深置矩形基础的沉降计算

根据明德林 (Mindlin)的垂直位移公式 ,导出了柔性矩形基础角点和中心点的沉降公式。将这些公式与基于布辛奈斯克 (Boussinesq)垂直位移解而导出的相应沉降公式作比较 ,求出两者的比值。计算并制定了这个比值与泊松比、矩形基础长 宽比和基础埋深 基宽比的关系表 ,以供工程应用。文中对深置矩形柔性基础的平均沉降量及深置矩形绝对刚性基础的沉降量 ,亦建议了计算方法。     

高强钢方管截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲研究

采用ANSYS软件建立的考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型分析了板件宽厚比、构件长细比以及荷载相对偏心率对构件极限承载力的影响;提出了利用有效屈服强度系数来计算构件极限承载力的建议公式。研究表明:板件宽厚比(或构件长细比)增大均会导致构件无量纲极限承载力减小,且无量纲极限承载力的减幅会随偏心率的增大而减小;偏心率增大也会使构件无量纲极限承载力减小;构件弯矩-轴力相关曲线大致呈线性变化;建议公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

复合加载条件下筒形单基础极限承载力分析

筒形基础广泛应用于海洋工程,由于海洋风力、波浪等共同作用,使得传统的地基承载力理论难以分析复杂荷载条件下筒形基础的极限承载力。借助ABAQUS有限元数值软件,基于等比例位移加载模式,对饱和软黏土地基上筒形基础在水平荷载H、弯矩荷载M复合加载条件下的极限承载力进行了分析。计算分析结果表明,筒形基础在H-M荷载空间中的承载力包络面呈非对称性,水平荷载和弯矩荷载发生耦合作用,两者同向时承载力包络面增大,异向时承载力包络面减小,筒形基础埋深比的增大使得承载力包络面的非对称性越强;通过对荷载作用点的位置修正,有效减少水平荷载和弯矩荷载的耦合作用,使不同埋深比的筒形基础在H-M荷载空间中的承载力包络面对称分布,归一化后承载力包络面形状一致,采用曲线拟合得到承载力包络面的表达式,该公式可方便计算复杂荷载作用下筒形基础的承载力。     

均质土地基上埋深条形基础 极限承载力系数数值研究

 以K. Terzaghi提出的叠加公式为基础计算均质地基上埋深条形基础的极限承载力,需要确定承载力系数及相应的埋深修正系数。一般情况是采用极限平衡法、滑移线法及上限分析法进行承载力问题的研究,但受假定破坏模式的影响,不同的研究成果具有较大差异,而有限元法并不事先假定破坏模式,其计算结果具有较高精度。通过在基础与地基土接触面及基础边缘土体内数值奇异点引入接触面单元,建立适用于埋深条形基础的理想弹塑性有限元数值计算模型。利用在ABAQUS平台上开发的计算模块,对饱和不排水黏土地基、砂土地基及土体摩擦角与黏聚力均不为0的地基承载力问题进行系统的有限元计算,分析各系数随基础侧面粗糙程度、地基土强度参数、超载大小等影响因素的变化规律,并与已有结果进行对比,所给出的承载力系数及相应埋深修正系数的计算图表,可供基础工程设计参考。     

黏土中深水吸力锚基础承载特性有限元分析

基于ABAQUS软件平台,通过建立黏土中吸力锚基础三维有限元模型,研究系泊点位置、系泊方向及锚固深度对吸力锚极限承载力的影响。通过有限元计算发现,系泊点位置不同,吸力锚在黏土中的破坏模式也不同,即有可能发生前倾式、后仰式及平动式3种不同的破坏模式。当系泊点位于最优系泊点位置时,吸力锚将发生平动破坏,对应的极限承载力最大。系泊方向角越小,被动区土体水平抗力分量越大,锚极限承载力越大,锚极限承载力与系泊方向角基本成线性递减关系。锚极限承载力随锚固深度(长径比)的增大而逐渐增长,当长径较小时,承载力增长较快,但当长径比增加到一定程度后,极限承载力增长逐渐趋缓。通过对有限元计算结果的最小二乘拟合,分别给出锚极限承载力随系泊点位置、系泊方向及锚固深度变化的函数关系式。     

复合加载模式下不排水饱和软黏土中宽浅式筒型 基础地基承载力包络线研究

作为高耸结构物,海上风机受到巨大的水平荷载作用。宽浅式筒型基础是为适应中国近海荷载特点而研发的一种新型海上风机基础形式,经典的地基承载力计算公式无法精确地计算复合加载模式下宽浅式筒型基础地基的极限承载力。通过数值计算研究了不排水饱和软黏土中宽浅式筒型基础在V-H、V-M、H-M和V-H-M加载模式下的地基承载力包络线,并提出了V-H和V-M加载模式下的地基承载力包络线的表达式。研究结果表明V-H和V-M加载模式下宽浅式筒型基础地基承载力包络线具有对称性,而H-M加载模式下呈非对称性,其非对称性随着基础深宽比增大而更加显著;V-H-M加载模式下地基承载力包络线的形状受竖向荷载V的影响,表现为包络线关于M轴的非对称性随着竖向荷载的增大而减弱。可根据海上风机的实际受力状态与该破坏包络线之间的相对关系,评价实际受荷状态下筒型基础的稳定性。     

砂土中开挖卸荷下桩侧法向应力释放系数研究

开挖卸荷会造成抗拔桩的极限承载力降低,主要原因是开挖卸荷造成了桩侧土体水平应力的减小从而减小了桩侧极限摩阻力。基于南昌艾溪湖隧道项目,采用Plaxis 3D建立单桩模型并引入应力释放系数来研究单位卸荷量下,开挖基坑的深宽比和土体摩擦角对桩侧水平应力减少量的影响,指出深宽比是主要影响因素;通过Mindlin解和Boussinesq解得到的结果与数值结果进行对比,并对其之间的差异并进行了讨论;最后引入误差系数,该系数为两种理论计算出的桩体摩阻力与数值模拟计算出的桩侧摩阻力的比值,并绘制了在砂土中不同L/H(桩长与开挖深度比)、H/a(基坑深宽比)条件下的Mindlin解和Boussinesq解的适用范围。     

Q460高强度钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲有限元分析

采用有限元法分析了高厚比超限的Q460钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲的极限承载力,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和荷载相对偏心率对其相关屈曲承载力的影响,提出了Q460钢焊接工字形截面压弯构件的局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力修正计算公式。研究表明:有限元模型能够较好地模拟焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力;腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比及荷载相对偏心率增大均会导致构件无量纲化极限承载力降低;基于《钢结构设计规范》(报批稿)GB 50017提出的修正公式计算值与有限元计算值吻合较好。     

近海风机吸力式沉箱基础复杂荷载作用下极限承载力的有限元极限分析

吸力沉箱作为近海大型风机新型基础形式具有诸多优点。极限承载力设计,作为该基础形式设计阶段的关键一环,在设计理论和验算方法方面还不够完善。利用有限元极限分析,对福建某待建海上风电场的5MW风机吸力式沉箱基础选型方案进行承载力分析。提出基于极限分析的土体-结构潜在浸水裂缝模型能够在程序优化过程中自动判断土体-结构界面的浸水裂缝开展。分别给出不同深径比以及是否允许裂缝开展时吸力沉箱不排水极限承载力的计算包络图和安全系数。将计算结果与经验公式、极限平衡解、塑性上限解和有限元解进行比较,验证了结果的准确性。分析表明,吸力式沉箱基础在该工程极限荷载作用下能够满足稳定性要求。允许存在潜在浸水裂缝时,沉箱极限承载力较不允许时低约3%~11%,二者失效机制和土体塑性区分布明显不同。极限状态下沉箱内部土体是否进入塑性与沉箱深径比有关;传统极限平衡法和极限分析多采用桶内土体刚性假定,将高估沉箱的极限承载力。     

钢-UHTCC组合桥面板弯曲承载性能研究

为了研究正弯矩作用下钢-超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)组合桥面板的极限承载力和刚度,进行了相关理论公式的推导,并利用ABAQUS软件建立有限元模型,将有限元计算结果和理论公式计算结果进行对比.结果发现有限元计算得到的承载力和刚度都比理论公式计算得到的承载力和刚度大,有限元计算得到的承载力与理论计算值误差均在10％...     

黏土地基中桶形基础抗拔承载特性有限元分析

黏土地基中桶形基础在抗拔承载特性方面,由于桶裙内土体(土塞)的受力状态,使得它与其它海洋基础形式有明显的区别。桶形基础可能产生局部剪切破坏、底部张力破坏以及反向承载力破坏三种不同的抗拔失效形式,其中确定反向承载力破坏时的极限承载能力最为关键。通过有限元分析,研究桶形基础反向承载力破坏的机理,及组成抗拔承载力各部分抗力的变化情况,并利用计算结果与理论公式进行对比,提出适宜的抗拔承载力计算公式,为桶形基础抗拔承载力的设计提供依据和有益参考。     

基于滑面正应力修正的浅埋矩形基础地基承载力计算

提出一种能够计算浅埋矩形基础地基承载力的三维分析方法。首先,假设滑动面为一组由沿基础长轴方向的具有不同初始半径的螺旋线构成的三维椭球滑面;然后,对基于滑面正应力修正的三维边坡极限平衡方法进行改进,建立基于滑面正应力修正的计算固定三维滑面极限承载力方法;最后,通过改变螺旋线极点位置,构造所有可能破坏的滑动面,试算不同滑面所对应的极限承载力,搜索出的最小值即为基础极限承载力,其对应的滑面即为破坏滑动面。为使该方法能用传统的叠加法公式进行地基承载力计算,给出三维条件下的各地基承载力系数值,并研究基础长宽比和土的内摩擦角对各系数的影响。用该方法和给出的三维地基承载力系数分别对算例进行计算分析,并和其他方法进行比较,结果表明该方法合理可靠,能够方便、快速计算矩形基础地基承载力。     

双轴对称薄壁锥形柱轴心受压的极限承载力

薄壁工字型锥形构件的性能由构件长细比和板单元宽厚比决定。本文对这种交互效应进行了理论研究。构建了一个具有几何非线性的非线性有限元模型进行计算。选取了大量具有不同宽厚比的翼缘和腹板,以及具有不同长细比的构件进行研究,归纳出较完整的极限强度-长细比曲线,和不同的破坏模式。根据设计目的得出一系列的曲线。最后,提出了锥形细长工字型构件(整个截面)的轴心极限承载力经验公式。这个方程简化了有效宽度的计算,提供更灵活的设计方法。     

临近基坑矩形浅基础地基承载力上限估算

临近基坑或边坡的既有建筑物地基承载力减损情况是一个值得关注的问题。文中利用极限分析中的机动法,构建了一个临近基坑矩形浅基础的三维机动许可破坏模式,按照地基承载力的传统表达方式,分别给出了单独考虑土的粘聚力、基础埋深(超载)和土的自重影响的承载力系数。根据极限分析上限理论,这种使影响地基承载力的每一个因素都达到最小的简化处理方法,已不是严格意义上的极限分析上限解答,但用于工程设计是可行的。最后将计算结果与已有文献资料进行了分析比较,并以地面水平时矩形基础地基承载力系数为基准,得到临近基坑矩形浅基础地基承载力减损因数上界估算值。     

临近基坑条形浅基础地基承载力减损的下限估算

利用极限分析有限元方法和下限定理,分析计算了考虑土体自重的临近基坑(边坡)条形浅基础c-?土地基极限承载力下限解。作为一种简化手段,分别按土的粘聚力、基础埋深(超载)和土的自重这3项承载力影响系数表达临近基坑地基极限承载力,获得了基础位置、基坑开挖的边坡角度以及土的内摩擦角取不同值时,相应的地基承载力系数下限解答,并对计算结果进行了讨论。最后将计算结果与已有文献资料以及利用多滑块Prandtl破坏模式得到的极限分析上限解答进行了分析对比,从上、下限给出了临近基坑既有建筑物地基承载力系数取值范围及其承载力上、下限平均值时的减损因数,分析了影响计算结果的因素。     

矩形截面超高层建筑风荷载体型系数试验研究

试验分析了7种不同宽深比情况下矩形截面高层建筑风荷载体型系数,并与现行荷载规范对比,结果显示随着截面宽深比的变化,矩形截面高层建筑风荷载体型系数发生比较显著的变化。在截面宽深比为1．5时,建筑整体体型系数为1．47,超过荷载规范建议值,在建筑结构设计过程中应该引起足够的重视。本文通过回归分析,得出矩形截面高层建筑风荷载体型系数随着其截面宽深比变化的经验公式,可供参考。     

双轴压下带凹痕的低碳钢板极限承载力的渐近计算方法

旨在研究双轴压缩下点状腐蚀对低碳钢矩形板极限承载力的影响,拓展已有的单轴压缩研究结果。通过改变凹痕和板件的几何特性,如凹痕的半径、深度和位置以及板材的长细比等,对局部出现点状腐蚀的钢板进行了一系列有限元分析。分析结果表明,体积损失和载荷比都将降低带凹痕低碳钢板的受压承载力。板材长细比对双轴交互作用的曲线形状有相当大的影响。对有限元结果进行回归分析,考虑到体积损失和载荷比的影响,对带凹痕钢板的残余强度进行渐近计算。提出的公式有助于快速估计船舶永久设计中局部出现点状腐蚀的钢板的残余强度,便于制定老化的船舶结构和构件的维修方案。     

高强钢焊接工字形截面压弯构件局部-整体相关屈曲分析北大核心CSCD

采用有限元法分析了Q460钢腹板高厚比超限(h w/t w=60,70,80,100,120)的焊接工字形截面压弯构件的极限承载力,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和相对偏心率对其屈曲性能的影响,提出了计算Q460钢压弯构件局部-整体相关屈曲极限承载力的修正公式。研究表明,有限元法能很好地分析腹板高厚比超限的工字形截面压弯构件非线性屈曲性能;腹板高厚比增大,极限承载力提高,腹板屈曲后强度保持能力增大,延性增大。相反,翼缘宽厚比增大,构件极限承载力减小,腹板屈曲后强度保持能力减弱,延性降低;长细比增加,构件刚度明显减小,极限承载力降低,但延性却增大;相对偏心率增大,弯曲变形起主导作用,跨中挠度急剧增加,而轴力的变化相对变缓。提出的修正公式计算结果与有限元结果吻合很好。     

基于极限平衡法的砂土中条形基础极限承载力计算方法

通过理论计算确定浅基础的极限承载力是岩土研究的基本课题。由于推导中对滑动面以及承载力系数间的关系假定不同,已有理论计算出的承载力系数的数值并不完全相同。根据极限承载力分析的经典理论模型,采用极限平衡法力矩平衡条件,推导出砂土中条形基础的极限承载力计算公式,并整理得到承载力系数N_q和N_γ的表达式。与已有常用计算方法相比,推导出的承载力系数N_q和N_γ的计算公式相互独立,避免了承载力系数相互影响的不足,并减少了计算的不确定性。为验证公式的准确性,将计算结果与极限分析法的理论解答以及文献中的试验结果进行对比,结果表明,相比几种经典理论,用该公式计算出不同内摩擦角时的系数N_γ与极限分析法的计算值更加接近;用该公式计算出的极限承载力与室内试验实测的承载力也更加接近。     

高强钢焊接方形截面偏压构件整体和局部相关屈曲承载力分析

采用有限元软件ANSYS分析了Q460钢宽厚比超限的焊接方形截面偏压构件的极限承载力,研究了板件宽厚比、构件长细比和偏心距对构件极限承载力的影响。基于数值模拟结果,提出了适用于Q460钢宽厚比超限焊接方形截面偏压构件极限承载力的计算方法。研究结果表明,考虑几何缺陷及残余应力的有限元模型能准确地预测焊接箱形截面偏压柱局部-整体相关屈曲的极限承载力;宽厚比超限的高强钢压弯构件的Pu/Py与Mu/Mp相关曲线基本为直线,且随着板件宽厚比(或构件长细比)的增大,Pu/Py和Mu/Mp不断下降。提出的建议计算方法与有限元计算结果符合良好。