧道及地层沿线路纵向的振动水平及特性不甚明确,应用薄片有限元-无限元耦合模型对地铁列车运营引发隧道基底、隧道壁及地表在垂直于线路的水平方向、铅垂方向及线路纵向三个方向上的振动响应进行高精度分析及比较。分析结果表明:(1)地铁列车运营引发横向、垂向及纵向三个方向6 Hz以下的低频振动在地表均衰减得极其缓慢,且地表三个方向的振动速度、加速度响应具有相似的频率成分;(2)列车运营引起隧道壁的纵向振动响应在1~100 Hz频段内较小,在该频段内的大部分频率点处,其响应甚至小于地表的纵向振动响应;(3)在隧道基底及隧道壁,由列车运营引发的纵向振动响应在1~100 Hz频段以内显著小于由其引发的垂向振动响应,但在地表,由列车运营引发的纵向振动响应具有同横向、垂向响应相当的量值。 展开更多

关键词 地铁振动 环境响应 纵向振动响应 数值模拟 薄片有限元-无限元耦合模型

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分区界面元-有限元-无限元混合模型 被引量：6

2

作者 章青 周资斌 卓家寿 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期8-12,共5页

利用界面元良好的相容性,引入过渡界面元的概念,实现了界面元与有限元二种数值计算方法的结合,并提出了一种界面元-有限元-无限元混合模型。这种混合模型既可以发挥界面元计算精度高、适用于不连续变形等优点,又能够充分利用有限元的计... 利用界面元良好的相容性,引入过渡界面元的概念,实现了界面元与有限元二种数值计算方法的结合,并提出了一种界面元-有限元-无限元混合模型。这种混合模型既可以发挥界面元计算精度高、适用于不连续变形等优点,又能够充分利用有限元的计算效率和无限元方便处理无限域介质的特点,较为和谐地解决了计算精度和计算效率的矛盾。数值算例表明,本文所建立的混合模型的有效性,揭示此类混合模型具有广阔的工程应用前景。 展开更多

关键词 刚体-弹簧元 界面应力元 有限元 无限元 混合模型 不连续介质力学

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地铁振动预测的周期性有限元-边界元耦合模型 被引量：13

3

作者 刘卫丰 刘维宁 +1 位作者 Gupta S Degrande G 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期480-485,共6页

针对地铁列车运行引起的隧道结构和自由场中的振动响应问题,提出了一个在频率-波数域内的三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型,此模型中隧道结构采用有限元法计算,自由场采用边界元法模拟。此模型采用Floquet变换,利用隧道和自由场... 针对地铁列车运行引起的隧道结构和自由场中的振动响应问题,提出了一个在频率-波数域内的三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型,此模型中隧道结构采用有限元法计算,自由场采用边界元法模拟。此模型采用Floquet变换,利用隧道和自由场在隧道轴线方向上的周期性,把无限长的隧道及自由场的网格划分限制在一个基本元内,这样使动力学数值计算的效率大大提高。利用此模型计算了在隧道底板上施加固定单位谐振荷载情况下隧道-自由场相互作用系统的动力响应,结果表明此模型可应用于地铁列车运行引起的隧道和自由场中的动力响应预测。 展开更多

关键词 地铁 有限元-边界元耦合模型 周期性 隧道-自由场相互作用

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饱和地基轴对称竖向振动有限元-无限元耦合解 被引量：1

4

作者 王国才 宋春雨 陈龙珠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期764-768,共5页

根据饱和土弹性波动方程和波的传播特性,建立了饱和地基轴对称竖向振动问题的一种有限元-无限元耦合解法并编制了计算程序;对可蜕化为单相弹性地基的气饱和土(干土)与渗透性很差的水饱和土地基,应用该方法计算了Lamb问题的地表竖向位移... 根据饱和土弹性波动方程和波的传播特性,建立了饱和地基轴对称竖向振动问题的一种有限元-无限元耦合解法并编制了计算程序;对可蜕化为单相弹性地基的气饱和土(干土)与渗透性很差的水饱和土地基,应用该方法计算了Lamb问题的地表竖向位移,其结果与既有单相弹性地基的理论解吻合良好.所提出方法可为求解层状饱和地基轴对称动力问题、研究饱和土中单桩复合地基动测技术等提供一种较为简便而可靠的分析手段. 展开更多

关键词 饱和地基 轴对称 竖向振动 有限元-无限元耦合解

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一种空间全匹配型无限映射单元 被引量：2

5

作者 熊辉 何益斌 邹银生 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期32-36,共5页

根据有限元与无限元的耦合方法,提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数.无需改变单元形状,采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题,概念上易于接受.对半无限弹性地基问题的沉降计算表明,... 根据有限元与无限元的耦合方法,提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数.无需改变单元形状,采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题,概念上易于接受.对半无限弹性地基问题的沉降计算表明,本文无限元法结果与解析结果有一致的逼近,同等精度要求下较纯有限元法有更高的计算效率;在静态有限元分析中应用该法能以较小的计算区域单元数目满足较高的精度,故具有一定的理论分析和实用价值. 展开更多

关键词 三维无限元 有限元-无限元耦合 映射形函数 单元匹配

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结构-地基系统静-动力联合分析模型 被引量：4

6

作者 王峥峥 高波 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期165-170,共6页

以有限区域模拟无限区域的动力计算必须考虑边界上波的传播效应,应不使波在边界上发生反射再返回到计算域中,并且应考虑初始静力场对其动力反应的影响。因此,基于无限元的静、动力特性提出静-动力统一无限元,通过算例验证无限元静-动力... 以有限区域模拟无限区域的动力计算必须考虑边界上波的传播效应,应不使波在边界上发生反射再返回到计算域中,并且应考虑初始静力场对其动力反应的影响。因此,基于无限元的静、动力特性提出静-动力统一无限元,通过算例验证无限元静-动力统一人工边界在静-动力联合分析模型中的精度和稳定性。结果表明:无限元静-动力统一人工边界在静力、动力及静-动力联合分析模型中具有很高的精度和良好的稳定性,突破了传统动力人工边界不能兼顾静力效应的局限。 展开更多

关键词 结构-地基系统 静-动力分析模型 无限元统一边界 有限元 人工边界

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一种基于快速BEM-FEM的声振耦合问题快速扫频方法 被引量：1

7

作者 王俊鹏 校金友 文立华 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第A01期160-164,共5页

结构的声振耦合问题普遍存在于航海、航天等工程领域,快速边界元-有限元耦合方法是求解此类问题的有效手段。分析结构的声振耦合问题,往往需要对其进行扫频计算,完全法扫频的计算量太大,而由于快速BEM矩阵的引入,已有的快速扫频方法并... 结构的声振耦合问题普遍存在于航海、航天等工程领域,快速边界元-有限元耦合方法是求解此类问题的有效手段。分析结构的声振耦合问题,往往需要对其进行扫频计算,完全法扫频的计算量太大,而由于快速BEM矩阵的引入,已有的快速扫频方法并不能很好地适用此类问题。本文基于以上事实,采用作者所在研究组提出的响应采样法,构造一种新型的投影空间,通过该空间对基于快速边界元-有限元的声振耦合系统进行模型降阶,发展一种适用于大规模声振耦合问题的快速扫频方法。最后通过两个典型算例验证了本文方法的正确性和性能,发现与完全法相比,快速扫频方法的计算量不足其十分之一,精度也能够稳定在1.0×10-5附近。 展开更多

关键词 振动与波 声振耦合 快速边界元-有限元 快速扫频 响应采样法 模型降阶

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桩土相互作用的砂箱模型试验及计算分析 被引量：6

8

作者 娄奕红 彭俊生 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期164-168,共5页

提出了用有限元 无界元耦合的方法计算大变形条件下桩 土耦合体系的应力和变形.在桩与土接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元,它可以与土体的弹塑性模型相衔接,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状.计算结果与... 提出了用有限元 无界元耦合的方法计算大变形条件下桩 土耦合体系的应力和变形.在桩与土接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元,它可以与土体的弹塑性模型相衔接,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状.计算结果与现场观测数据吻合较好,说明该计算方法是可行的. 展开更多

关键词 桩土相互作用 砂箱模型试验 桩-土耦合体系 接触面单元 变形性状 有限元-无界元耦合计算

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基于波动理论的桩-土体系地震响应的数值分析 被引量：1

9

作者 冯小娟 黄义 +1 位作者 曹彩芹 姚琨 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2011年第1期215-221,共7页

【目的】研究桩-土体系地震响应特征,为工程抗震研究提供参考。【方法】基于动力平衡方程,推导黏弹性土介质的波动方程,利用伽辽金加权余量法,建立波动方程时域的离散形式;借助ABAQUS软件,采用有限元和无限元耦合的数值方法,对水平地震... 【目的】研究桩-土体系地震响应特征,为工程抗震研究提供参考。【方法】基于动力平衡方程,推导黏弹性土介质的波动方程,利用伽辽金加权余量法,建立波动方程时域的离散形式;借助ABAQUS软件,采用有限元和无限元耦合的数值方法,对水平地震作用下桩的动力响应进行数值计算;分析桩的长径比、上部结构质量和桩-土接触面不同时,桩-土体系对地震波的响应特征。【结果】桩的长径比越小,桩的变形越大;上部结构质量越大,惯性力越大,对桩顶部附近桩身的影响越大;桩-土接触面有滑移无开裂时桩的加速度响应明显较无滑移无开裂时大。【结论】水平地震作用下桩土体系中的桩体横向地震响应受桩的长径比、上部结构质量、桩-土接触面特性等因素的影响。在今后的桩基抗震设计中,可以根据桩体横向变形的规律,针对这些因素合理地选择桩基设计方案,从而提高桩体及其上部结构的抗震性能。 展开更多

关键词 桩-土相互作用 黏弹性本构关系 地震波 有限元-无限元耦合分析

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裸露段海底电缆落锚撞击变形响应研究

10

作者 黄忠顺 沙欣宇 +1 位作者 闻婧哲 苏凯 《海洋工程》 北大核心 2025年第3期173-183,共11页

船舶落锚撞击海底电缆事故频发,严重威胁海缆安全稳定运行。依托广西防城港某海上风电项目,采用无限元法模拟半无限地基及海缆的辐射效应,在Abaqus中建立船锚-海缆-海床的有限元-无限元耦合模型,获取海缆落锚撞击时的变形响应规律,并研... 船舶落锚撞击海底电缆事故频发,严重威胁海缆安全稳定运行。依托广西防城港某海上风电项目,采用无限元法模拟半无限地基及海缆的辐射效应,在Abaqus中建立船锚-海缆-海床的有限元-无限元耦合模型,获取海缆落锚撞击时的变形响应规律,并研究了海床性质、撞击角度、落锚质量和撞击速度等因素对海缆损伤变形的影响。研究结果表明:1)海缆锚砸过程可分为冲击段、转折段和回弹段3个阶段,铠装钢丝层是主要的承载构件,内部结构层动态应力演化过程相较铠装钢丝层存在滞后现象;2)海缆局部凹陷变形随土体弹性模量增大而增大,海缆整体弯曲变形随土体弹性模量的增大而减小;3)光纤单元的纵向压缩率随冲击角度的增大而减小,冲击角度对铠装层凹陷变形影响不大,对于三芯复合海缆,在冲击角0°下出现光纤单元截面变形最大值,在冲击角60°时出现最小值;4)船锚的质量对海缆整体弯曲变形影响较大,船锚的速度对海缆局部凹陷变形影响较大。 展开更多

关键词 海底电缆 落锚撞击 有限元-无限元耦合 数值模拟 结构损伤

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车型及编组对地铁运营诱发环境振动的影响研究 被引量：12

11

作者 马龙祥 赵瑞桐 +2 位作者 甘雨航 武鑫 张超翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期24-30,共7页

为了探明车型及编组对地铁环境振动的影响及水平,应用薄片有限元-无限元耦合模型及周期性车轨动力耦合模型对常用地铁车型及编组组合方式下列车运营诱发的环境振动进行综合分析及比较。分析结果表明:①不同车型及编组地铁列车诱发环境... 为了探明车型及编组对地铁环境振动的影响及水平,应用薄片有限元-无限元耦合模型及周期性车轨动力耦合模型对常用地铁车型及编组组合方式下列车运营诱发的环境振动进行综合分析及比较。分析结果表明:①不同车型及编组地铁列车诱发环境振动的时程、频谱、1/3倍频程谱及地表Z振级衰减曲线具有类似的趋势,但相应量值有所差别;②地铁车型及编组对5 Hz以下的低频环境振动有较大影响;③当保持其他因素不变,将6节编组列车扩展为8节编组列车,或将动拖车组合编组改变为全动车编组,抑或选用A型车(相较于选用B型车)为运营车辆,都会造成地表Z振级产生多达约1.5 dB的增加;④车型及编组的不同组合对地表Z振级的影响最大可达3.2 dB。 展开更多

关键词 地铁 环境振动 列车车型 列车编组 薄片有限元-无限元耦合模型 周期性车轨动力耦合模型

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桩体长径比对桩基动力特性的影响研究 被引量：6

12

作者 胡伟 王宏 肖天崟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2845-2848,共4页

弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动... 弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动力本构模型的基础上,针对黄土地区的单桩基础,结合大型有限元程序建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元模型,探讨了不同桩体长径比对两者动力反应特性的影响,得出如下规律:(1)其他条件相同时,不管是端承桩还是摩擦桩,长径比对桩身截面剪应力和水平加速度的分布形态没有影响。但随着长径比的增大,桩身各截面对应的的剪应力值减小,而加速度值反而增大;(2)随着长径比的增大,桩身变形形态从正弯型逐渐过渡到反弯型,桩体的破坏模式也相应由剪切破坏过渡到弯曲破坏;(3)端承桩体系比摩擦桩体系更容易出现反弯型,但当长径比增大到一定程度时,摩擦桩也会呈现反弯型。从抗震角度来说,对摩擦桩长径比的限制应以桩体变形模式表现为正弯型为宜。所得结论对工程实践具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 饱和黄土 结构性动力本构模型 桩-土-结构体系 有限元-无限元 动力相互作用 长径比

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高速列车作用下场地振动的分析方法及特性研究 被引量：8

13

作者 曹艳梅 王福星 张允士 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期118-124,共7页

基于车辆动力学和有限元-无限元结合方法 ,建立高速列车-无砟轨道-路基-场地土动力相互作用三维数值分析模型,提出一种研究高速列车引起周围场地振动的分析方法,计算列车荷载作用下周边地基土的动应力和动位移,与既有文献中的结果对比... 基于车辆动力学和有限元-无限元结合方法 ,建立高速列车-无砟轨道-路基-场地土动力相互作用三维数值分析模型,提出一种研究高速列车引起周围场地振动的分析方法,计算列车荷载作用下周边地基土的动应力和动位移,与既有文献中的结果对比验证本文方法,分析地基土性状对高速铁路场地振动的影响。该模型利用ABAQUS软件,同时结合FORTRAN、MATLAB程序模拟高速列车在钢轨上的实时运行,考虑轨道不平顺,将无限元作为地基土的边界,与模拟地基土实体的有限单元进行耦合,较好解决了振动波在模型边界的反射问题,为列车、轨道、路基系统动力学和轨道交通环境振动分析提供了新的研究思路和计算方法。 展开更多

关键词 高速列车 周围场地振动 有限元-无限元耦合方法

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桩基础对邻近场地冲击荷载的响应分析 被引量：5

14

作者 刘毓氚 刘一鸣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2796-2802,共7页

桩基础对邻近场地作用冲击荷载的响应本质上是桩-土组成的体系在冲击荷载下的整体动力相互作用问题。为了研究该问题,采用有限元法模拟冲击荷载引起桩基础的振动。利用通用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元-无限元(FE-IFE)耦合分析模型... 桩基础对邻近场地作用冲击荷载的响应本质上是桩-土组成的体系在冲击荷载下的整体动力相互作用问题。为了研究该问题,采用有限元法模拟冲击荷载引起桩基础的振动。利用通用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元-无限元(FE-IFE)耦合分析模型,分析了冲击荷载作用时桩基础动力响应的规律,并对影响桩基础响应的因素进行了探讨。计算结果表明,桩的振动程度取决于冲击荷载作用间距和冲击荷载能量,而冲击荷载作用间距越远,桩的振动波长越长。 展开更多

关键词 冲击荷载 桩-土动力相互作用 有限元-无限元耦合分析

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脉冲涡流检测中系统冲激响应的快速计算 被引量：7

15

作者 幸玲玲 王恩荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第20期147-150,共4页

应用涡流无损检测中积分方程法的理想裂缝模型以及有限元-边界元耦合法,在频域中研究了平板导体中含有理想裂缝时,其上方的磁场分布。两种不同频域方法的一致结果,证明了理想裂缝模型解的正确性。结合快速傅里叶变换方法,研究了含有裂... 应用涡流无损检测中积分方程法的理想裂缝模型以及有限元-边界元耦合法,在频域中研究了平板导体中含有理想裂缝时,其上方的磁场分布。两种不同频域方法的一致结果,证明了理想裂缝模型解的正确性。结合快速傅里叶变换方法,研究了含有裂缝的导体板上方不同检测点处的磁场单位冲激响应,计算实例表明,理想裂缝模型与快速傅里叶变换相结合是一种求解磁场时域冲激响应的快速有效方法。单位冲激响应的获得,为在时域中有效提取裂缝特征参数以及用脉冲涡流检测法识别缺陷奠定了基础。 展开更多

关键词 脉冲涡流检测 冲激响应 理想裂缝模型有限元-边界元耦合法 快速傅里叶变换

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单桩复合地基上块体振动速度导纳的灵敏度特性 被引量：2

16

作者 王瑞峰 宋春雨 陈龙珠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期736-741,共6页

简要分析了当前复合地基动测技术的不足,提出了用单桩复合地基上块体的竖向振动速度导纳曲线检测桩—土体系工程性状的机械导纳法.文中应用轴对称有限元—无限元耦合解,较系统地分析了块体速度导纳及其关于桩身弹性模量的灵敏度特性,包... 简要分析了当前复合地基动测技术的不足,提出了用单桩复合地基上块体的竖向振动速度导纳曲线检测桩—土体系工程性状的机械导纳法.文中应用轴对称有限元—无限元耦合解,较系统地分析了块体速度导纳及其关于桩身弹性模量的灵敏度特性,包括地基土剪切波速、桩长和桩身缺陷的影响规律,对进一步完善复合地基动测技术以及用复合地基作动力机器基础时的优化设计具有重要的指导意义. 展开更多

关键词 复合地基 机械导纳 灵敏度 有限元-无限元耦合解

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不同边界效应的渡槽地震动破坏模式研究 被引量：4

17

作者 黄万超 王彤彤 +2 位作者 张程 刘旭辉 蒋莉 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第7期140-146,共7页

探讨了黏弹性边界和无限元边界理论与方法,就二者边界对波能的吸收效果进行了验证;并结合南水北调某大型渡槽工程实际,建立渡槽-地基-边界耦合高精细化数值模型,引入混凝土塑性损伤本构进行抗震时域分析,研究地震作用下渡槽结构的动态... 探讨了黏弹性边界和无限元边界理论与方法,就二者边界对波能的吸收效果进行了验证;并结合南水北调某大型渡槽工程实际,建立渡槽-地基-边界耦合高精细化数值模型,引入混凝土塑性损伤本构进行抗震时域分析,研究地震作用下渡槽结构的动态损伤机制。结果表明:两种边界对波动能量的消散均有很好的控制成效;两种边界计算结果规律相似,位移响应在x向差异为11.09%~25.32%;强震响应下渡槽结构的墩帽、墩身及承台与墩身连接处出现不同程度的损伤,在结构设计时应对这些部位着重关注。此外,相比于黏弹性边界,无限元边界设置简便、工作效率高,可为动力计算中边界处理提供参考。 展开更多

关键词 渡槽结构 黏弹性边界 有限元-无限元耦合边界 塑性损伤本构 动力损伤机制

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边坡失稳对两岔河大桥影响数值分析

18

作者 张志强 冯君 +1 位作者 马悦 巫锡勇 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期551-556,共6页

以两岔河大桥工程为研究对象,采用ABAQUS软件,基于有限元—离散元耦合分析技术,建立能够精确反映地形地质条件的精细地质力学模型。在此基础上,建立数值分析模型,对上游侧陡崖边坡破坏模式以及上游侧陡崖失稳对邻近桥梁安全影响进行分... 以两岔河大桥工程为研究对象,采用ABAQUS软件,基于有限元—离散元耦合分析技术,建立能够精确反映地形地质条件的精细地质力学模型。在此基础上,建立数值分析模型,对上游侧陡崖边坡破坏模式以及上游侧陡崖失稳对邻近桥梁安全影响进行分析。研究结果表明:上游侧陡崖边坡的破坏模式是错落式破坏;上游侧陡崖边坡失稳后,破坏岩体将可能撞击桥梁墩台底部,从而导致桥梁垮塌;并根据破坏模式给出了相应的整治建议措施。 展开更多

关键词 边坡失稳 桥梁工程 地质模型 有限元-离散元耦合技术 数值分析

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