层状地基对块体基础地基刚度的影响

在土-结构动力相互作用分析中,考虑地基分层的影响是非常重要的。虽然国内外学者在这方面已经进行了大量深入细致的研究,但是目前仅有极少一部分可应用于工程实际的简化计算方法。基于不同理论,根据不同方法分析地基分层对地基刚度的影响,分析结果可供改进我国动力机器基础设计方法时参考。     

块式埋置基础地基刚度和阻尼比计算方法的分析比较

本文对美国<基础工程手册>中推荐的块式埋置基础地基刚度和阻尼比的计算公式和我国<动力机器基础设计规范>(GB 50040-96)中的相关规定和公式进行了对比分析.求得两种方法对应的块式埋置基础地基刚度和阻尼比的提高系数,并进行对比分析.对比分析表明,块式埋置基础的地基刚度和阻尼比不仅与基础埋置比相关而且还受激振频率的影响.分析结果可供分析土-结构动力相互作用时参考.     

基于锥体模型的埋置块式基础有效地震动输入研究

用子结构法分析土-结构相互作用时,需要知道基础的有效地震输入。本文利用锥体简化模型研究埋置块式基础的有效地震动输入。首先,建立土-结构相互作用体系的基本运动方程,得到土-结构相互作用和基础有效地震输入之间的关系。在此基础上,利用埋置圆盘组来模拟埋置基础,分析得到了埋置基础有效地震动输入。最后,通过算例表明此方法具有很高的精度,适用于工程计算。     

计算层状地基板的半解析数值方法

层状地基板的计算是岩土工程中的一个困难而重要的问题.采用半解析数值方法进行计算,首先应用Hankel变换,得到了集中力作用于层状地基表面时,表面位移的表达式.以此作为基本解,推导出板与地基相互作用的公式,从而地基不需划分单元,仅需采用8结点单元划分板进行计算.数值结果表明,提出的层状地基板计算方法具有计算量小、精度较高、适用面广等优点.     

垫层隔震基础动力阻抗薄层法求解及参数分析

基于半无限弹性地基模型,引入薄层法,推导出层状地基中垫层隔震基础的动力阻抗解答,与黏弹性边界有限元模型进行对比,验证了方法的合理性。针对垫层隔震基础的水平和摇摆动力阻抗,开展了系统的参数分析。模型的计算结果表明：在0～10Hz,垫层厚度、桩数对摇摆阻抗均有着明显的影响,垫层厚度越大,垫层隔震基础的摇摆阻抗越小;桩数越多,垫层隔震基础的摇摆阻抗越大。此外,相同条件下,桩长越大,垫层隔震基础摇摆阻抗实部越大;垫层剪切波速对基础的水平和摇摆阻抗都有着一定的影响。该方法可用于分析垫层隔震基础在地震荷载作用下的动力特性。     

层状横观各向同性地基上刚性条形基础动力刚度系数

采用间接边界元方法（IBEM）研究了层状横观各向同性（TI）地基上明置条形基础平面内动力刚度系数。首先,在波数域中求解TI介质动力平衡方程,建立了TI土层和TI半空间的精确动力刚度矩阵,并通过集整土层和半空间刚度矩阵,求得层状TI地基整体动力刚度矩阵。然后,采用刚度矩阵方法求得层状TI地基表面均布荷载动力格林函数。最后,由基础与地基表面的混合边界条件求得明置条形基础的平面内动力刚度系数。均布荷载动力格林函数的引入克服了传统边界元方法的奇异性问题,同时,精确动力刚度矩阵的引入使得方法不受土层厚度的限制。通过与已有结果比较验证了方法的正确性,并以均匀TI半空间地基、单一TI土层地基和多TI土层地基上明置基础为例进行了数值计算分析,探讨了TI参数、振动频率和土层对刚度系数的影响。研究表明,土体TI参数对刚度系数有着显著的影响,尤其是层状TI地基中刚度系数的峰值频率和峰值十分依赖于TI参数的变化;逆序地基与正常序列地基上基础刚度系数差异明显,逆序地基对应刚度系数随频率振荡剧烈且数值较大。     

考虑径向非匀质性的层状地基中单桩动力阻抗研究

采用考虑桩周土的非匀质性的Novak薄层法计算桩土相互作用的方法,对考虑径向非匀质性的层状地基土中端承桩竖向动力阻抗的简化计算方法进行研究,得到相应的计算公式。分析桩周土非匀质性、泊松比、振动频率等因素对单桩竖向动力阻抗的影响。分析结果表明,考虑径向非匀质层状地基土的阻抗实部随频率的提高而增大,但增大的幅度不大,阻抗虚部也随频率提高而增大,且增大的幅度较大;非匀质区与匀质区土的剪切模量比对桩的竖向动力阻抗实部基本无影响;单桩竖向动力阻抗随非匀质土区域范围减小而增大;单桩竖向动力阻抗实部随土的泊松比增大而减小。     

层状地基中沉箱加桩复合基础的水平–摇摆振动

对沉箱基础底部加桩之后侧向动力性能的改善问题进行了研究。首先,通过沉箱和群桩两部分在界面处的内力平衡和位移协调条件建立了复合基础的水平–摇摆振动方程,其中沉箱部分的振动方程采用动力 Winkler 地基模型根据受力平衡条件建立,群桩部分的振动特性则依据既有文献的研究成果。然后,对沉箱振动的动力 Winkler 地基模型参数进行了研究,得到改进的表达式。最后,通过算例研究了层状地基中复合基础的水平–摇摆振动问题,验证了沉箱下群桩明显地改善了基础的动力性能。     

三维横观各向同性层状地基任意点格林函数求解

提出了求解横观各向同性层状地基表面或内部任意点位移格林函数的混合数值算法。此算法利用Fourier变换将频率–空间域的波动方程转换到频率–波数域内的状态方程,采用高精度的精细积分算法进行求解,得到频率–波数域内的动力柔度矩阵,最后利用Fourier逆变换得到频率–空间域内任意点的位移格林函数。提出的算法适用于任意横观各向同性层状地基,对地基层数和单层的厚度均没有任何的限制。数值算例验证了算法的准确性,并针对层状地基的各向异性特性进行了参数分析。     

层状地基中隧道开挖对临近既有隧道的影响分析

首次采用弹性层状半空间地基模型,建立了多层地基中隧道开挖对临近既有隧道影响的连续弹性分析方法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中求解此类工程问题的状况。首先,采用Laplace积分变换得到了直角坐标系下单层地基应力和位移的初始函数,在此基础上,运用矩阵递推技术,给出了竖向荷载作用下层状地基中应力和位移的解析表达式并将其作为分析该问题的基本解。然后,采用弹性层状半空间地基模型将既有隧道视为Euler-Bernoulli梁,地基土体连续位移采用弹性层状半空间体系的基本解进行计算,并引入临近隧道开挖引起的土体自由位移场影响建立该问题的连续弹性求解方程,从而可以求得隧道纵向位移和内力。最后,结合离心模型试验和有限元数值模拟算例进行分析,验证了本文方法的有效性。此外,为考察地基土成层性对既有隧道性状的影响,还对几种典型层状地基中的隧道进行了参数分析。成果可为合理制定地下工程施工对临近既有隧道的保护措施提供一定的依据。     

均质弹性地基的埋深基础沉降计算

首先分析了埋深基础的5个效应:Gibson效应、壕沟效应、边墙摩擦效应、挡土墙效应以及浮基效应;然后给出了简单实用的考虑埋深的基础沉降计算方法,最后对埋深折减系数进行讨论,得出了一些有意义的结论。     

分层土体中群桩复合地基水平荷载作用下的变形性状

采用有限元方法,对复合地基中的群桩在不同土体分层状况下受水平荷载作用的变形情况进行三维有限元分析。通过比较不同层的材料特性、桩长、桩径下受水平荷载作用的最不利位置桩体轴向应变的性状,得到复合地基中桩体的断桩点随土体分层状况改变而变化的规律。     

上海奉贤区地基土工程性质指标统计研究

在收集、整理了上海奉贤区10个工程场地的岩土工程勘察资料以及作了一系列室内土工试验的基础上,对上海奉贤区几种地基土的工程性质指标进行了统计研究,得出了工程性质指标的变异系数的变化规律,对某些土的设计指标建立了概率分布模型,并建立了指标间的经验关系。     

考虑超载土体抗剪强度时地基极限承载力的严密解

根据双向破坏地基的失稳特征,构建地基极限状态时土体中不连续应力场和速度场,通过分析不连续应力场和速度场的特点;基于上、下限原理,建立计算模型,构建求解地基极限承载力的算法。通过解三类边值问题,求得考虑超载土体抗剪强度时地基极限承载力的精确数值解,同时验证平面光滑地基的滑移线应力解是精确解。上述解满足基底土体表面速度边界和其他已知的边界条件。算例表明:求解考虑超载土体抗剪强度时地基极限平衡问题近似真解的算法是可行的,结论可靠。     

路堤下软土地基承载力的计算研究

荷载分布为梯形、软土地基因固结强度会提高是路堤下软土地基承载力的主要特征。基于这种特点, 推导了能考虑软土固结影响的地基承载力计算公式, 研究了其计算方法, 并用软土地基上路基填筑实例进行了对比分析, 计算结果与工程试验结果吻合良好, 为计算路堤下软土地基承载力及其增长、推算各阶段路堤填筑安全高度提供了一种有效方法。     

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

 考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明：位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。     

基于孔压静力触探试验的土类指数共振法加固液化地基效果评价

采用自行研制的十字形振动杆结合共振理论,对液化地基进行了加固处理。基于孔压静力触探(CPTU)试验对共振前后的地基进行测试和分析,指出传统振动密实法适用性评价标准低估了共振法的可加固土类范围。土类指数Ic可用于反映加固处理前后土层状态的改变,进而提出基于土类指数Ic的共振法适用性评价标准。根据标准贯入试验SPT钻孔取样的室内试验结果,建立土类指数Ic与黏粒含量之间的关系式,提出适合于共振法加固的土层中黏粒含量的界限值。分析不同共振方案的抗液化地基处理效果,进一步验证所提出基于土类指数评价标准的可靠性。结果表明,土类指数Ic＜2.40或黏粒含量不高于15%时土层可适合于共振法加固处理。加固方案不同,抗液化处理效果存在差异,3桩中心处理效果最好,其次为2点中心和常规点位。共振法扩展了传统振动密实法的应用局限性,可在液化地基处理领域中推广应用。     

阶谱块体单元法在复杂岩基上重力坝变形与稳定分析中的应用

介绍了弹粘塑性阶谱块体单元法在某重力坝坝段的变形与稳定分析中的应用情况，并与模型试验结果进行对比分析，两者基本吻合。通过计算和试验，揭示了该重力坝坝段的位移、应力、应变和点安全系数分布规律，验证了弹粘塑性阶谱块体单元法的正确性和有效性。此外，还对重力坝坝内压力钢管道和厂坝接缝灌浆的模拟、以及大坝安全度的评价等实际问题作了初步探讨。     

弹性地基板分析的局部Petrov-Galerkin方法

利用弹性地基板控制微分方程的等效积分对称弱形式和对解变量(挠度)采用移动最小二乘近似函数进行插值,研究了无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)方法在弹性地基板弯曲问题中的应用。它不需要任何形式的网格划分,所有的积分都在规则形状的子域及其边界上进行,并用罚因子法施加本质边界条件。数值算例表明,MLPG方法不但能够求解弹性静力学问题,而且在求解弹性地基板问题时仍具有收敛快,精度高的特点。