土木工程數(shù)值分析精選(九篇)

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第1篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：土木工程；邊坡支護(hù)技術(shù)；安全性

建筑行業(yè)的快速化發(fā)展，使得整個(gè)行業(yè)內(nèi)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有了大大提升。土木工程作為建筑工程中的一種，加強(qiáng)它的質(zhì)量管理和控制工作就具有重要現(xiàn)實(shí)意義，也是防范施工問題發(fā)生的有效手段。在土木工程施工中，基坑邊坡支護(hù)技術(shù)是較為常見的一種施工工藝，它的應(yīng)用可以有效保證基坑施工的安全性，提高基坑支護(hù)的穩(wěn)固性和可靠性，保證施工質(zhì)量，在對其進(jìn)行應(yīng)用過程中，需要將其應(yīng)用的安全性作為重點(diǎn)來抓，并采取相應(yīng)的保障措施。

1 土木工程基坑邊坡支護(hù)技術(shù)的特征

在土木工程中，邊坡支護(hù)的主要作用就是擋土、擋水，以及防止邊坡變形?；谶@方面原因，在土木工程的邊坡支護(hù)施工中，就要充分確保工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工的安全性和基坑開挖的合理性，保證開挖質(zhì)量，避免出現(xiàn)塌陷和管涌問題，同時(shí)工程單位還要對土木工程邊坡支護(hù)施工的特點(diǎn)有所了解，做到針對性施工。近些年來，建筑工程的發(fā)展呈現(xiàn)出多功能、綜合性的趨勢，所開挖的基坑深度也越來越深，而基坑深度的不斷加大，對于它的支撐系統(tǒng)來說，難度也會不斷升級，因?yàn)榛庸こ檀蠖嗍桥R時(shí)性的，很多工程單位就會以此原因在工程施工方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)過于輕視，沒有足夠的考慮，這樣就會導(dǎo)致后期施工存在很多安全隱患，增大了工程施工的風(fēng)險(xiǎn)性。

除此之外，基坑工程由于其自身原因，對于周圍環(huán)境也會產(chǎn)生較大的影響，在實(shí)際工程施工中，如果基坑的開挖深度過深的話，就很可能出現(xiàn)位移和沉降量過大問題，這些問題的出現(xiàn)是十分嚴(yán)重的，會直接影響到市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量，并且也會對周圍的建筑物和地下管道線路產(chǎn)生不利影響；另外，從基坑的穩(wěn)定性和安全性角度來講，外界影響因素也是不可忽視的，例如降雨、施工場地面積以及施工現(xiàn)場物料堆放等等，都會造成基坑穩(wěn)定性下降，一旦穩(wěn)定性下降，就會導(dǎo)致后期使用出現(xiàn)安全隱患。

2 邊坡支護(hù)技術(shù)在土木工程中的具體應(yīng)用

2.1 邊坡支護(hù)方案設(shè)計(jì)

邊坡支護(hù)方案的設(shè)計(jì)主要是為了確保土木工程施工的順利進(jìn)行，在施工中不會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。在科學(xué)化的方案指導(dǎo)下，要對土釘?shù)纳疃冗M(jìn)行嚴(yán)格控制，并給出標(biāo)準(zhǔn)的深度要求，規(guī)定施工人員要在施工過程中規(guī)范化操作。之后再對標(biāo)記成孔的位置進(jìn)行合理編號，這樣可以保證對土木工程邊坡支護(hù)的合理化識別，避免錯(cuò)誤發(fā)生，之后再開始進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，并對拉拔試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和具體實(shí)行進(jìn)行控制，通過這一實(shí)驗(yàn)來準(zhǔn)確檢驗(yàn)土釘在釘入既定深度后的設(shè)計(jì)效果，需要注意的是，這一環(huán)節(jié)不需要土木工程施工人員來完成，通常是由第三方人員負(fù)責(zé)的，這樣可以保證土釘實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有參考性，最后則是對注漿的比例進(jìn)行控制，保證注漿用量的標(biāo)準(zhǔn)化，具體的注漿方式是以重力注漿為主，并在施工結(jié)束之后對逐漸的效果進(jìn)行觀察，如果注漿不夠的還要進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)漿。

2.2 對基坑的開挖

在土木工程的邊坡支護(hù)施工中，基坑開挖是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在基坑開挖過程中，基坑的土質(zhì)結(jié)構(gòu)很可能會因?yàn)橥饬ψ饔枚霈F(xiàn)破壞或不穩(wěn)，尤其是在開挖的后期階段，更是會導(dǎo)致土體嚴(yán)重破壞，這樣在支護(hù)時(shí)就會有很大難度，因此，在對基坑的開挖過程中，開挖人員就必須要按照分期原則進(jìn)行施工，在一個(gè)分區(qū)的基坑事故開挖完成之后，再開始下一個(gè)基坑的開挖。需要注意的是，在開始下一基坑開挖時(shí)務(wù)，必要保證上一基坑的穩(wěn)固性，與此同時(shí)，還需要遵循“開挖+支護(hù)”原則，避免開挖超出預(yù)定的量，進(jìn)而增加工程成本，影響到工程質(zhì)量。此外，在基坑開挖到距離支護(hù)邊坡大約8m的位置，開始分段式開挖，分?jǐn)鄻?biāo)準(zhǔn)是約25m。

2.3 對于邊坡支護(hù)施工的監(jiān)測

基坑支護(hù)的整個(gè)結(jié)構(gòu)并不是固定不變的，它會隨著基坑開挖深度的增加而出現(xiàn)側(cè)向移位狀況，而且這種移位現(xiàn)象也是難以避免的，因此，對于工程單位來說，要實(shí)現(xiàn)對基坑支護(hù)的精確化監(jiān)測，就必須要對支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向移位進(jìn)行嚴(yán)密觀察和控制，將其移位的具體情況及時(shí)記錄并匯報(bào)。一般來說，整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象發(fā)生，在發(fā)生之前都會有一定的預(yù)兆，在對基坑支護(hù)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，工程單位必須要對支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況有所了解和掌握，可以利用專業(yè)工具監(jiān)測，通過檢測來及時(shí)分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況。此外，在監(jiān)測過程中還要做好整個(gè)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的檢測工作，并對其周圍環(huán)境有所考慮，邊坡支護(hù)監(jiān)測可以對基坑周圍的支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行有效掌握，同時(shí)在基坑支護(hù)工程理論和相關(guān)技術(shù)的支持下，施工實(shí)際情況會有或多或少的問題出現(xiàn)，這就需要工程單位結(jié)合施工實(shí)際，采取相應(yīng)的措施予以防范解決，從而提高邊坡支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的安全性。

3 邊坡支護(hù)技術(shù)在土木工程中應(yīng)用的要點(diǎn)

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

工程單位在開始邊坡支護(hù)之前，需要對工程所處的地理環(huán)境狀況有綜合性調(diào)查，尤其是工程的地基土質(zhì)，保證對工程基坑開挖所涉及到的各項(xiàng)因素有所把握。在確定土層之后再開始開挖，在開挖的過程中還需要注意不能破壞基坑周圍土層的結(jié)構(gòu)，這樣可以方便后期支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，與此同時(shí)，開挖人員還要對施工圖紙方案有詳細(xì)分析和了解，依據(jù)建筑物的實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)置來對邊坡支護(hù)施工進(jìn)行處理，確保整個(gè)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置是符合實(shí)際所需的。在邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置完成之后，建筑物在對邊坡支護(hù)進(jìn)行使用過程中，還要利用樁柱等特殊結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，在開始施工之前，還要對施工所需的材料和設(shè)備進(jìn)行采購，以滿足工程開挖所需，方便邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置。

3.2 施工中的安全工作

任何一項(xiàng)工程項(xiàng)目，做好安全管理必不可少，只有在確保施工環(huán)境安全可靠后，才可以保證工程順利完工，同時(shí)還可以保證施工人員的人身安全，防止事故安全事故的發(fā)生。對于工程單位來說，要在施工前對施工現(xiàn)場進(jìn)行徹底檢查，清除障礙物，并且對于難以直接標(biāo)記出的障礙物要設(shè)置明顯警示標(biāo)志，避免在施工中發(fā)生碰撞，引起不必要的安全問題。除此之外，要保證邊坡支護(hù)技術(shù)的安全性，還需要工作人員進(jìn)行長期的安全測試，形成一個(gè)長效的安全監(jiān)督機(jī)制，將安全管理工作落實(shí)到位，安全監(jiān)督部門人員也要切實(shí)負(fù)起責(zé)任，采取有效措施做好施工現(xiàn)場的安全監(jiān)督和管理工作，從整體上提高施工的安全性。

4 結(jié)束語

在土木工程施工中，邊坡支護(hù)是基坑開挖不可缺少的一種技術(shù)形式，它的應(yīng)用可以充分確?；娱_挖的合理性，保證基坑整體的安全性和穩(wěn)定性，對于工程單位來說，要保證邊坡支護(hù)施工技術(shù)的安全性，就必須要結(jié)合自身實(shí)際，在基坑開挖過程中做好現(xiàn)場安全監(jiān)督工作，將安全管理工作落實(shí)到位，提高土木工程施工的整體可控性。

參考文獻(xiàn)

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[2]羅龍飛，馮如只.論人機(jī)工程學(xué)在汽車工程中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2014（4）：103.

[3].論人機(jī)工程學(xué)優(yōu)化在汽車工程中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，

第2篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】BIM；土木工程；知識體系

近年來，BIM技術(shù)引發(fā)熱烈的研究和討論，取得了較大成果，也存在一定不足，文章整理土木工程學(xué)習(xí)這一技術(shù)的理論體系，以此使得BIM技術(shù)的知識框架更為清晰，一方面有助于土木工程專業(yè)的教學(xué)活動開展，另一方面，也是為了學(xué)生能夠從中發(fā)現(xiàn)知識體系的漏洞并能夠深入研究，更好的應(yīng)用該技術(shù)，并能夠有所完善。

1BIM技術(shù)的背景及概念

二十世紀(jì)九十年代，CAD技術(shù)開始逐漸廣泛地應(yīng)用于工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工之中，但是隨著信息的復(fù)雜化和信息交流的一體化趨勢的發(fā)展，CAD技術(shù)的弊端逐漸顯現(xiàn)，建立在幾何圖形交流上的數(shù)據(jù)交流方式已經(jīng)無法適應(yīng)時(shí)代需求，于是BIM技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。BIM技術(shù)就是通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來為工程各項(xiàng)流程提供數(shù)據(jù)支持的信息共享資源，相對于CAD技術(shù)而言，BIM的統(tǒng)一化知識庫能夠容納幾何信息和非幾何信息，數(shù)據(jù)更加全面，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交流，貫穿于工程規(guī)劃到實(shí)施完成的所有過程。并且，BIM知識庫中的數(shù)據(jù)具備即時(shí)性和連續(xù)性，即數(shù)據(jù)快速更新的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)前后數(shù)據(jù)的連接，數(shù)據(jù)具有參考價(jià)值且具有一致性。數(shù)據(jù)庫中資料以IFC格式為基礎(chǔ)，為不同階段的工作人員創(chuàng)設(shè)了一定的協(xié)作標(biāo)準(zhǔn)，使得交流更加便捷，而信息的修改以及綜整合等都能更加快捷而且便利地實(shí)現(xiàn)。

2BIM技術(shù)的理論知識體系

2.1BIM信息數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)信息模型的學(xué)習(xí)中，首先需要了解的是IFC格式的基本概念以及其空間架構(gòu)，其次是學(xué)習(xí)STEP的基礎(chǔ)知識，融會貫通之后，能夠以STEP的語言規(guī)范來講解IFC使用的語言，對二者的表達(dá)格式進(jìn)行比較，并解析IFC的空間層次，總結(jié)其表達(dá)規(guī)則及符號意義?？偠灾?，數(shù)據(jù)信息模型中，主要是IFC格式的學(xué)習(xí)，以STEP的語言來學(xué)習(xí)IFC的語言，而后是空間層次，最后總結(jié)表達(dá)規(guī)則及符號意義，IFC的學(xué)習(xí)分為這三大板塊。IFC是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)交流體系中最為基礎(chǔ)的語言輸入和輸出形式，如果不能掌握，則土木工程專業(yè)便無法融會貫通地使用BIM技術(shù)，可以說，IFC是BIM的語言。

2.2協(xié)同工作技術(shù)

協(xié)同工作模塊的主要內(nèi)容是其概念、目標(biāo)以及現(xiàn)今的發(fā)展情況，具體而言，首先學(xué)習(xí)協(xié)同技術(shù)的三個(gè)模式，初級、中級和高級，結(jié)合圖標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)，其次，介紹協(xié)同技術(shù)的多種類型，主要包括:狹義協(xié)同和廣義協(xié)同，前者指企業(yè)自身的協(xié)同工作，后者還包括企業(yè)外的協(xié)同工作，都需要做一定了解及區(qū)分，類型的學(xué)習(xí)中，主要的知識點(diǎn)是各類協(xié)同技術(shù)的概念、相同點(diǎn)以及區(qū)別都需要認(rèn)真學(xué)習(xí)并熟練掌握。協(xié)同工作技術(shù)中的重點(diǎn)對象，或者是重點(diǎn)章節(jié)是協(xié)同工作技術(shù)在BIM技術(shù)中的應(yīng)用，即BIM技術(shù)如何應(yīng)用協(xié)同工作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要是應(yīng)用的方法，支持的原理以及存在的問題，這部分內(nèi)容較為復(fù)雜，與現(xiàn)實(shí)對接性強(qiáng)，需要大量圖示的理解，同時(shí)，也需要結(jié)合具體的案例進(jìn)行細(xì)致的分析。

2.3數(shù)據(jù)信息集成

土木工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)BIM技術(shù)時(shí)，首先需要了解的是其背景及內(nèi)涵，也相當(dāng)于BIM的理論概述，其次是具體的技術(shù)應(yīng)用，即數(shù)據(jù)模型、協(xié)同工作及信息集成。信息集成技術(shù)需要掌握的知識點(diǎn)包括概念、發(fā)展過程、集成方法以及模式。具體學(xué)習(xí)而言，首先對于數(shù)據(jù)信息集成是什么以及其在BIM技術(shù)中所起的作用展開，然后學(xué)習(xí)其發(fā)展過程，對于其具體的模式以及應(yīng)用方法和利弊衡量進(jìn)行了解掌握，通過過程集成以及組織集成模式的細(xì)致分析系統(tǒng)學(xué)習(xí)信息集成模式的運(yùn)行，聯(lián)系BIM技術(shù)的發(fā)展過程，詳述其信息累計(jì)過程。信息集成是BIM技術(shù)能夠創(chuàng)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的重要技術(shù)支撐，是容納大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行有效整合的關(guān)鍵，也是BIM技術(shù)能夠突破CID技術(shù)弊病的重要原因。

3土木工程中BIM的實(shí)踐知識體系

從實(shí)踐知識體系而言，可以從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能效果、建筑成本控制等多方面進(jìn)行實(shí)例研究，使得理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐接軌。BIM的知識體系從理論與實(shí)踐出發(fā)，將技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行細(xì)致的分析講解，使得土木工程的學(xué)生對于該技術(shù)有了全方位細(xì)致而深入的了解。建筑結(jié)構(gòu)作用可以以水立方工程或者墨爾本的Eureka作為講解案例，BIM技術(shù)在這兩座建筑的設(shè)計(jì)中起到了至關(guān)重要的作用。施工管理中的BIM技術(shù)應(yīng)用可以以AR公司為例，同時(shí)，以此為例還能夠?qū)τ贐IM技術(shù)的節(jié)能、成本控制等進(jìn)行分析，經(jīng)典的應(yīng)用案例在現(xiàn)今的世界各地已經(jīng)不少，其中既有效果突出的地方，也不乏缺陷漏洞，土木工程學(xué)生對該技術(shù)的學(xué)習(xí)不能止步于了解已有的知識更是要從實(shí)際中的不足出發(fā)進(jìn)行探討，力求完善這一技術(shù)，這也是筆者將實(shí)踐納入知識體系中的原因。

4總結(jié)

希望筆者的研究能夠?qū)ν聊竟こ虒I(yè)的BIM教學(xué)活動有所幫助，促進(jìn)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)深度，更為系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔建華,夏珊,丁克偉,陳東,劉運(yùn)林.將BIM技術(shù)應(yīng)用于土木工程專業(yè)教學(xué)的探索[J].安徽建筑,2015(03):45-46．

第3篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】CAD；土木設(shè)計(jì)；優(yōu)劣勢分析

中圖分類號：B819文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀(jì)50年代，它是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力來進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)和分析的一種技術(shù)，它是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和土木工程設(shè)計(jì)方法的一門新興學(xué)科，是與計(jì)算機(jī)軟硬件及工程設(shè)計(jì)方法的發(fā)展而發(fā)展起來的。它集成了計(jì)算機(jī)、圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)值分析等技術(shù)，隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展及工程方法的更新?lián)Q代，CAD技術(shù)也日趨完善，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、輕工、紡織、服裝、醫(yī)療、國防及工程設(shè)計(jì)等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮了極大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

二、CAD技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用范圍

(1)在土木工程的規(guī)劃中應(yīng)用CAD技術(shù)。在土木工程項(xiàng)目中，前期規(guī)劃對項(xiàng)目的發(fā)展來說具有十分重要的意義，受到很多原因的限制，比如環(huán)境因素、自然條件以及社會經(jīng)濟(jì)等各方面的原因。每一項(xiàng)前期規(guī)劃與工程項(xiàng)目的成功或失敗都有極大的關(guān)系。CAD技術(shù)應(yīng)用在土木工程的前期規(guī)劃中主要分成3種，首先是規(guī)劃土木工程項(xiàng)目信息的存儲系統(tǒng)以及查詢，比如說市政方面的信息以及地理方面的信息等，這種系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫的形式來進(jìn)行規(guī)劃；其次是分析項(xiàng)目信息的系統(tǒng)，比如分析城市規(guī)劃的系統(tǒng)；最后是在土木工程中的制作系統(tǒng)及輔助項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃的系統(tǒng)，比如景觀園林規(guī)劃的系統(tǒng)。

(2)在土木工程的設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)。在土木工程的設(shè)計(jì)中一個(gè)土木建筑完整的設(shè)計(jì)程序主要有設(shè)計(jì)建筑物形狀的大小、選擇建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、繪制設(shè)計(jì)圖、計(jì)算建筑工程所需的材料、驗(yàn)算與分析建筑工程的結(jié)構(gòu)等程序。早期在土木建筑工程的設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此在CAD應(yīng)用技術(shù)方面設(shè)計(jì)技術(shù)是比較完善的。例如在設(shè)計(jì)橋梁建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)，先是通過CAD應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)橋梁的實(shí)體結(jié)構(gòu)，接著對橋梁受力及截面等情況進(jìn)行分析，根據(jù)分析的具體情況正確的計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的變形和受力，保證建筑工程的質(zhì)量。

三、CAD在土木設(shè)計(jì)圖中的優(yōu)勢

(1)繪圖勞動強(qiáng)度降低，圖紙保持清潔、美觀。傳統(tǒng)的手工繪圖法需要設(shè)計(jì)人員經(jīng)常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯(cuò)，就要在圖面上修修補(bǔ)補(bǔ)，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機(jī)或繪圖儀，鼠標(biāo)輕輕移動就可以完成心中設(shè)計(jì)的圖形。同時(shí)，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯(cuò)功能，讓工程設(shè)計(jì)師們制圖事倍功半。更有甚者，軟件還可以為每個(gè)設(shè)計(jì)人員的獨(dú)特的表達(dá)方式、思維模式和繪圖習(xí)慣，提供廣闊的空間，只要充分使用參數(shù)化繪圖工具就可達(dá)成。

(2)增強(qiáng)計(jì)算功能，提高精確度。土木工程設(shè)計(jì)不同于其他領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，它需要正確無誤地計(jì)算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實(shí)際工程中，要先符合設(shè)計(jì)規(guī)范地對各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整，如果計(jì)算數(shù)值稍有偏差或參數(shù)取值不符合規(guī)范要求，便會造成設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品不合設(shè)計(jì)規(guī)范、不經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重的還會造成人民生命、財(cái)產(chǎn)的巨大的損失。

(3)提高設(shè)計(jì)工作效率。土木設(shè)計(jì)過程一般經(jīng)過提條件、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統(tǒng)的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設(shè)計(jì)成果要分時(shí)制作；在CAD制圖中，實(shí)現(xiàn)了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調(diào)整，設(shè)計(jì)人員只需在原有的設(shè)計(jì)圖紙上加以調(diào)整，從而減少大量重復(fù)勞動，提高了工作效率。

四、在土木工程中應(yīng)用CAD技術(shù)的不足之處

在土木工程的施工、設(shè)計(jì)、規(guī)劃以及維護(hù)管理等方面應(yīng)用CAD技術(shù)，還是會存在著一些不足的地方，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

(1)CAD技術(shù)促使土木設(shè)計(jì)領(lǐng)域中人、財(cái)、物浪費(fèi)加劇 。CAD技術(shù)需要相關(guān)的軟件，運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設(shè)計(jì)師、網(wǎng)絡(luò)維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費(fèi)1~2萬元。設(shè)計(jì)師們還要開展專門培訓(xùn)工作，總之，備齊所需的人力和財(cái)力則價(jià)值不菲。同時(shí)，在使用過程，設(shè)計(jì)師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，只看到一處圖紙是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經(jīng)過輸出后才能實(shí)現(xiàn)審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

(2)由于CAD軟件技術(shù)含量比較高，設(shè)計(jì)師通常要花費(fèi)很長的時(shí)間才能掌握兩級CAD軟件的相關(guān)知識與基本用法，這樣導(dǎo)致了設(shè)計(jì)師的工作時(shí)間以及人力資源受到了一定的限制。培訓(xùn)一個(gè)設(shè)計(jì)師還要交付比較高的培訓(xùn)費(fèi)用，使企業(yè)成本增加。一套完整的CAD工程建筑軟件花費(fèi)都要在2-3萬元以內(nèi)，還得按時(shí)的對軟件進(jìn)行更新及升級，這也是需要投入大量的后續(xù)資金。同時(shí)，CAD軟件需要性能很高的計(jì)算機(jī)輔助才能正常運(yùn)行，要想能夠使CAD軟件實(shí)現(xiàn)完整的微機(jī)制圖還得增加其他配套設(shè)備：刻錄光盤、工作站、復(fù)印機(jī)、繪圖儀、數(shù)字化儀以及USB和UOS等設(shè)備，是一項(xiàng)花費(fèi)較高的軟件。

綜上所述，CAD的使用提高了土木設(shè)計(jì)中的高效率、高質(zhì)量和高水平，同時(shí)也顯示了不完善的方面。因此，設(shè)計(jì)師們在使用過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，注意克服CAD帶來的負(fù)面影響，努力提高自身的計(jì)算機(jī)知識和對土建規(guī)范的使用，促進(jìn)CAD的健康發(fā)展。

【1】盧致強(qiáng).工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)的應(yīng)用與探討[J].四川建筑,2003,23(4):47-48.

【2】張志遠(yuǎn)，金新陽，陳岱林.基于英國規(guī)范的混凝土梁CAD系統(tǒng)的研制[J].建筑科學(xué),2004（,12）.

【3】霍艷華.關(guān)于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的必要性探討[J].中華民居(下旬刊),2014,04:32.

第4篇：土木工程數(shù)值分析范文

Abstract：Currently, CAD is widely used in civil engineering, CAD technology in a simple, fast, convenient storage has advantages such as in engineering design plays an irreplaceable important role. This paper gives a detailed analysis of CAD in the practical work of the use of CAD in civil engineering, the advantages and disadvantages are discussed, and put forward some views.

Key word：CAD; civil engineering; application; development; advantages; disadvantages

中圖分類號：S969.1

1引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀(jì)50年代，它是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力來進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)和分析的一種技術(shù)，它是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和土木工程設(shè)計(jì)方法的一門新興學(xué)科，是與計(jì)算機(jī)軟硬件及工程設(shè)計(jì)方法的發(fā)展而發(fā)展起來的。它集成了計(jì)算機(jī)、圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)值分析等技術(shù)，隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展及工程方法的更新?lián)Q代，CAD技術(shù)也日趨完善，CAD 應(yīng)用在真實(shí)感的建筑設(shè)計(jì)、建筑規(guī)劃、建筑裝修行業(yè)、建筑施工和施工管理等方面，CAD 軟件繪圖真正做到方便、整潔、清潔、輕松，CAD 技術(shù)的應(yīng)用使土木工程設(shè)計(jì)人員如虎添翼,在更加廣闊的天地里施展才華。

2 CAD在土木工程中的應(yīng)用

CAD技術(shù)最早應(yīng)用于汽車工業(yè)，隨后隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展及普及，逐漸擴(kuò)展到其它領(lǐng)域，包括土木工程領(lǐng)域。在土木工程領(lǐng)域，它包含工程設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助分析、計(jì)算和繪制圖形的全過程。我國在土木工程中使用CAD技術(shù)開始于上世紀(jì)八十年代，在開始階段，主要依靠外國引進(jìn)的通用或?qū)Ｓ脠D形軟件包在屏幕上做交互式圖形設(shè)計(jì)，與結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析沒有結(jié)合，參與者主要是長期與計(jì)算機(jī)打交道的專門人員，到八十年代末期，由于較高性能的廉價(jià)計(jì)算機(jī)的普及，土木工程CAD才有了真正的發(fā)展和較廣泛的應(yīng)用，在很大程度上推動了CAD技術(shù)在我國土木工程上的應(yīng)用和發(fā)展。

土木工程CAD的應(yīng)用包含以下方面 ①建筑與規(guī)劃設(shè)計(jì)：用于繪制建筑、規(guī)劃類圖紙，如建筑施工圖、效果圖，規(guī)劃效果圖，橋梁的造型設(shè)計(jì)等，其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM（PKPM的建筑模塊）、QXCAD（一種橋型設(shè)計(jì)軟件）、3 D M A X、M A Y A、計(jì)。②構(gòu)造設(shè)計(jì)指根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果，完成構(gòu)件和截面的選配筋的構(gòu)造設(shè)計(jì)，繪制施工圖是用CAD取代傳統(tǒng)的手繪來完成施工圖紙的繪制；③給排水設(shè)計(jì)：用于給水、排水方面的計(jì)算與繪圖；④暖通設(shè)計(jì)：用于取暖與通風(fēng)方面的設(shè)計(jì)；⑤電氣設(shè)計(jì)：強(qiáng)弱電方面的輔助設(shè)計(jì)；⑥施工組織與設(shè)計(jì)：用于施工項(xiàng)目的項(xiàng)目管理、施工工藝的流程設(shè)計(jì)與優(yōu)化、施工現(xiàn)場布置等；⑦工程項(xiàng)目的預(yù)決算：從廣義上說，這也算C A D在土木工程上的一個(gè)應(yīng)用；⑧其它方面的：比如家庭裝修等。以上所列只是CAD技術(shù)在土木工程上應(yīng)用的主要方面，在實(shí)際工程中，還有很多的邊緣的、交叉的的新興的應(yīng)用技術(shù)在開花結(jié)果，日新月異。 3 CAD在土木設(shè)計(jì)圖中表現(xiàn)出的優(yōu)勢 3.1 繪圖勞動強(qiáng)度降低，圖紙保持清潔、美觀 傳統(tǒng)的手工繪圖法需要設(shè)計(jì)人員經(jīng)常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯(cuò)，就要在圖面上修修補(bǔ)補(bǔ)，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機(jī)或繪圖儀，鼠標(biāo)輕輕移動就可以完成心中設(shè)計(jì)的圖形。同時(shí)，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯(cuò)功能，讓工程設(shè)計(jì)師們制圖事倍功半。

3.2 提高設(shè)計(jì)工作效率

土木設(shè)計(jì)過程一般經(jīng)過提條件、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統(tǒng)的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設(shè)計(jì)成果要分時(shí)制作；在CAD制圖中，實(shí)現(xiàn)了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調(diào)整，設(shè)計(jì)人員只需在原有的設(shè)計(jì)圖紙上加以調(diào)整，從而減少大量重復(fù)勞動，提高了工作效率。

3.3 增強(qiáng)計(jì)算功能，提高精確度

土木工程設(shè)計(jì)不同于其他領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，它需要正確無誤地計(jì)算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實(shí)際工程中，要先符合設(shè)計(jì)規(guī)范地對各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整，如果計(jì)算數(shù)值稍有偏差或參數(shù)取值不符合規(guī)范要求，便會造成設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品不合設(shè)計(jì)規(guī)范、不經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重的還會造成人民生命、財(cái)產(chǎn)的巨大的損失。

3.4 提供動態(tài)的檢驗(yàn)效果

結(jié)構(gòu)的板、梁、柱、墻的設(shè)計(jì)要考慮其他專業(yè)的相容性、相配性。如管道、設(shè)備不能和梁、柱相碰等。從實(shí)踐中可知道任何工程都可以從形態(tài)上拆分為圓柱體、斜圓柱體、圓錐、圓臺、斜圓臺、球體、球冠體、圓形斷面環(huán)體、矩形斷面環(huán)體以及多面體等基本形體。為此，CAD制圖中，可以在真色彩、真三維、光照的情況下，按物體的運(yùn)動軌跡構(gòu)造出一個(gè)虛擬的實(shí)體，在房屋中實(shí)時(shí)漫游，檢查虛擬的實(shí)體與管道、設(shè)備、墻、梁、柱、門、窗等物體不發(fā)生碰撞，預(yù)先感受結(jié)構(gòu)的空間效果，以便在發(fā)現(xiàn)問題的地方仔細(xì)端詳、修改，直至滿意為止。這給了工程設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)工程提供非常有益的幫助。

3.5 資料管理方便

CAD軟件制作的圖形、圖像文件可直接存儲在軟盤、硬盤或刻成光盤存儲，從而避免資料因受潮、蟲蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失，電子數(shù)據(jù)的保存年限可以延長至50年。一個(gè)設(shè)計(jì)院的整柜整柜的資料被幾張光盤所替代，查找和管理都比較方便。

3.6 數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒒?/p>

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和CAD智能化的應(yīng)用、跨地區(qū)合作設(shè)計(jì)、異地招投標(biāo)、“在家工作”等都成為可能。

4 CAD技術(shù)出現(xiàn)的劣勢 CAD技術(shù)在給土木設(shè)計(jì)業(yè)帶來巨大效益的同時(shí)，其劣勢也隨之發(fā)揮作用，也不可避免地滯緩了其發(fā)展，具體表現(xiàn)如下：

4.1 CAD技術(shù)促使土木設(shè)計(jì)領(lǐng)域中人、財(cái)、物浪費(fèi)加劇

CAD技術(shù)需要相關(guān)的軟件，運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設(shè)計(jì)師、網(wǎng)絡(luò)維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費(fèi)1~2萬元。設(shè)計(jì)師們還要開展專門培訓(xùn)工作，總之，備齊所需的人力和財(cái)力則價(jià)值不菲。同時(shí)，在使用過程，設(shè)計(jì)師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，只看到一處圖紙是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經(jīng)過輸出后才能實(shí)現(xiàn)審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

4.2 工種配合默契與否及信息傳遞的速度影響工作效率

眾所周知，土木工程設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及到許多專業(yè)和步驟。每個(gè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)任何圖紙時(shí)不僅要考慮自身設(shè)計(jì)的合理性，還要考慮與本專業(yè)和其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)上的協(xié)調(diào)性。完整的土木工程設(shè)計(jì)流程從合同簽定起點(diǎn)經(jīng)過測量數(shù)據(jù)、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)說明、打印圖紙、施工管理計(jì)劃等步驟，其所需的數(shù)據(jù)量是非常大。任何數(shù)據(jù)變動，就會造成設(shè)計(jì)方案的變化。所以在動手設(shè)計(jì)前，要根據(jù)現(xiàn)況、地質(zhì)、道路、建筑物、生產(chǎn)設(shè)施的關(guān)系進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用和管理。而地質(zhì)、地物、道路的考察由建設(shè)單位來進(jìn)行，生產(chǎn)設(shè)施之間的配合關(guān)系論證由勘察設(shè)計(jì)院來進(jìn)行，大量數(shù)據(jù)的整理、交換、組合都需要時(shí)間。任何環(huán)節(jié)的阻塞和停滯都會影響完成工作效率。

4.3 缺乏統(tǒng)一的智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件

目前的專業(yè)軟件，如PKPM軟件，大多數(shù)只停留在二維基礎(chǔ)上，充其量只是個(gè)繪圖工具，缺乏智能化。智能化結(jié)構(gòu)軟件不僅體現(xiàn)三維立體圖鏡像，而且能自動執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)范，設(shè)計(jì)所需參數(shù)取值不但要在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)，還要便于施工。如中國建筑科學(xué)研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋發(fā)展局開發(fā)的BEAM CAGE軟件，是按英國規(guī)范完成的鋼筋混凝土梁的配筋、選筋、撓度的計(jì)算、施工圖生成等一系列功能，雖然該軟件自動化程度高，出圖質(zhì)量好，但畢竟是基于英國規(guī)范的基礎(chǔ)上。而在國內(nèi)流行的工程智能化設(shè)計(jì)軟件如PKPM設(shè)計(jì)軟件，它還需要設(shè)計(jì)師們調(diào)整梁、板、柱的配筋，尤其是柱的配筋，PKPM軟件自動生成的頂層柱配筋常常因?yàn)槲菝媪簜鬟f來的彎矩比較大，配筋也較大，而下層由于梁傳遞來的彎矩較小，配筋也較小，形成大柱種在小柱上。這需要設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行人工調(diào)整。

4.4 扼殺土木設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感

俗話說：“建筑是凝固的音樂”這句話點(diǎn)明了建筑也是一種藝術(shù)，它是一門融科技、文化、藝術(shù)、哲學(xué)于一體的學(xué)科。任何土建設(shè)計(jì)師都需要藝術(shù)家的靈感和天份，這種靈感和天份在處理建筑物的造型方面應(yīng)有不少的“模糊感”。但CAD制圖所要求的尺寸精確消磨和扼殺了這種靈感和天份，讓設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)圖樣屈從于電腦的機(jī)械和準(zhǔn)確。不少設(shè)計(jì)單位為了能夠中標(biāo)，將自己的設(shè)計(jì)投標(biāo)文件，尤其是總平面效果圖，做得非常精致美觀，不惜投入大量的人力物力在CAD的制圖上，而忽略了總平面布置圖的建筑效果和建筑師的藝術(shù)創(chuàng)造。

5結(jié)束語

綜上所述，CAD 技術(shù)給設(shè)計(jì)師帶來了極大的方便，但也帶來了許多負(fù)面效應(yīng)。無論如何我們都應(yīng)承認(rèn) CAD 給我們的好處，要正視它的局限性，善用它的長處。展望未來,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是無止境的,我們每一位工程設(shè)計(jì)人員都將以此先進(jìn)的技術(shù)為手段,在各自崗位上發(fā)揮最佳能力,并以熱忱的服務(wù)、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)、敬業(yè)的精神,為工程設(shè)計(jì)行業(yè)做出我們的貢獻(xiàn)。CAD的使用提高了土木工程中的高效率、高質(zhì)量和高水平，同時(shí)也顯示了不完善的方面。因此，設(shè)計(jì)師們在使用過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，注意克服CAD帶來的負(fù)面影響，努力提高自身的計(jì)算機(jī)知識和對土建規(guī)范的使用，促進(jìn)CAD的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張志遠(yuǎn)，金新陽，陳岱林.基于英國規(guī)范的混凝土梁CAD系統(tǒng)的研制[J].建筑科學(xué),2004（,12）.

[2]GB50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]趙勇等.樓板預(yù)應(yīng)力筋布索方案及其CAD實(shí)現(xiàn)[J].建筑科學(xué),2002,（12）.

[4]高偉;溫室結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

[5] AUTOCAD建筑工程設(shè)計(jì)繪圖唐海編著清華大學(xué)出版社

第5篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】土木工程 預(yù)應(yīng)力技術(shù) 發(fā)展

一、新時(shí)期土木工程活動的發(fā)展概況

隨著我國政策的改善，對外貿(mào)易事業(yè)的到空前的發(fā)展，很多地區(qū)吸引了無數(shù)的外商參與投資活動，因此建立了許多的高樓大廈，廠房公司作為交易和工作的場地。盡管有些享譽(yù)著歷史文明古城的城市做出規(guī)定，為保留歷史時(shí)代的特色，還給市民一個(gè)清幽的居住環(huán)境，不允許在城市中心區(qū)繼續(xù)興建高樓大廈。但是，從，另外一個(gè)角度去想，隨著人口的大幅度增長，人均住房面積的減少給越來越多的人民帶來壓力。因此，市區(qū)興建高樓大廈，與天爭地之舉勢在必行。并且隨著科技的進(jìn)步，高樓的質(zhì)量和風(fēng)格將會有所創(chuàng)新。譬如抗震性能的增強(qiáng)、使用壽命的增加等，這都是科技的成果。在巨型建筑中，采用型鋼的鋼結(jié)構(gòu)以及鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)等新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系將會出現(xiàn)。新時(shí)代所出的建筑，全是鋼筋混凝土的構(gòu)造，但是鋼的結(jié)構(gòu)，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等新型組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用將獲得推廣。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

（一）承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

對于承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行規(guī)劃處理，并考慮到結(jié)構(gòu)在意外破壞的同時(shí)還仍具有一定的延展性，只有這樣的完美設(shè)計(jì)才能確保在意外發(fā)生時(shí)，不會因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞給事態(tài)造成更嚴(yán)重的局面。

（二）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)嚴(yán)格按照荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形和裂縫的程度不會超出事前計(jì)算所預(yù)定的值。

（三）施工階段的驗(yàn)算

對于施工階段的驗(yàn)算，就是現(xiàn)有的施工水平的支撐下，保證工程的安全指數(shù)，一切數(shù)據(jù)盡在預(yù)料之中。另外，還必須要求結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)力不能大于所能承受的值。一般而言，施工階段最需要考慮到的是預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力和截面混凝土的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，這有確保這些數(shù)據(jù)都是科學(xué)合理，才能確保工程的質(zhì)量，使得安全系數(shù)大大提升。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟

（一）進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，選取恰當(dāng)?shù)牧W(xué)模型。

（二）根據(jù)工程的具體情況，選擇合適的高跨比，初步選定構(gòu)件的截面尺寸，并進(jìn)行內(nèi)力與組合效應(yīng)的計(jì)算。

（三）主要根據(jù)桿件的彎矩分布圖形確定預(yù)應(yīng)力筋的索形，并按經(jīng)驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)。

（四）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失和次應(yīng)力的計(jì)算，驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力和撓度控制限值以及正常使用階段的結(jié)構(gòu)性能。

（五）按計(jì)算的各項(xiàng)控制結(jié)果，選擇需要變動的參數(shù)進(jìn)行修改，再重新計(jì)算。

（六）根據(jù)選定的預(yù)應(yīng)力筋方案計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力，按承載能力要求補(bǔ)充普通鋼筋用量，按預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際方案及普通鋼筋的實(shí)際配筋直徑與根數(shù)，計(jì)算允許開裂的控制截面的裂縫寬度及構(gòu)件的撓度。

四、新時(shí)期預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國際化進(jìn)程的加快，各省、市、自治區(qū)的國際展覽中心等大跨度現(xiàn)代建筑將會大力興建。因此，滿足透明等現(xiàn)代要求的第三代玻璃幕墻結(jié)構(gòu)將有較大的發(fā)展和應(yīng)用。住宅建設(shè)將朝大開間結(jié)構(gòu)及節(jié)能、節(jié)材、改善生態(tài)環(huán)境的綠色建筑的方向發(fā)展。運(yùn)用電子信息科技，加快建筑智能化。同時(shí)，既有建筑物的加固、改造任務(wù)將不斷增加。采用碳纖維作結(jié)構(gòu)加同材料的技術(shù)將被大力推廣應(yīng)用。上述建筑工程中有多種結(jié)構(gòu)將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。改革開放以來，公路建設(shè)盡管有了迅速的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意昧著今后我國公路建設(shè)的任務(wù)還相當(dāng)繁重。

五、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展展望

預(yù)應(yīng)力技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)揮作用，并推動土木工程科技的創(chuàng)新和發(fā)展在建筑工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是建造大跨度公共建筑、大型會議展覽中心及大開間住宅的重要技術(shù)，也是高層、超高層建筑和承受特重荷載的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。一句話，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在解決大、高、重、新建筑工程的設(shè)計(jì)和建造難題中將繼續(xù)發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢。并且它也是調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和減少、甚至取消大面積工程伸縮縫，防止開裂的重要手段。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)還將推動建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。在公路工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對解決路面混凝土開裂和減少伸縮縫，提高使用壽命具有良好的應(yīng)用在橋梁和隧道工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用更為廣闊。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在海洋采油平臺、海洋儲罐，海上運(yùn)輸船以及海上防波堤、跨海大橋等海洋工程中將發(fā)揮更高的效能。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也將在水利工程或其他工程如舊建筑的加固改造、加層和拆除中獲得更多的應(yīng)用?？傊?，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用極為廣泛，并且還將進(jìn)一步擴(kuò)大。預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)本身也將有所創(chuàng)新和進(jìn)一步的發(fā)展土木工程建設(shè)的發(fā)展，必將推動新材料、新技術(shù)、新理論及新設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土仍是土木工程中最為重要的結(jié)構(gòu)材料。混凝土將繼續(xù)朝高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展。各國都在開展這方面研究。

預(yù)應(yīng)力鋼材，也將有多方面的新發(fā)展。如高噸位索的需要將促使大直徑、大截面鋼絞線的研制、生產(chǎn)；超過級的高強(qiáng)鋼絞線也可能推出；鍍鋅、環(huán)氧涂層鋼絞線將被采用；不銹鋼絞線的應(yīng)用將有大的增長。耐久、輕質(zhì)、更高強(qiáng)的高性能纖維加強(qiáng)塑料筋將較多地獲得應(yīng)用。近年來，我國開始使用碳纖維加勁塑料玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。這時(shí)，就不再單指鋼筋混凝土，它可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維加勁塑料混凝土。預(yù)制預(yù)應(yīng)力昆凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將分別獲得發(fā)展和廣泛的采用。新型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將得到開發(fā)和應(yīng)用。

在我國房屋建筑和橋梁中體外預(yù)應(yīng)力配筋將獲得較多應(yīng)用。上面講的建筑工程中的大跨度建筑、大面積結(jié)構(gòu)工程、巨型結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、懸掛建筑、大開間住宅和預(yù)制預(yù)應(yīng)力建筑以及各型鐵道和公路、橋梁、水利工程、鐵道工程、特種結(jié)構(gòu)工程等等，還有結(jié)構(gòu)加固、改造與拆除，都有賴于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的發(fā)展。因此，期望預(yù)應(yīng)力材料技術(shù)與設(shè)備有更大的創(chuàng)新和發(fā)展。

結(jié)束語

總之，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是解決大跨度、重荷載等類建筑結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑工業(yè)建筑的大量興建，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)將會有飛速的發(fā)展和變化。

參考文獻(xiàn)：

第6篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：巖土工程材料 非均質(zhì)性 數(shù)字圖像處理 數(shù)值分析

中圖分類號：TU521 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0068-02

巖土工程材料相關(guān)的工程力學(xué)性質(zhì)一直是工程學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)，對其的試驗(yàn)、分析和模擬一直層出不窮。然而相關(guān)研究往往以宏觀研究和均質(zhì)性為主，材料的細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)與材料的非均質(zhì)性往往被人們所忽視，這一點(diǎn)對實(shí)際生產(chǎn)和研究都是不利的，因此本文將對非均質(zhì)巖土工程材料的力學(xué)分析方法進(jìn)行探討研究。

1 巖土工程材料的非均質(zhì)性模擬分析

1.1 材料非均質(zhì)性分析的必要性

相比人工合成的均質(zhì)性材料，非均質(zhì)材料在日常生活中的應(yīng)用更廣泛。各類天然材料與天然材料構(gòu)成的巖土工程材料都具有非均質(zhì)性，它們的構(gòu)成中往往包括了孔洞、砂礫、石頭等各類不同物質(zhì)，這類材料常見的有土、巖石、瀝青與水泥的混凝土等。這些物質(zhì)由于具有種種各異的力學(xué)性質(zhì)，所以在外力作用下產(chǎn)生的變化也大不相同，同時(shí)會產(chǎn)生極其復(fù)雜的相互作用。材料的非均質(zhì)特點(diǎn)和細(xì)觀結(jié)構(gòu)對自身的力學(xué)性能有很大的影響，會造成應(yīng)力分布的變化、裂紋擴(kuò)展方式的不同、破壞模式的區(qū)別等等差異。綜上可知，關(guān)于均質(zhì)材料的力學(xué)數(shù)值分析是不能應(yīng)用于非均質(zhì)材料的，應(yīng)針對非均質(zhì)材料開發(fā)相應(yīng)的分析研究方法。

1.2 材料非均質(zhì)性模擬的問題

為了將材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)與非均質(zhì)性都列入分析因素來模擬計(jì)算其應(yīng)力應(yīng)變與破壞模式，部分學(xué)者開發(fā)出了相應(yīng)的軟件和數(shù)值模型。因?yàn)槟Ｐ椭胁牧系南鄳?yīng)細(xì)觀結(jié)構(gòu)均由統(tǒng)計(jì)工具和軟件隨機(jī)生成，所以模擬生成的巖土工程材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)多項(xiàng)性質(zhì)都有相當(dāng)強(qiáng)的真實(shí)性，比如不同材料的不同形狀、位置分布、含量比例等。

雖然這種利用虛擬結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的非均質(zhì)研究取得了一定的成果，但是還是有很大的局限性。因?yàn)樘摂M出的細(xì)觀結(jié)構(gòu)畢竟和現(xiàn)實(shí)中的材料結(jié)構(gòu)有所不同，只能一定程度上將其非均質(zhì)性體現(xiàn)出來，這就造成了用虛擬結(jié)構(gòu)所完成的力學(xué)分析難以獲得現(xiàn)實(shí)里真正的力學(xué)性質(zhì)。

1.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)

數(shù)字圖像處理技術(shù)目前的應(yīng)用很廣泛，在醫(yī)學(xué)、航空、生物、土木工程等領(lǐng)域都取得了相當(dāng)?shù)某晒?。而在材料學(xué)領(lǐng)域，該技術(shù)可以有效對實(shí)際材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，將其轉(zhuǎn)化為能再現(xiàn)其非均質(zhì)性的圖像，然后再通過計(jì)算機(jī)分析處理圖像數(shù)據(jù)信息，最終得出想要的研究成果。

2 用數(shù)字圖像技術(shù)模擬和分析工程材料實(shí)例

利用數(shù)字圖像技術(shù)對花崗巖的受力情況和破壞情況進(jìn)行分析。

2.1 數(shù)字圖像對巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)

2.1.1 圖像和數(shù)據(jù)的提取

將花崗巖原巖用圓鋸水平或垂直切出橫截面，打磨光滑，利用照相和掃描工具做出該截面的物理圖像并轉(zhuǎn)換儲存至計(jì)算機(jī)。如果巖石尺寸較大，則通過照相機(jī)拍照導(dǎo)入，如果巖石尺寸較小，可以直接用掃描儀掃描巖石進(jìn)行導(dǎo)入。

導(dǎo)入計(jì)算機(jī)的物理圖像不能直接使用。數(shù)字圖像由像素點(diǎn)組成，像素點(diǎn)是指矩形排列的圖像元素，均由橫縱向掃描線交叉構(gòu)成，掃描線間的寬度相等。

灰色圖像和彩色圖像的像素點(diǎn)有所不同?；疑珗D像的像素點(diǎn)有灰色度，是用來代表其亮度的整數(shù)值。而彩色圖像的構(gòu)成元素是眾多顏色度不同的像素點(diǎn)陣，每個(gè)像素點(diǎn)都具備紅綠藍(lán)三種顏色，每個(gè)顏色由一個(gè)整數(shù)值來代表，因此彩色圖像的像素點(diǎn)陣可以對應(yīng)由這些數(shù)值構(gòu)成的三個(gè)連續(xù)函數(shù)f（i，j，k）。這三個(gè)函數(shù)構(gòu)成的三維離散函數(shù)可以將彩色圖像的信息表現(xiàn)出來，作為接下來進(jìn)行數(shù)字圖像處理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1.2 巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)

花崗巖的主要成分是石英、長石和黑云母。因?yàn)槠錁?gòu)成包括了三種不同的材料，為了獲得三種不同類型的圖像數(shù)據(jù)，最好使用彩色空間來進(jìn)行數(shù)字圖像處理。

事實(shí)上，使用灰色圖像進(jìn)行處理，通過灰色值也一樣可以得到跟彩色空間相似的效果。當(dāng)具體進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該視不同圖像的不同性質(zhì)來選擇是使用灰色空間還是彩色空間來進(jìn)行數(shù)字圖像處理。比如，當(dāng)圖像的灰色度識別太差時(shí)換用彩色空間處理；當(dāng)圖像屬性難以區(qū)分時(shí)換用不同算法對圖像進(jìn)行自動分割，以彩色空間提供更多數(shù)據(jù)信息。總之，技術(shù)方法的選擇要以能準(zhǔn)確區(qū)分不同材料的不同圖像屬性為目的，這樣才能獲得材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的真實(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測。

如圖1中，像素點(diǎn)共計(jì)55578個(gè)，云母932個(gè)，石英16208個(gè)，長石38438個(gè)。每個(gè)像素點(diǎn)實(shí)際面積為0.0645 mm2，則云母實(shí)際面積60.114 mm2，石英實(shí)際面積1045.416 mm2，長石實(shí)際面積2479.251 mm2。

2.2 將細(xì)觀結(jié)構(gòu)的圖像轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)

為了利用數(shù)據(jù)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算和數(shù)值分析，將圖像化的細(xì)觀結(jié)構(gòu)變換成矢量數(shù)據(jù)表示。

舊式的數(shù)值分析方法往往使用有限元法或者有限差分法，這需要把巖石的圖像分成眾多細(xì)小網(wǎng)格。數(shù)字圖像由像素點(diǎn)構(gòu)成，像素點(diǎn)以小正方形的形狀呈矩形排列。將每個(gè)像素點(diǎn)作為有限元的網(wǎng)格或者有限差分的柵格，則這個(gè)方格的四角坐標(biāo)點(diǎn)即為對應(yīng)物理位置的矢量空間數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像的像素點(diǎn)和矢量坐標(biāo)可以按比例進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換比例為巖石橫切面在豎直或水平方向的真實(shí)長度比豎直或水平方向的像素點(diǎn)數(shù)量，如圖2所示。

通過以上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，圖像會以一個(gè)矩形的網(wǎng)格集合形式被表現(xiàn)出來，在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)可以通過各個(gè)像素點(diǎn)顏色類別的不同來進(jìn)行其對應(yīng)材料類別的賦予，這樣一來就令巖石實(shí)際具有的非均質(zhì)特點(diǎn)加入了數(shù)值分析中去。這種轉(zhuǎn)換方法比有限元法和有限差分法都簡單，因?yàn)槠湟?guī)避了二者復(fù)雜的網(wǎng)格或柵格生成，而且矢量數(shù)據(jù)呈正方形在分析和計(jì)算上都很方便，可以簡單地用目前已有的數(shù)值分析軟件計(jì)算。

3 結(jié)語

該文所提出的二維數(shù)值分析法可以對巖土工程材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，是一種將數(shù)字圖像理論、矢量轉(zhuǎn)換技術(shù)、傳統(tǒng)數(shù)值算法結(jié)合起來運(yùn)用的綜合性計(jì)算分析法。并且以花崗巖為例，用該方法進(jìn)行了力學(xué)分析。細(xì)觀結(jié)構(gòu)會影響材料的應(yīng)力分布與破壞模式，這是在傳統(tǒng)的數(shù)值模擬試驗(yàn)中就已經(jīng)被證明了的。而非均質(zhì)材料與均質(zhì)材料無論是破壞模式還是力學(xué)性能都有很大不同。根據(jù)本文提到的數(shù)值分析方法，無論是二維還是三維的巖土工程材料數(shù)值分析都可以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭潁人，沈珠江，龔曉南.廣義塑性力學(xué)-巖土塑性力學(xué)原理[M].北京：中國建筑出版社，2002.

第7篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：組合梁、有限元

Abstract: this paper through the large finite ABAQUS software engineering simulation of the corrugated steel beams webs, a finite element model and with the test data as compared to test the validity of the finite element analysis.

Key words: the composite beams, finite element

中圖分類號：TP311.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

0引言

有限元數(shù)值分析方法起源于20世紀(jì)50年代飛機(jī)結(jié)構(gòu)分析，并由其理論依據(jù)的普遍性己被推廣到其它很多領(lǐng)域。在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域，幾乎所有的彈塑性結(jié)構(gòu)靜、動力學(xué)問題都可以用它求得滿意的數(shù)值結(jié)果。橋梁結(jié)構(gòu)作為眾多結(jié)構(gòu)中的一種，利用有限元數(shù)值方法分析其力學(xué)特性同樣可以得到很好的數(shù)值分析結(jié)果。

波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋是20世紀(jì)80年代起源于法國的一種新型組合橋梁，此類新型結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的混凝土箱梁相比有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用較輕的波形鋼板，其橋梁自重與一般的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋相比大為減輕，地震激勵(lì)作用效果顯著降低，抗震性能獲得一定的提高。 (2) 改善結(jié)構(gòu)性能，提高預(yù)應(yīng)力效率。波形鋼腹板的縱向剛度較小，幾乎不抵抗軸向力，因而在導(dǎo)入預(yù)應(yīng)力時(shí)不受抵抗，從而有效地提高預(yù)應(yīng)力效率。(3)充分發(fā)揮各種材料特性。在波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力箱梁橋中，混凝土用來抗彎，而波形鋼腹板用來抗剪，幾乎所有的彎矩與剪力分別由上、下混凝土翼緣板和波形鋼腹板承擔(dān)，而且其腹板內(nèi)的應(yīng)力分布近似為均布圖形，有利于材料發(fā)揮作用。 [1-5]

本文通過大型有限元工程模擬軟件ABAQUS對波紋鋼腹板試驗(yàn)梁建立有限元模型，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對比，檢驗(yàn)有限元分析的正確性。

1 有限元建模

1.1單元選擇

有限元工程模擬軟件的實(shí)體單元庫包含二維和三維的一階插值單元和二階插值單元，積分方式有完全積分和減縮積分。三維實(shí)體單元有四面體和六面體。四面體單元有4節(jié)點(diǎn)12自由度和10節(jié)點(diǎn)30自由度的四面體單元，六面體單元有8節(jié)點(diǎn)24自由度和20節(jié)點(diǎn)60自由度的四面體單元。

圖1單元類型

a)實(shí)體單元 b)殼單元c)桁架單元

圖2單元類型

在本模型中混凝土采用線性完全積分的六面體實(shí)體單元（C3D8），鋼腹板采用線性完全積分的殼單元（S4），普通鋼筋采用線性兩節(jié)點(diǎn)的桁架單元（T3D2）。

1.2 模型裝配與接觸模擬

有限元工程模擬軟件可以通過部件模塊建立模型的各個(gè)組件后，在裝配模塊中組裝成完整的模型。要求模型中波紋鋼腹板和混凝土頂?shù)装逯g的平動和轉(zhuǎn)動一致，而且兩者之間的應(yīng)力能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞可以通過接觸模塊中的固結(jié)（Tie）來模擬。對于試驗(yàn)梁中普通鋼筋可以通過接觸模塊中的埋入單元（Embedded element）進(jìn)行模擬。裝配完成后的試驗(yàn)梁模型如圖3所示。

圖3試驗(yàn)梁模型

1.3 單元劃分

有限元工程模擬軟件提供多種單元劃分方法，為了使模型單元劃分均勻，模型的混凝土、鋼腹板和普通鋼筋均采用等間距劃分方法?；炷羻卧獎澐珠g距為25mm，鋼腹板劃分間距為20mm。劃分結(jié)果如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)梁單元劃分

最終全橋共劃分為11016個(gè)實(shí)體單元，4914個(gè)殼單元和2448個(gè)桁架單元。

1.4 荷載及邊界條件

計(jì)算工況為在支座范圍內(nèi)以均布力的形式對稱作用在試驗(yàn)梁的兩個(gè)三分點(diǎn)上，進(jìn)行4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個(gè)荷載等級加載，如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)梁加載

邊界條件為兩端支座位置約束位移及轉(zhuǎn)角，其中一端約束位移U1、U2和U3來模擬固定鉸支座，另一端約束位移U1、U2來模擬滑動鉸支座。

2 撓度分析

計(jì)算得出4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個(gè)荷載等級雙點(diǎn)中載時(shí)撓度，下面僅列出荷載等級為20KN時(shí)試驗(yàn)梁撓度圖。為了驗(yàn)證有限元模擬的有效性，同樣對有限元工程模擬軟件、MIDAS及試驗(yàn)梁三者的跨中截面混凝土底板撓度進(jìn)行對比。其中有限元工程模擬軟件和試驗(yàn)梁中是取底板兩側(cè)波紋鋼腹板正下方的撓度平均值。

由圖7可以看出，在彈性范圍內(nèi)有限元工程模擬軟件中撓度是以每荷載等級0.074mm速度增長，MIDAS中撓度是以每荷載等級0.067mm速度增長，試驗(yàn)梁以每荷載等級0.09mm速度增長，增長呈線性變化。有限元工程模擬軟件和MIDAS撓度增長速度接近，試驗(yàn)梁實(shí)測撓度增長速度比兩者快，這是由于試驗(yàn)過程中支座發(fā)生沉降，而軟件模型沒有支座沉降。綜上分析，說明本次有限元模擬是有效和準(zhǔn)確的。

圖6試驗(yàn)梁撓度

圖7跨中底板撓度對比

3結(jié)語

通過對比，驗(yàn)證了有限元軟件模擬試驗(yàn)梁變形與試驗(yàn)梁數(shù)據(jù)相符，但也發(fā)現(xiàn)了有限元應(yīng)力分布與試驗(yàn)梁實(shí)測數(shù)據(jù)有差別。這是因?yàn)橛邢拊M組合結(jié)構(gòu)鋼腹板與混凝土頂?shù)装褰佑|和實(shí)際情況有差別，有限元軟件計(jì)算是有效的，但模擬組合結(jié)構(gòu)接觸需要我們進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

劉磊，錢冬生. 波紋鋼腹板的受力行為[J ]. 鐵道學(xué)報(bào), 2000, (增刊) .

宋建永.波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁力學(xué)性能研究[D] .哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2003.

宋建永，張樹仁，王彤，呂建鳴.波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁彎曲性能分析及試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2004.37(11) :50-55.

吳文清，萬水，葉見曙，方太云.波形鋼腹板組合箱梁剪力滯效應(yīng)的空間有限元分析 [J].土木工程學(xué)報(bào)，2004，37 (9):31-36 .

第8篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力，樁板墻，二維有限元

 

1、前言

支擋結(jié)構(gòu)在土木工程中有著悠久的歷史。樁板墻是一種新型支擋結(jié)構(gòu)，其通過將樁插入地面（帶）以下的穩(wěn)定地層中作為主要承力構(gòu)件,樁間安裝擋土板,利用擋土板擋護(hù)墻后填土并通過擋土板將荷載傳遞至樁身的支擋結(jié)構(gòu)。樁板墻是通過抗滑樁強(qiáng)大的抗滑能力來抵抗墻后土體的推力，從而起到很好的支擋效果[1]。一根樁通常可以承擔(dān)上千千牛甚至上萬千牛的滑坡推力。在支擋大型、特大型邊坡時(shí)還可以使用多排樁聯(lián)合使用，或采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁板墻等手段使邊坡得到治理。由于其具有抗滑能力強(qiáng)、圬工量小、樁位布置靈活、施工方便、施工影響范圍小等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已在鐵路公路港口等工程中得到廣泛應(yīng)用。本文對哈爾濱西站進(jìn)站端H型樁板式深路塹擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維整體穩(wěn)定性的數(shù)值模擬計(jì)算，反映了框架型樁板式深路塹擋土墻結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，對樁板墻的特點(diǎn)做出了近一步的論證。

2、工程概況

工點(diǎn)位于哈爾濱西站進(jìn)站端，為哈大客運(yùn)專線和動車走行線四線鐵路，中間為速度目標(biāo)值350km/h的有渣客運(yùn)專線，兩側(cè)為動車走行線。路基工程以深路塹形式通過，挖方深度6～16m，塹頂左側(cè)為既有哈大鐵路，距最外側(cè)線路中心距離約20～40m。計(jì)算及原位觀測斷面選擇樁長度32米及樁間板，樁懸臂長度16米，地面以下錨固段16米。

3、有限元模型的建立

3.1結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)

midas有限元模型采用線彈性模型，墻面樁和錨定樁為C40鋼筋混凝土樁，彈性模量E=25Gpa，采用鄧肯-張非線彈性E-µ模型。有3種接觸面：樁錨固段混凝土與基巖、鋼筋混凝土（擋土板與墻面樁簡支）與填土和填土與基巖。除混凝土與基巖接觸面類比工程取值外'均由室內(nèi)試驗(yàn)鄧肯-張 模型求E-µ模型求得【2】。錨固樁截面在錨固段長2.5米，寬2米，灌注樁直徑1.25米。各種材料模型參數(shù)見表1

表1材料參數(shù)表

第9篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：剪力墻開洞加固；粘貼鋼板加固法；加固施工

中圖分類號： TV223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1工程概況

某新建高層住宅樓為純剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層，地上二十六層，總高度76.7米，設(shè)計(jì)使用年限50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，剪力墻抗震等級四級。在施工完畢后，由于建筑消防要求，需要在二層樓梯間兩端的剪力墻上開寬1100mm，高2150mm的洞口，以滿足消防疏散要求。剪力墻開洞前結(jié)構(gòu)平面如圖1所示，開洞后結(jié)構(gòu)平面如圖2所示，開洞處剪力墻混凝土強(qiáng)度等級為C45，墻身水平分布筋為ø8@150，豎向分布筋為ø10@200。由于開洞較大，又處于建筑物底部，因此需要對開洞剪力墻進(jìn)行加固處理。

圖1剪力墻開洞前結(jié)構(gòu)平面圖

圖2剪力墻開洞后結(jié)構(gòu)平面圖

2剪力墻加固設(shè)計(jì)

2.1加固原則

經(jīng)認(rèn)真研究，本工程剪力墻后開洞加固設(shè)計(jì)施工遵循以下原則：剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術(shù)，分施工工序逐次開洞，加固方法采用粘貼鋼板加固法。

2.2主要材料及要求

鋼材：扁鋼及角鋼采用Q345B級鋼，鋼材質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700）和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591）的規(guī)定

結(jié)構(gòu)膠：本次加固使用A級膠，必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑，其安全性能指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2006）第4.5.5條規(guī)定

本工程的耐火極限為2小時(shí)，膠粘劑和粘貼鋼板應(yīng)進(jìn)行防火防護(hù)以滿足耐火極限要求，鋼板應(yīng)采用厚涂防火涂料，其厚度可按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS24090）第2.0.4條執(zhí)行。

2.3計(jì)算方法

本工程的加固計(jì)算方法之一是常規(guī)的加固方法即按加固改造后的結(jié)構(gòu)輸入電算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果按現(xiàn)行加固設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，該方法并沒考慮結(jié)構(gòu)加固改造前已經(jīng)存在的內(nèi)力及變形對加固改造后結(jié)構(gòu)承載力的影響，針對此問題，在本工程的加固改造中，提出一種新的計(jì)算方法，利用有限元分析程序ANSYS提供的單元生死及荷載步功能[[1]GB500102010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造（總則及構(gòu)件加固）［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2007

[4]王新敏.ANSYS 工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析［M］.北京：人民交通出版社，2005][4]，考慮剪力墻開洞前已經(jīng)存在的內(nèi)力及變形的影響，對剪力墻的開洞過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為三種，即分離式、整體式和組合式模型[[5]郝文化，葉裕明等.ANSYS 土木工程應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：中國水利水電出版社，2005][5]。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，采用SOLID65單元進(jìn)行整體式建模計(jì)算。通過開洞前的PKPM電算結(jié)果提取最不利荷載組合施加到ANSYS有限元模型上，建模計(jì)算過程如圖3所示，經(jīng)計(jì)算有限元模型典型內(nèi)力云圖如圖4所示。

圖3ANSYS建模計(jì)算過程圖

圖4剪力墻開洞后內(nèi)力云圖

采用PKPM系列軟件對剪力墻開洞后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算，洞口兩側(cè)墻肢軸壓比滿足規(guī)范要求。

由于開洞處豎向配筋僅為ø10@200，配筋較少，為保證結(jié)構(gòu)的安全度，計(jì)算剪力墻外粘鋼量時(shí)不考慮原有配筋。洞口兩側(cè)粘鋼量經(jīng)受力計(jì)算并滿足約束邊緣構(gòu)件配筋要求等效配置，洞口上方粘鋼量按同時(shí)滿足有限元計(jì)算配筋、PKPM計(jì)算配筋和構(gòu)造配筋等效配置，所有粘鋼構(gòu)造滿足國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造》（06SG311-1）的要求。

各計(jì)算方法得到的構(gòu)件內(nèi)力如表1所示。

各計(jì)算方法的構(gòu)件內(nèi)力 表1

各計(jì)算方法得到的粘鋼量如表2所示。

各計(jì)算方法的粘鋼量（） 表2

注：表中洞口兩側(cè)墻肢水平筋及洞口上方連梁豎向箍筋配筋面積為間距150mm內(nèi)的配筋值

2.4剪力墻加固

根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，對開洞剪力墻進(jìn)行粘鋼加固，剪力墻的粘鋼宜對稱布置在墻體兩側(cè)。

（1）洞口兩側(cè)豎向粘鋼通過等代穿墻高強(qiáng)螺栓錨固于上下樓板處，在洞口周邊外包角鋼邊框，為達(dá)到洞口豎邊暗柱效應(yīng)，沿洞口高度方向在豎向粘鋼外層再粘貼水平箍板。粘鋼布置如圖3所示。

圖3 洞口兩側(cè)粘鋼布置圖

（2）洞口上方粘鋼應(yīng)達(dá)到連梁效應(yīng),連梁上下縱筋按計(jì)算用角鋼等效，連梁兩側(cè)粘鋼量按腰筋構(gòu)造（腰筋配筋率不小于0.3%）確定,箍筋按計(jì)算用U型扁鋼箍等效。粘鋼布置如圖4所示。

圖4洞口上方連梁粘鋼布置圖

（3）洞口周邊外包角鋼邊框，角鋼邊框切掉垂直肢向外延伸500mm，墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結(jié)合面間后灌環(huán)氧樹脂。

3剪力墻加固施工

剪力墻粘鋼加固施工必須由具備加固資質(zhì)的專業(yè)施工單位完成，剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術(shù)，分施工工序逐次開洞，具體施工步驟如下：

（1）在原剪力墻上對擬開洞口放線，對洞口周邊墻體混凝土表面按粘鋼要求進(jìn)行處理，粘貼洞口兩邊的豎向扁鋼，對洞口兩邊暗柱進(jìn)行加固，并在下端樓層處用等代穿墻高強(qiáng)螺栓錨固，然后粘貼上端樓層處錨固角鋼，施工工序如圖5所示。

圖5施工工序一

（2）在擬開洞口上方先開洞口1100X600，粘貼洞口上方連梁的U型扁鋼箍，再粘貼上端錨固角鋼，并用等代穿墻高強(qiáng)螺栓錨固，對洞口上方連梁加固，施工工序如圖6所示。

圖6施工工序二

（3）擬開洞口全部鑿開，洞口周邊外包角鋼邊框（豎向角鋼在下），墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結(jié)合面間后灌環(huán)氧樹脂，然后沿洞口高度方向粘貼水平箍板及連梁兩側(cè)水平扁鋼，最后打錨栓或射釘，施工工序如圖7所示。

圖7施工工序三

4結(jié)語

該高層住宅底部剪力墻開洞加固后經(jīng)過幾年的使用，工程應(yīng)用情況良好，該工程的加固設(shè)計(jì)計(jì)算方法和文中提出的在加固施工中應(yīng)遵循的工序和原則對類似的加固工程有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB500102010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造（總則及構(gòu)件加固）［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2007