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結構工程論文范文第1篇

1檢測技術

傳統的檢測手段(如人工目測)和無損檢測技術(如超聲波、聲發射、x-射線等)均是結構局部損傷的檢測方法，難以預測預報結構整體的性能退化，無法實現實時的健康監測和損傷診斷。一個不可忽略的事實是：結構損傷的出現勢必導致結構性能參數(如剛度、頻率、阻尼或質量)的變化，如果這種變化能夠很好的被檢測和分類的話，就可以用來進行結構損傷診斷與健康監測，顯然。這是整體的檢測方法。

1.1整體結構監測

整體結構監測的主要內容包括沉降觀測，位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測和振動觀測等。每一種建筑物的觀測內容，應根據建筑物的具體情況和實際要求綜合確定測量項目。健康監測方法與測量儀器的發展密切相關。目前，GPS定位技術已經在區域性變形觀測和大型工程變形監測中應用，并具有實時、連續、自動監測的優點，甚至與遠程數據傳輸相結合，實現監測與決策智能化。監測的準確性取決于監測方案的科學性、監測點布置的合理性及測量儀器的精確度。

結構監測的方法可分為四類：(1)空間域方法，(2)模態域方法，(3)時域方法，(4)頻域方法。其中空間域方法是根據質量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置I模態域方法根據自振頻率、模態阻尼比和模態振型的改變來檢測損傷；在時域方法中。系統參數通過在一定時間內采樣的數據來直接確定，精度較高，但很費時，在頻域方法中，模態參數如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，譜分析和頻率響應函數被廣泛應用。上述方法各有其優缺點。如頻域方法和模態域方法使用轉換的數據，數據轉換存在誤差和噪聲。在空間域方法中，質量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題，并且難以精確。將兩三種方法結合起來檢測和評估結構的損傷具有很強的發展趨勢，比如將靜載測試和模態測試的數據結合起來診斷損傷，這樣可以克服各自方法的缺點并相互檢查。與損傷檢測的復雜性相適應。

1.2結構性能的檢測

結構性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環節，內容一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測等。

1.2.1混凝土結構

混凝土強度及缺陷的檢測技術目前得到了廣泛的應用和發展，分為非破損檢測技術和局部破損檢測技術。由于非破損檢測技術具有適用性強、可連續大面積測試、不破壞結構且能獲得破壞試驗不能獲得的信息(如內部孔洞、疏松、不均勻性等)等特點，因此，一般情況下，均采用非破損檢測技術(但檢測結果的精確度較差)。到目前為止，關于混凝土強度的非破損檢測技術有回彈法、超聲法等，局部破損檢測技術有鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。混凝土強度的檢測技術已基本成熟，成熟的標志在于測試理論的完善和測試儀器性能。如；“回彈值——碳化深度——強度”關系，反映了回彈值與混凝土強度之間的基本規律。回彈、超聲、鉆芯和拔出等較為成熟的混凝土強度和缺陷檢測方法已經有了全國性的檢測本論文由整理提供技術規程。

混凝土構件鋼筋配置情況的檢測有破損和非破損兩類方法。破損方法是鑿去檢測部位的混凝土，直接量測鋼筋的數量、直徑及保護層厚度，然后與設計圖紙比較。這種方法對構件有損傷，應盡可能少用。非破損方法主要有電磁法、雷達法和超聲法，雷達法測試速度較快，電磁法相對較慢；對保護層厚度的測定用超聲法精度相對較高。上述幾種方法均不能準確測定出鋼筋直徑，也不能測定節點區的鋼筋和構件中剛進的連接情況。而這些檢測項目的結果客觀上又是結構鑒定與加固的依據。因此迫切需要開發研制測試精度高的檢測儀器。

1.2.2砌筑結構

砌筑結構檢驗測試技術起步比混凝土結構略晚一些，技術成熟程度比混凝土強度檢測技術略差，但該項技術的發展勢頭猛，在國內形成了百家爭鳴的可喜局面，目前，砌體結構材料強度的檢測技術正日益成熟。

砌筑強度檢測方法有現場檢測法和間接測試法，現場測試法有推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種檢測方法，需要從墻體上截取試件，比較困難，且試件稍經搬動，強度就會受到影響，故應用較少。間接測試法是通過檢測磚和砂漿的強度，然后依據現行規范直接確定砌體強度。磚的強度檢測通常可以從砌體上取樣按常規方法進行檢測，方法比較簡單。砂漿強度檢測方法有沖擊法、點荷法、回彈法、筒壓法、射釘法和剪切法等。

1.2.3鋼姑構

與混凝土結構和砌體結構相比，工程建設中鋼結構的數量相對較少，加之冶金、機械、交通、航空、石油、化工等工業部門對鋼材物理力學性能、內部缺陷，焊縫探傷等檢驗方法比較完普。因而其檢驗測試技術發展之路基本是借鑒學習國內其他行業的先進方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。

結構鑒定與評估技術的發展與建筑市場和社會的需求有直接的關系，與國家的經濟狀況有密切的關系，同時又受到檢測技術發展的影響。結構的可靠性評級是根據檢測的結果進行評定，它是結構維修，加固的重要依據。根據《危險房屋鑒定標準》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的綜合評定按三個層次進行；第一層次應為構件危險性鑒定，其等級評定分為危險構件(Td)和非危險構件(Fd)兩類；第二層次應為房屋組成部分(地基基礎、上部承重結構、圍護結構)危險性鑒定。其等級評定應分為a、b、c、d四等級；第三層次應為房屋危險性鑒定，其等級評定應分為A、B、C、D四等級。超級秘書網

建設工程質量的檢測與鑒定技術已超出了單純的結構安全的范疇，包括了結構的安金性、耐久性、適用性和抗災害能力以及工程質量問題產生原因的鑒定與分析等綜合問題。建設工程質量的檢測與鑒定為治理工程質量通病。如設計造成的多層磚房溫度裂縫問題，混凝土工程施工階段的開裂問題等起到了積極的作用。為設計規范和施工驗收規范的修編提供了依據。

2結論

結構工程論文范文第2篇

關鍵詞：系統仿真設計

一、系統仿真技術

所謂仿真就是建立系統的模型（數學模型、物理效應模型或數學-物理效應模型），并在模型上進行實驗和研究一個存在的或設計中的系統。這里的系統包括技術系統，如土木、機械、電子、水力、聲學、熱學等，也包括社會、經濟、生態、生物和管理系統等非技術系統。仿真技術的實質也就是進行建模、實驗。現代仿真技術的發展是與控制工程、系統工程及計算機技術的發展密切相關聯的。控制工程和系統工程的發展促進了仿真技術的廣泛應用，而計算機出現及計算技術的迅猛發展，則為仿真提供了強有力的手段和工具。因此，計算機仿真在仿真中占有越來越重要的地位。

仿真技術得以發展的主要原因是它帶來了重大的社會和經濟效益。系統仿真的應用大致可分為：對已有系統進行分析時采用仿真技術；對尚未有的系統進行設計時采用仿真技術；在系統運行時，利用仿真模型作為觀測器，給用戶提供有關系統過去的、現在的、甚至是未來的信息，以便用戶實時作出正確的決策；

在系統運行前，利用仿真模型作為預測器，向用戶提供系統運行起來后，可能產生什么現象，以便用戶修訂計劃或決策；利用仿真模型作為訓練器，訓練系統操縱人員或管理人員。在工程領域仿真技術可以降低系統的研制成本，可以提高系統實驗、調試和訓練過程的安全。

一般認為，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。傳統仿真技術中，一個仿真系統要首先建立起系統的數學模型--一次仿真模型，然后再改寫成適合計算機處理的形式-仿真模型。仿真模型可以說是系統二次近似模型。建立起仿真模型后，才能書寫相應的程序。

仿真基本上是一種通過實驗來求解的技術。通過仿真實驗要了解系統中各變量之間的關系，要觀察系統模型變量變化的全過程，此外，為了對仿真模型進行深入研究和結果優化，還必須進行多次運行，系統優化等工作，因此，良好的人機交互性是系統仿真的一個重要特性。

二、虛擬現實技術

虛擬現實技術是二十世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，是由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環境--虛擬環境，用戶投入這種環境中，就可與之交互作用、相互影響。它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術分支，從而也大大推進了計算機技術的發展。目前，虛擬現實技術已在建筑、教育培訓、醫療、軍事模擬、科學和金融可視化等方面獲得了應用，漸已成為21世紀廣泛應用的一種新技術。

虛擬現實是高度發展的計算機技術在各種領域的應用過程中的結晶和反映，它具有以下主要特征：

（1）依托學科的高度綜合化；

（2）人的臨場化；

（3）系統或環境的大規模集成化；

（4）數據表示的多樣化和標準化，數據存儲的大容量、數據傳輸的高速化與數據處理的分布式和并行化。正是這些特征，使操作者沉浸其中，并通過多種媒體對感官的刺激，對所需解決的問題有了清晰和直觀的認識，從而，也使模型的建立和驗證更加方便。

三、系統仿真技術與虛擬現實技術的結合

傳統的系統仿真技術很少研究人的感知模型的仿真，因而無法模擬人對外界環境的感知(聽覺、視覺、觸覺)隨著多媒體技術、計算機動畫、傳感技術的發展，計算機模擬外界環境對人的感官刺激開始成為可能。事實證明，人類對于圖像、聲音等感官信息的理解能力遠遠大于數字和文字等抽象信息的理解能力。將仿真技術與虛擬現實技術相結合，利用虛擬現實技術進行仿真模型的建立和實驗的模擬，使仿真的過程和結果可以實現圖象化、可視化，使仿真的系統具有了三維、實時交互、屬性提取等特征，極大地促進了仿真技術的發展，同時也使虛擬現實技術更加具有生命力。

四、仿真與虛擬現實技術在結構工程中的應用

仿真與虛擬現實技術近年來在機械、電子、水利、社會、經濟、生態、生物等各個領域都得到了廣泛的應用。

在結構工程中，仿真與虛擬現實技術已經應用于如下幾個方面：

1．在工程結構分析中的應用

工程結構在各種荷載作用下的反應，其破壞特征和極限承載力是人們所關心的。當結構形式特殊，荷載及材料特性復雜時，人們往往求助于模型試驗來測定其受力性能，但模型試驗往往受到場地和設備的限制，只能做小比例模型試驗，難以完全反映結構的實際情況。若用仿真與虛擬現實技術，則可以進行足尺寸的試驗，還可以很方便地修改參數。此外，有些結構難于進行直接試驗，用計算機模擬仿真就更能體現出優越性，如建筑物及構筑物在地震作用下的倒塌分析，橋梁受到汽車高速碰撞的檢驗試驗等只有采用仿真與虛擬現實技術，分析才能大量進行。又如在高速荷載作用下，結構反應很快，人們在真實試驗中只能觀察到最終結果，而不能觀察試驗的全過程。如果采用計算機模擬仿真試驗，則可觀察其破壞的全過程，便于破壞機理的研究。對于長期的徐變過程則可在模擬中加快其變化過程，讓人們清楚地看到其過程。在運用傳統的有限元法進行結構分析時，結構應力的結果通常采用內力圖等力線的形式描繪出來，給人以直觀的印象。利用仿真與虛擬現實技術則可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小，用不同顏色表示出不同的等力面；也可以任意變換角度，從任何點去觀察。還可以利用VR的交互性能，實時修改各種數據，以便對各種方案及結果進行比較。這樣就使工程師的思維更加形象化，概念更易于理解。

2．在巖土工程中的應用

巖土工程處于地下，往往難于直接觀察，而仿真與虛擬現實技術則可把內部過程展現出來，有很大實用價值。例如，地下工程開挖經常會塌方冒項。根據地質勘察，我們可以知道斷層、裂隙和節理的走向密度，通過小型試驗，可以確定巖體本身的力學性能及巖體夾層界面的力學特性、強度條件，并存入計算機中。

在數值模型中，除了有限元方法外，還可采用分離單元。分離單元在平衡狀態下的性能與有限元相仿，而當它失去平衡時，則在外力和重力作用下產生運動直到獲得新的平衡為止。分析地下工程的圍巖結構，邊坡穩定等問題時，可以把節理斷層劃分為許多離散單元。這一過程可以在顯示器和大型屏幕上顯示出來，最終可以看到塌方的區域及范圍，這就為支護設計提供了可靠依據。

3.防災工程中的應用

長期以來，人類一直與洪水、火災、地震等自然災害進行著堅持不懈的斗爭。由于自然災害的原型重復實驗幾乎是不可能的，因而仿真與虛擬現實技術在這一領域的應用就更有意義。目前已有不少抗災、防災的模擬仿真系統制作成功，例如洪水泛濫淹沒區的洪水發展過程演示系統。該系統預先存儲了泛濫區的地形地貌和地物，有高程數據可確定等高線，只要輸入洪水標準(如百年一遇的洪水)及預定河堤決口位置，計算機就可根據水量、流速區域面積及高程數據算出不同時刻的淹沒地區，并在顯示器和大型屏幕上顯示出來。人們從屏幕上可以看到水勢從低處向高處逐漸淹沒的過程，這樣對防洪規劃以及遭遇洪水時指導人員疏散是很有作用的。又如在火災方面，對森林火災的蔓延，建筑物中火災的傳播均已開發出相應的模擬仿真系統，這對消防工程起到了很好的指導作用。

4．在模擬施工過程中的應用

建筑施工是復雜的大型的動態系統，它通常包括立模、架設鋼筋、澆注、振搗、拆模、養護等多道工序，而這些工序中涉及的因素繁多，其間關系復雜，直接影響著混凝土澆筑的進程。模擬施工過程是為了通過仿真手段，去發現實際施工中存在的問題或可能出現的問題，這就需要對實際施工進行仿真。而目前施工過程的模擬只是從幾何形體方面模擬施工的過程，即按樓層關系由下而上，每一層按柱、梁、板的幾何形狀加以著色來實現對施工過程的模擬。現有的模擬只是對進度計劃起到了一定作用，并沒有對施工過程起到真正的作用。基于以上原因，需對施工過程建立合適的模型，以達到模擬仿真的效果。例如，大型水利樞紐混凝土在運輸澆筑系統的模擬仿真模型，是由運輸子系統和澆注子系統構成的，模型是按進程交互的仿真策略建立的，按這種條件建立的模型能與仿真程序間保持緊密的對應關系，程序所要模仿的行為比較直觀、清晰。程序流程直接與模型結構和系統狀態相對應。

另外，仿真與虛擬現實技術在結構工程領域內，還可應用在建筑系統工程管理、建筑信息管理、建筑物及構筑物的空氣流場、空氣品質分析等方面。

我國是一個發展中國家，有著大量繁重的基本建設任務，特別是在十五計劃綱要中，提出進一步加強水利交通、能源等基礎設施建設和西部大開發戰略。這一大好形勢，為結構工程高新技術的信息化和集成化，為結構工程學科及相關學科的發展提供了良好的機遇。仿真與虛擬現實技術作為結構工程高新技術之一，開創了結構工程學科的新紀元，其技術潛力巨大、應用前景十分廣闊。

參考文獻

（1）汪成為、高文、王行仁.靈境(虛擬現實)技術的理論、實現及其應用.清華大學出版社，1997

（2）陳清來.建筑結構的現代設計設計思想和發展.工程設計CAD及自動化，1996年，（4）

（3）張躍、張叢哲。土木工程中虛擬現實技術的發展與展望，計算機世界，1998，（5）D版：1-3.

（4）袁耀明.從可視化到視算一體化.系統仿真學報，1996（5）

（5）張叢哲、張躍.計算機輔助設計(CAD)中虛擬現實技術.計算機世界,1998，（5）D版：5。

結構工程論文范文第3篇

1．1機械設備因素引發質量問題

現代化的機械設備是橋梁施工必不可少的依靠。因而橋梁工程的施工必須以良好的機械設備運行為保障，技術參數也要精確到位。因而必須做好機械設備的日常養護，使用時也必須嚴格遵循操作指南等技術標準。

1．2自然因素引發質量問題

橋梁工程通常長期處于自然環境中，因而受其影響也較大，暴曬、低溫、潮濕等都會影響到橋梁工程的質量，引發變形等問題。此外還要注意地質條件的影響，必要采取恰當的加固手段應對地質的不穩定。

2橋梁工程結構施工質量控制手段

2．1鋼結構橋梁施工質量控制

鋼結構是橋梁工程的關鍵部件，因而必須嚴格質量管控，尤為關鍵的是選擇恰當的材料，對于選定材料的必須逐漸驗收合格證書、批文、成分及性能檢驗報告以及質量保證等文件，驗收必須嚴格執行國家有關標準和施工要求。對于焊縫要還要進行焊接后的檢測，特別是對接焊縫或者有特殊要求的焊縫。對橋體還要進行防腐防銹處理。對鋼結構表現進行涂裝處理時要杜絕蒸汽和水汽，還要進行祛除灰塵、油污等附著物的處理;涂裝不宜在結露期和惡劣天氣條件下進行。鋼結構表面清潔或者油漆噴刷要在4小時內完成。如果噴漆超過4小時，要對鋼結構表面進行打磨，形成細致毛面，涂料必須具備相應的施工粘度，必要時可采用稀釋劑。稀釋劑的選用要和施工方式、涂料體系相匹配。如果涂料已經實現配好，臨時進入稀釋劑的情況是不允許的。

2．2混凝土的質量檢查和驗收

(1)對混凝土的質量進行驗收和檢驗，必須在相關技術標準的指導下進行。(2)對混凝土進行驗收，必須承包人和監理人員同時在場，通常采用無破損的檢驗方法，重點驗收橋梁工程的孔樁和全部具有代表性的樁，如果最某些樁有質量懷疑，還需要再次進行整體性的檢驗。對混凝土進行無破損檢驗時要設置預埋件，一般是由承包人負責設備，要遵循圖紙的要求。(3)芯樣鉆取工作人員，要么由承包商配備，設備和技術要求能全樁長鉆取7厘米直徑或者更好的芯樣，通常需要專門的訓練;要么由監理工程師指定專業鉆探對承擔取樣工作。(4)監理工程師要進行必要的復查。要用經緯儀對樁平面位置進行復查，還依據灌注記錄對混凝土進行復查，復查要提供書面報告。

3橋梁工程結構施工質量監理措施

3．1強化人員質量意識

對橋梁工程結構施工進行質量控制，必須不斷強化施工人員的質量意識。施工人員是橋梁工程結構施工的主導人員，他們負責具體的施工和組織，因而必須對他們進行全面的安全教育和專業培訓，才能保障橋梁工程的施工質量。要讓施工人員全面了解橋梁工程結構施工的重要性。

3．2確保施工方案科學可行

橋梁工程正式施工之前，施工單位應組織技術人員對施工方案制定科學、合理、有效的措施。事實證明，對橋梁工作結構施工質量進行全面、嚴格的控制，科學有效的施工方案、具體詳實的質量管理計劃必不可少。制定合理有效地施工方案和質量監管計劃可以提前找出施工中質量監管的疑點、難點，采取相應的措施。

3．3嚴格質量監管措施

橋梁工程結構施工過程要嚴格遵循施工要求和技術標準，具體表現為:設計圖紙施工、按照操作規范進行操作、質量標準檢查驗收等內容;認真做好橋梁工程技術質量交底工作，將具體的施工方法，質量監管要求、施工過程中應注意的問題、質量監管的相關措施等內容傳達給各施工部門，加強各部門之間的內部檢查和抽查工作。

3．4適時引用現代化監測技術

隨著科學技術的進步，現代化監測技術越來越多的用于橋梁工程結構施工中，既包括計算機技術、網絡技術，還包括通信技術，都能夠和質量管理技術有機結合，實現資料的共享、資源的高效配置，為橋梁工程結構施工質量管理提供科學、有效、全面完整的資料基礎。

4結束語

結構工程論文范文第4篇

關鍵詞：巖體結構控制論工程地質模型分析方法

一、巖體結構的工程地質模型

巖體形成和發展過程伴隨著各種內、外地質營力的作用，從成巖的類型分為沉積巖、巖漿巖和變質巖三大類，由于結構面的存在使巖體具有一定的結構，其結構特性控制著巖體的性質和變形破壞，因此，我們在解決巖體工程問題時，應該從巖體的地質模型出發。孫廣忠教授建立了8個基本的地質模型：水平層狀巖體、緩傾層狀巖體、陡傾層狀巖體、陡立層狀巖體、彎曲層狀巖體、完整塊狀巖體、碎裂塊狀巖體和巖溶化塊狀巖體。孫玉科在研究了大量露天礦和水電工程的邊坡滑坡資料后，歸納出5種具典型意義的工程地質模型，即：金川模型、葛洲壩模型、鹽池河模型、白灰廠模型和塘巖光模型。目前，這些模型廣泛的應用在巖體工程中，從地質模型建立的角度考慮，首先應該調查巖體中結構面的發育特征以及與結構體的組合特征，查明巖體的賦存地質條件，如地下水、地應力條件等，再與上述的基本類型進行對比，選擇適合巖體工程的模型。為了便于后面的力學分析，在建立地質模型時從各基本模型的共性特征入手，并根據工程自身的特點充分體現其個性的一面。因此，建立巖體的工程地質模型是一項系統的工作。

二、巖體結構力學模型

孫廣忠提出了四種巖體介質，并根據介質的特性提出了四種巖體力學的分析方法，表1中是四種力學介質巖體特性。

表1各種力學介質巖體特征

連續介質

碎裂介質

板裂介質

塊裂介質

巖體結構

1、完整結構

2、高地應力下散體結構及碎裂結構

低地應力下條件下碎裂結構及粗碎屑散體結構

板裂結構

部分碎裂結構

塊裂結構

巖體變形機制

結構體壓縮及剪切為主

結構體（壓縮、剪切），結構面（閉合、滑移）

結構體橫向彎曲及縱向縮短

沿結構面滑移

巖體破壞機制

材料的張及剪破壞

沿結構面滑動、結構體滾動、結構體張及剪破壞

彎折、潰屈、傾倒滑動

沿軟弱結構面滑動

巖體力學性質控制因素

材料及環境因素

材料、結構效應及環境因素

軟弱結構面及結構體

軟弱結構面

巖體力學性質研究方法

典型地質單元三軸力學試驗及尺寸效應

巖塊三軸試驗、尺寸和圍壓效應

軟弱結構面力學性質及彈性模量

軟弱結構面力學性質及爬坡角理論

巖體力學分析方法

連續介質巖體力學

碎裂介質巖體力學

板裂介質巖體力學

塊裂介質巖體力學

對于基巖斜坡失穩破壞主要表現為軟弱巖體的蠕滑變形、巖體沿著已存在的地質結構面發生剪切破壞、巖石塊體的塌落和板狀結構巖體的傾倒、上部巖體沿巖層層面或較軟弱夾層發生剪切滑動等。李鐵峰將基巖斜坡的變形模式進行了總結，根據結構面傾向、傾角與斜坡產狀之間的關系，以及軟弱夾層的發育情況，將斜坡的變形模式分為傾倒變形、潰屈型破壞、順層滑動破壞、裂隙滑動、侵入接觸滑動、拉裂－脫離母巖－崩塌、壓縮流變。

三、巖體結構力學的分析方法

早期多數把巖體看成連續的介質，用一些連續的線性分析方法來解決巖體力學問題。根據巖體不連續、方向異性等特點，目前出現了許多的不連續分析方法，如：離散元算法、塊體理論、DDA方法等，其理論基礎更符合巖體的性狀。

離散元法（DiscreteElementMethod）考慮結構體受力后的運動狀態，以及由此導致受力狀態及系統的變形（塊體運動）隨時間的變化，該法由Cundll于1971年首次提出，用來計算結構面和結構體組成巖體的非連續變形，以后又進一步發展了考慮塊體本身的彈性變形，并推廣至三維和動力問題。目前，離散元應用的文章較多，而研究基礎計算方法的文章很少，因此，加強離散元法基礎理論、基礎算法及誤差分析方面的研究，汲取有限元法等數值方法的優點，使之既能保持在描述散體的整體力學行為和力學演化全過程方面的優勢，又能有效描述介質局部連續處應力狀態和變形狀態，使離散元法的模型建立真正滿足幾何仿真，物理（本構）仿真，受力仿真和過程仿真的原則，是離散元法研究領域的首要工作。

塊體理論由石根華（1977）提出并在美與Goodman合作完善起來的，應用幾何學、拓撲學碎裂結構巖體。近些年，塊體理論在巖體工程中應用十分廣泛，E.Hoek等（1998）應用塊體理論開發了用于地下開挖工程的分析程序—Unwedge；2001年Rocscience公司推出了Swedge4.0，該軟件可以用來計算邊墻塊體的體積及穩定系數。汪衛明、陳勝宏（1998）在矢體概念的基礎上開發出三維巖石塊體系統的自動識別方法，該方法能夠有效解決包含不規則地形面和非貫通結構面等情況下的復雜塊體的識別問題；盧波、陳劍平等通過應用隨機不連續面三維網絡模擬技術對復雜有限塊體的自動搜索及確定其空間幾何形態，并提出了“有形即是有限”的分析方法；張子新等把分形幾何與塊體理論相結合，提出分形塊體理論，建立分形塊體理論赤平解析法，并把隨機概率模型引入分形塊體理論，研究了三峽高邊坡關鍵分形塊體的滑落概率和分形塊體的大小及其分布密度；張子新等將赤平投影圖解析化，提出了塊體理論的赤平投影解析法，并應用該法分析了某礦卷揚機硐室的穩定性；趙文把概率理論引入節理跡長分布的研究之中，推導了多組節理切割巖體形成關鍵塊體概率的計算公式，從而使原來的一些關鍵塊體轉化為穩定塊體，減少了關鍵塊的數量。

近年來，石根華又將塊體理論進一步發展，1993年由石根華提出的塊體系統不連續變形數值分析新方法，簡稱為DDA方法，該方法是求解塊體系統連續變形、大變形和大位移數值分析方法，塊體的形狀可以是任意的凸凹多邊形，塊體間也不一定要求角點接觸。國內已研制了二維DDA程序軟件，并與日本九州大學環境地盤工學研究中心合作將三維塊體分析方法應用于三峽船閘高邊坡的巖體穩定分析，并對船閘開挖施工過程及其支護效果的數值模擬，繪制了各開挖步序的巖體變形等值線圖。

四、巖體結構控制論的工程應用

隨著國民經濟的發展和大型建設項目的實施，涉及到大量的地下工程建設項目，如采礦巷道、道路隧道、水電工程的地下洞室等。地下工程的一項主要研究工作就是分析圍巖應力重分布特點以及變形破壞規律，這些都要受到巖體結構的控制。例如：康立勛通過研究塊狀結構巖體中自重應力傳播的法則，得到了巖體的應力大小受巖塊數量以及巖塊幾何參數控制的結論，并將研究結果用于計算煤炭地下采場頂結構載荷。隧道工程中巖爆和巖體結構關系密切，完整性好的巖體易發生巖爆，當節理裂隙發育到一定程度一般不會發生巖爆；巖層的層厚狀態及層面與洞室的空間組合關系與巖爆有重要的關系；優勢節

理組與最大主應力的夾角大小也與巖爆緊密相關。

上面提到了巖質邊坡變形破壞形式主要受控于巖體的巖性和結構特性。如：河西走廊金川露天礦上盤西區邊坡變形破壞、烏江雞冠山崩破壞和清江水布埡水利樞紐馬崖高邊坡等屬于傾倒破壞；因此，分析巖體穩定性時，應根據巖體的巖性、巖體結構特性等對邊坡進行分區，分析各區巖體力學機制和變形破壞機制，再結合邊坡開挖各項參數計算邊坡穩定性。

一般計算地基沉降變形時，把地基巖體當作各向同性介質，未考慮結構面的影響。其實，當巖體中的節理裂隙發育程度及方位滿足某種條件時，則地基的滑移變形將受其中的優勢結構面控制。如：章楊松等對潤揚大橋節理化巖體，運用優勢結構面理論，分析確定了影響和控制巖體地基沉降變形的優勢結構面組合，提出了“優勢結構面模型”與“遍有節理單元模型”數值分析確定巖體地基沉降變形的聯合算法。遍有節理單元模型是考慮遍布巖體中的節理對巖體的受力和變形的影響的數值分析方法計算時輸入了眾多組結構面的參數，而考慮優勢面時只輸入兩組左右優勢面的參數，次要的結構面則忽略之。在相同力條件下，考慮優勢結構面影響時，計算的地基變形大于不考慮優勢結構面影響時計算的地基變形，說明優勢結構面對地基的變形有明顯的影響，因而也將影響地基的承載力。

五、結論

本文從巖體工程地質模型、結構力學模型、分析方法和工程應用這四個方面總結了巖體結構控制論的研究和應用現狀。根據巖體的巖性特征、結構面發育情況、巖體的地應力、地下水條件等建立巖體的工程地質模型，并將巖體劃分為四種力學模型，分析巖體結構控制下的變形破壞機制。介紹了目前用于不連續巖體結構計算的方法。對巖體結構控制論在地下工程、邊坡工程、庫岸工程和地基基礎中的應用作了簡單介紹。

參考文獻

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[5]許兵.論地質模型—涵義、意義、建模與應用.[J].工程地質學報.1997.5.3.

結構工程論文范文第5篇

1．1裂縫問題

混凝土時一種由不同材料組成的非均質體，外部載荷和環境的影響會引起內部產生的初始應力，內部轉移，擴散等復雜的現象，因此，混凝土在施工時會出現裂縫問題。大體積混凝土的特點是混凝土澆筑面和澆筑量很大，混凝土澆筑完畢時由于水泥水化熱的影響會使混凝土內部的最高溫度在很短時間內達到最大，這時，如果混凝土內外溫差超過25℃，那么在升溫和降溫階段就容易發生表面裂縫和收縮裂縫。裂紋按照深度不同可分為表面裂紋和深度裂紋。表面裂紋一般危害較小，深度裂紋的危害相對來說危害就比較大，有時可能會破壞混凝土結構的完整性和穩定性。根據其他方面，裂縫的原因可分為溫度變化引起的裂縫、地基變化引起的裂縫、設計原因引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、施工工藝的優劣引起的裂縫等。大體積混凝土產生的裂縫一般為溫度原因產生的裂縫，一方面是由于混凝土內部的原因:大體積混凝土由于水泥水化熱導致混凝土內部溫度很高，黨混凝土表面的溫度和氣溫相差較大時就會產生溫度收縮裂縫。混凝土的膨脹系數為每攝氏度0.00001，溫度每變化10℃，混凝土會產生0.01%的先膨脹或收縮。另外如果混凝土被約束變形，在結構中會產生應力，混凝土具有抗拉強度即溫度裂縫性能，當應力超過混凝土的這種性能時，地基就會變形產生裂縫。由于地基不均勻的沉降的垂直或水平方向的位移產生了額外的應力結構，除了混凝土結構的抗張強度，從而導致結構開裂。為了防止鋼筋銹蝕，應根據規范控制裂縫寬度進行設計，采用適當的保護層厚度。還有施工工藝的優劣引起的裂縫，在施工過程中，對混凝土的施工工藝的要求是比較高的，如果在施工過程中施工工藝部規范，在后期使用中產生裂縫的可能性會增大。

1．2大體積混凝土在施工過程中遇到的其他問題

首先，在施工過程中，大體積混凝土的澆筑和振搗過程中，應保證在每一處混凝土初凝以前就被上了一層新的混凝土覆蓋并振搗完畢，而且還應考慮結構的大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響。其次，在大體積混凝土的養護階段，要注意控制混凝土的內外溫差，這就要求應注意保持適宜的溫度和濕度，以此來促進混凝土強度的正常發展和防止產生混凝土裂縫并阻止其發展。大體積混凝土的養護不僅要滿足強度增長的需要，還要通過控制傷工的溫度來防止因溫度變形引起混凝土的開裂。最后，大體積混凝土在拆模時，混凝土的溫差不得超過20℃。

2大體積混凝土產生裂縫的原因分析

2．1混凝土自身收縮的影響

混凝土收縮現象就是其在空氣中硬結時體積較小的現象。在不受外力的情況下，混凝土的這種變形受到外部約束時，將在混凝土中產生拉應力，導致混凝土開裂。在硬結初期主要是水泥石水化凝固硬結過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分的蒸發而引起的收縮變形。

2．2水泥水化熱的影響

在水泥的水化過程中(主要是澆筑后的5－7天左右)，水泥會放出大量的熱，由于混凝土內外表面的散熱條件不盡相同，因此混凝土中心的溫度很高，而外部溫度不高，這就導致了混凝土內外的溫度梯度，內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。

2．3混凝土材料的影響

混凝土的裂縫主要是受本身的收縮受到的約束而產生的拉應力超過其抗拉強度而產生的。混凝土本身的收縮由其自身材料所控制，混凝土的材料包括泥土和水、砂石、外加劑和摻合料等。混凝土的收縮值和強度值因水泥種類和水泥的用量不同而不同，我們所關注的水泥細度問題中，水泥越細混凝土就越容易裂縫。砂石的含量越高混凝土也越容易裂縫，這是因為骨料表面所帶的泥份阻礙了骨料和水泥漿之間的粘結程度，弱化了界面結構，因而導致了混凝土抗拉強度的降低。另外實驗結果表明，摻加化學外加劑的混凝土的干縮值較大，且不同的化學外加劑對混凝土的干縮值影響不同。此外，結構設計和施工過程中的一些因素也對大體積混凝土產生不同程度的影響。

3對大體積混凝土產生裂縫問題的處理措施

混凝土的裂縫問題直接決定了施工效果的優劣，直接關系到工程的質量和經濟效益，所以裂縫問題的解決在施工工程中相當重要，但是它又是施工過程中避免不了的土木工程現象，不過對其進行處理的辦法還是有的。

3．1恰當選擇原料

在骨料的選擇上，可按照施工條件，盡量選擇大粒徑的中粗砂、有良好級配的石子。這樣既可以減少用水量，也可減少相應的水泥用量和混凝土的收縮和泌水現象。對于水泥的選擇，大體積混凝土產生裂縫的主要原因是水泥化過程中釋放了大量的熱。因此，在大體積混凝土施工過程中應盡量使用低熱或者中熱的水泥，并盡可能地降低混凝土中的水泥用量，從而降低混凝土溫度的上升，提高混凝土硬結后的體積穩定性。還可以通過適當增加活性細摻料代替水泥來保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍塌度不受損失。在摻加外加料和外加劑方面，適當摻加粉煤灰可減少水泥用量，從而降低水化熱，但摻加量不可大于摻加適量的減水劑，這樣可有效增加混凝土的流動性，且能提高水泥的水化率，增強混凝土的強度，從而降低水化熱，明顯延緩水化熱的釋放速度。

3．2防止水泥熱化

水泥熱化會導致大體積混凝土的裂縫問題，因此，需對水泥熱化進行防止，比如，精心設計配合比;增配構造設計，提高抗裂性能等。

3．3施工質量的控制措施

在大體積混凝土施工質量的控制上，原材料環節的質量控制非常重要，首先要對水泥進行編號，其次要對粗骨料和細骨料中的顆粒含量進行嚴格的級配，最后就是要對一些外加劑和骨料含水量等多加注意。認真做好施工過程中的技術層面的工作，對實際問題要認真分析，適當調整各種材料的配比技術，應和具體的施工設備的變化而改變具體的施工措施。

4總結