大型水池接触有限元分析

对于大型水池的计算,由于存在底板和地基的相互作用,因而很复杂,实际上底板和地基的相互作用是两种不同介质的接触问题.本文把地基看作是连续的半空间体,采用接触理论,对弹性地基上水池底板及大型水池,进行了有限元分析,并与按传统弹性理论法计算结果进行了对比,验证了本模型及求解方法的有效性.     

基于组合圆柱壳理论的大型油罐应力分析

为准确获得大型石油储罐的壁板应力分布，提出了一种长 短圆柱壳解析方法.当考虑到底板与第1层壁板连接处边缘力系对第2层壁板的影响，将第1层壁板视为短圆柱壳，其他各层壁板视为长圆柱壳，同时采用刚性 弹性地基梁耦合模型模拟底板时，导出了大型油罐壁板的应力表达式.以15×104 m3浮顶油罐为研究对象，进行充水试验的现场应力测试，获得了实测应力分布.结果表明，由该方法得到的理论值与实测值吻合得较好,最大误差为6.02%，满足工程误差精度的要求，可为油罐进一步大型化提供技术支持.     

采用吊阀系统的油罐强度有限元分析

采用弹性力学理论对油罐径向位移进行了理论分析，在有限元计算模型的处理中，对由不同厚度钢板焊接而成的罐壁进行了板壳元的厚度偏移处理，并详细讨论了地震载荷的计算和影响，为提高计算精度，在整体计算的基础上，对油罐吊阀部位进行了有限元局部细化分析，计算结果表明，在罐壁与管道连接处存在严重的应力集中，在吊阀系统设计时应引起重视。     

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.     

软粘土地基上的一种油罐基础构造及地基固结分析

本文着重于阐述上海金山石化一厂建于软粘土地基上一个3万米~3油罐基础的构造及地基的固结分析。 首先介绍了在软粘土地基上建造大型油罐,采用低环墙和厚垫层加反压的地基处理情况,并对地基稳定性和不均匀沉降等作了验算。无论从技术上还是经济上分析,这种油罐基础都是合理的,有其优越性。 其次,在前文的基础上,经过改进,提出了另一个切线模量方程和一个切线泊桑比方程。饱和粘土的切线模量是平均有效应力和强度发挥度的函数,而切线泊桑比只是强度发挥度的函数。 最后,根据Biot固结理论,采用本文提出的非性线弹性模量方程,应用有限元法计算了上海金山两个油罐在试水预压期间沉降过程,并与实测成果作了比较分析。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

大型储油罐碎石桩地基差异沉降有限元数值分析

为减少大型储油罐碎石桩地基差异沉降,采用轴对称有限元方法进行数值模拟和计算,研究了桩长、置换率、褥垫长度等参数对差异沉降的影响,及负向侧向位移与差异沉降的关系。结果表明,3个不等桩长的分布范围在某一定值时,差异沉降最小;油罐中心范围内复合地基,通过固定桩径不变,增加桩间距来增大置换率,可使复合地基在相对较小的置换率条件下获得更小的差异沉降;保持置换率不变,桩径越大（即桩间距越疏）,复合地基差异沉降越小;调整桩长、置换率对差异沉降的改变较为明显,而改变褥垫长度对其影响不大;油罐地基负向侧向位移的出现是差异沉降调整的一个重要特征。     

采用粘弹塑性模型计算单桩沉降

单桩的沉降计算是依据地基土在外荷载作用下的应力—应变关系来建立计算模型的，但目前所建立的这些模型的计算结果，大多都与工程实际有较大的误差、根据地基土的变形特征和桩—土协同工作的原理，采用地基土的粘弹塑性模型和桩身混凝土的弹性变形模型，提出了单桩的沉降计算的基本理论．经与工程实例对比分析，具有较好的一致性．     

油罐底板几何尺寸对下节点弯矩及应力的影响

分别采用Ｄｅｎｈａｍ方法和弹性地基梁方法讨论了下节点处弯矩的计算方法。指出了目前计算中常见的两处错误。通过对１０万ｍ３浮顶罐的计算，分析了底板几何尺寸及地基系数对下节点弯矩及底板应力的影响；从中找出降低下节点处应力峰值，增强大角缝区抵抗低周疲劳破坏能力的另一途径。对１０万ｍ３浮顶罐的计算结果同现场实测数据的比较表明，Ｄｅｎｈａｍ方法适合于带混凝土环梁基础的下节点附近的底板应力计算。     

路桥过渡段路面结构开裂与差异沉降分布研究

为研究桥台后路面结构对过渡段差异沉降的耐受能力, 采用ABAQUS 大型有限元软件建立 了路桥过渡段路基路面力学行为计算的三维有限元模型.采用交通荷载的静力等效方法简化计算 过程并计入交通荷载对过渡路段沉降的影响.为了准确地模拟填土非线性特性与路面材料的损伤 开裂性能, 分别采用修正Duncan-Chang 模型以及ABAQUS 混凝土Concre te Damaged Plasticity 模型描述各材料的本构关系.根据有限元计算结果, 分析得到了过渡路段路面结构应力与差异沉 降的时空变化规律, 以及差异沉降导致路面结构损伤裂纹扩展直至破坏的发展规律, 并由此提出了 路桥过渡段差异沉降结构性控制标准.     

路堤下盖板涵的竖向土压力分布

由于盖板在填土压力作用下发生挠曲变形,针对盖板涵对竖向土压力分布的影响,推导了盖板涵竖向土压力分布计算公式.假设盖板发生弹性挠曲变形,填土服从Winkler弹性地基条件,对盖板上修正的Marston填土涵洞竖向土压力分布进行了分析.结果表明,该修正公式考虑了盖板涵内外土柱差异沉降的应力集中效应,可计算由于盖板挠曲变形而引起的土压力重分布.通过对鹤大高速公路某盖板涵进行现场测试以及有限元数值模拟分析,结果显示盖板涵土压力的分布特点与本文理论分析相一致,且理论公式计算结果值与现场实测值吻合较好.     

对地基应力解除法进行建筑物纠偏数值模拟

为研究对建筑物进行纠偏，提出了土体的一种非线性弹—粘弹性流变本构模型，并将模型成功运用于软粘土纠偏实践中，用有限元法对地基应力解除法纠偏建筑物的全过程进行了数值模拟，并对施工过程中地基应力水平场和位移场的变化转移、沉降速率随时间的变化规律及计算范围内地面的沉降量等进行了分析；结果表明：软土的流变特性对纠偏的影响不可忽略；考虑土体的流变能够较好地指导建筑物的纠偏实践。     

基础沉降对连续空心板梁拓宽影响研究

选择某9×20 m混凝土连续空心板梁为工程背景,研究连续空心板梁拓宽时新旧地基沉降差对结构受力的影响,利用有限元软件建立模型,分析了地基不均匀沉降对旧桥拓宽影响,分析结果表明：地基不均匀沉降对桥梁拓宽影响较大,应确定地基不均匀沉降的控制值。提出减少不均匀沉降的措施,为施工提供参考。     

立式储液罐提离机理及“象足”变形产生原因

为了研究立式储液罐的提离机理及大变形产生的原因,从而减轻储液罐在地震灾害中的损失.基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的立式圆柱形储液罐结构有限元模型,并分别进行了水平荷载和竖向荷载作用下罐底提离及"象足"变形分析.数值分析结果表明:由于倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,并将储液罐底板局部向上拉起,即所谓罐底提离,形成月牙区域.罐壁"象足"变形产生的原因主要是由于罐壁的纵向压应力达到或超过屈曲临界应力,是一种屈曲破坏,而不是强度破坏.     

焊接对大型石油储罐象足屈曲的影响规律

为了研究大型石油储罐在地震载荷作用下发生象足屈曲时的临界载荷与理论计算值之间的差异成因,采用数值模拟方法分析大型石油储罐纵环焊缝、焊接次序等因素对象足屈曲临界载荷的影响. 提出焊接残余变形可以看作圆柱壳壁上的初始几何缺陷,在一定程度上会减小大型油罐的象足屈曲临界载荷.利用固有应变有限元法建立考虑焊接残余应力及变形的大型油罐象足屈曲准静态计算模型,分析焊缝有无、焊缝类型、焊接残余应力和变形、焊接次序对油罐象足屈曲的影响. 结果表明,焊缝的存在都在不同程度上降低了油罐的象足屈曲临界载荷;在相同的固有应变下,油罐象足屈曲临界载荷降低的程度与焊缝的类型有关;焊接残余应力和变形越大,象足屈曲临界载荷越低,焊接次序对油罐的象足屈曲临界载荷影响不大;焊接产生的残余应力及变形的存在使得油罐罐壁发生象足屈曲处的位置有了一定程度的提高．     

微凸体切向滑移特性

为了从微观角度探究粗糙表面的切向滑移特性,构建一种具有回转抛物体形状的微凸体切向滑移有限元模型.该模型综合考虑了材料的弹性、弹塑性变形和塑性变形特征,分析整个切向滑移过程中切向、法向合力分别随切向、法向位移等参数的变化规律,并给出接触载荷的无量纲化拟合公式;推导了基于Kogut弹塑性(KE)模型的侧接触力学模型,并用该理论解释切向滑移特性.分析表明：KE模型侧接触模型仅仅适用于小变形范围;切向滑移位移越大,切向的塑性流动越大,KE模型侧接触模型与仿真模型的误差也越大;另外,载荷的最大值、最小值和均值都表现出了明显的变化规律.微凸体切向滑移特性的仿真分析以及侧接触理论研究为粗糙表面接触特性的研究奠定了基础.     

刚-柔性桩复合地基荷载分担比研究

为了分析刚-柔性桩复合地基的荷载传递机理,基于弹性计算模型,根据刚 柔性桩复合地基的荷载与沉降关系,通过理论推导获得了荷载分担比的解析解,该解析解全面考虑了褥垫层、刚性桩、柔性桩、地基土的性质、面积置换率等影响因素.根据有限元数值模拟结果,对影响荷载分担比的各因素分别进行拟合,建立了荷载分担比简单实用的拟合公式.对比研究发现,荷载分担比的解析解与实测结果吻合较好,拟合公式具有一定的地区性,但总体上可以满足工程要求,可以通过积累各地区的试验参数对该公式进行适当的修正.     

地铁隧道近接下穿城市沉降敏感区影响及优化分析

为研究地铁盾构下穿城市中沉降敏感地区时的沉降特性,基于地铁盾构隧道下穿加油站工程实例,建立三维有限元模型,得到盾构隧道近接加油站过程中地表以及油罐的沉降分布曲线,并进一步通过改变油罐位置,对比分析油罐在不同排列方式下受到隧道开挖的影响。结果表明：在油罐双层布置下,地表沉降随着隧道的掘进而增大,在施工结束后最大沉降达到11.48 mm,靠近左线隧道一侧;油罐在隧道施工的扰动下,其最大沉降达到2.85 mm。油罐单层排列相较于双层布置,油罐的最终沉降减少至2.68 mm;油罐的上下侧的最大沉降差减少了38%,同时油罐表面测点的沉降变化率减少了41%,安全性大幅提升。