探讨软弱下卧层顶应力求解

从均布荷载和局部荷载两方面,介绍了引起软弱下卧层顶应力荷载的因素,套用《建筑地基基础设计规范》应力扩散方法,得到了软弱下卧层顶应力解,并与采用自重应力得到的软弱下卧层顶应力解进行了比较,以供参考。     

现浇X形桩产生地基附加应力的修正Geddes应力解

 现浇X形混凝土桩(X形桩)作为新型的异形截面桩,其侧摩阻力和端阻力对桩周土体产生的附加应力的计算方法尚未得到系统的研究。传统的Geddes解以圣维南原理作为模型假设的依据,忽略桩截面半径和截面形状对计算结果的影响,误差较大。在Geddes应力解的基础上,对附加应力计算过程引入二重积分,推导得出修正的Geddes应力解。通过2种计算方法对X形桩附加应力进行对比分析,结果表明：桩径越大,异形特性越突出,Geddes应力解的误差越大。用修正Geddes应力解分析X形桩侧摩阻力和端阻力产生的附加应力,可知X形桩对下卧层土体产生的附加应力是等截面面积的圆形桩的1/3左右,而端阻力产生的下卧层的附加应力是等截面面积的圆形桩的1～2倍。在1.05倍桩长以下的大部分下卧层区域内,凹弧段侧摩阻力产生的附加应力大于凸出段。随着凸出段与凹弧段侧摩阻力比值的增大,凹弧段侧摩阻产生附加应力系数逐渐减小,凸出段侧摩阻产生的附加应力系数逐渐增大,但两者之和始终小于圆形桩。对于端阻力,X形桩凹弧区产生的附加应力是凸出区的1～3倍。通过对单桩桩顶沉降对比计算,表明修正Geddes应力解与Geddes应力解相比,更适合解决X形桩地基附加应力和沉降问题。     

非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1～11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。     

巷道围岩应力空间分布仿真分析

为得出巷道围岩应力空间分布特征,以圆形断面巷道为例,采用复变函数方法得出其应力解,并把映射空间解转化为巷道所在空间解后对巷道周围岩体应力场进行仿真分析,得出了巷道周围岩体应力场分布直观图,可方便直观的了解巷道围岩任意位置应力分布情况。并考虑不同半径、不同侧压系数对围岩应力场的影响,得出了:圆形巷道围岩应力峰值及其出现方向与半径无关;侧压系数小于1/3时,顶底板开始产生拉应力,大于3时两帮围岩开始产生拉应力;以及环向、径向、剪切应力及最大、最小应力的变化规律。     

Geddes应力解求解沉降模型误差探讨

Geddes应力解最初是为了求解匀质地基中刚性单桩应力分布而提出的,而现实中土层常常是成层的,桩也是可压缩的(尤其是超长桩和复合地基中的桩体),因此,用Geddes解计算沉降具有与生俱来的模型误差。本文分析了Geddes应力解求解沉降的模型误差,指出位移协调法不能确定侧阻分布。     

盐岩球腔储库弹性应力分布的理论解析

假定地下储气库为球形腔体,利用在弹性阶段应力可叠加的基本原理,将球形储气库的受力方式简化分解为静水压力和垂直方向受力。对这2种受力方式下围岩应力分布解析结果进行叠加,获得在远场三轴压应力和储库内部压力共同作用下球腔储气库围岩弹性应力分布的完整解析解。在相同条件下,对盐岩球腔储气库进行数值分析,并将解析解与数值分析结果进行比较,结果表明,应力分布解析解与数值解吻合较好,验证所提出的分析方法是合理可行的。结合Hoek-Brown破坏准则,计算得出储气库不出现塑性破坏时的极限内压值范围。     

孔口应力集中的ANSYS有限元分析

利用有限元软件ANSYS10.0对"小孔口问题"的圆孔孔口应力集中进行分析,并用理论解对ANSYS计算的数值解进行验证,同时将理论解与数值解进行分析比较,以验证如下结论:孔口应力集中时,孔口附近的应力远远大于无孔时的应力,也远大于距孔口较远处的应力,且最大与最小应力一般发生在孔边上;应力集中是由于开口后的应力扰动所引起的,且应力扰动主要发生在距孔边1.5倍孔口尺寸的范围内。孔口应力集中与孔口形状有关,圆形孔口的的应力集中程度比较低,故在工程上被广泛使用。     

基于混合遗传算法的桁架优化设计研究

应用十进制编码的遗传算法,通过MATLAB编程实现桁架结构截面优化。考虑满应力解通常处在最优解附近的原理,在应用遗传算法的同时,将满应力解作为一个个体引入种群中进行计算。算例表明,该方法能得到理想效果,并能减少程序运算时间。     

路堤柔性荷载下的粉喷桩复合地基内的附加应力分析

路堤柔性荷载作用下粉喷桩桩身与土上部的位移不协调即桩顶及桩端的刺入变形,宜采用弹性力学中的Mindlin解与Boussinesq解联合求解,计算粉喷桩复合地基内的附加应力和地基沉降。工程实例计算表明,应用上述方法求解的复合地基沿深度的附加应力曲线,与用单一Boussinesq解求解的天然地基沿深度的附加应力曲线差别很大。应用此方法求解总的附加应力及所计算的最终地面沉降,与工程实例的实测结果吻合较好。     

Kelvin半无限体内部受集中力作用时的粘弹性解

假定半无限体为线性粘弹性介质,其在内部集中力作用下的应力为三维复杂力状态,应力球张量和应变球张量之间符合弹性关系,而应力偏张量和应变偏张量之间为Kelvin粘弹性应力应变关系。利用半空间体内部受竖向和水平向集中力的Mindlin弹性理论解,根据准静态粘弹性-弹性对应原理,在相同荷载条件下,首先对弹性解进行Laplace变换,然后将弹性解中的物理参数用线性粘弹性理论中经过Laplace变换的物理参数来替代,最后再进行Laplace逆变换,从而求得半无限体的位移、应力粘弹性解。结果验证表明,理论结果是正确的,并为实际工程的粘弹性沉降提供了理论依据。     

基于损伤理论的隧道围岩松动圈确定方法

针对岩体的应变软化特性,基于双线性损伤模型和应力等效原理,推导了卸荷围岩应力状态的损伤理论解析解,进而分析了隧道开挖后围岩应力随径向距离的分布特点,从而将卸荷后的围岩分为四个区域,即完全损伤区、非完全损伤区、弹性区和原岩应力区.根据围岩的实际破坏特点,采用两种不同的方法对完全损伤区的应力解进行了修正.通过对隧道围岩应力...     

桩基承台考虑桩土共同作用分析

本文综合应用弹性半无限体的布西奈斯克应力解、明特林应力解及地基沉降计算的分层总和法理论，推导出桩基承台考虑桩土共同作用的计算公式，并用实际工程进行了验证。     

基于新型流形法的三维应力强度因子求解

为保证在裂纹尖端具有最佳的逼近,裂纹尖端的解析解与其周边数值解联合应用的新型流形法可用来求解应力强度因子,但仅限于平面问题的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹。沿用解析解与数值解联合应用的思路,以三维穿透直裂纹为研究对象,在裂纹尖端引入Williams解析解级数,应用解析覆盖与周边数值覆盖联合求解三维应力强度因子,相对于其他数值方法而言,计算精度高。推导相应的刚度矩阵和应变矩阵的表达式,通过典型算例验证了三维应力强度因子精确求解方法的有效性。     

基于Mindlin解的矩形均布荷载作用下的附加应力

基础沉降计算一般首先采用Boussinesq解或考虑埋深的Mindlin解来计算附加应力系数,再考虑分层土特性和地区经验系数,现有的文献在计算半无限弹性体内作用竖向矩形均布荷载的附加应力系数时,为了简化积分,往往将坐标轴置于矩形的角点,计算矩形角点下某点的系数,因此相关解答具有一定的局限性。为了使得解答更具一般性,在集中荷载作用的Mindlin解基础上,通过积分重新推导了在半无限体内部竖向矩形均布荷载作用于水平面内的应力解以及作用在竖向面内时的z?解表达式,通过与既有文献对比验证了其正确性,并对不同位置和不同泊松比情况下的附加应力系数变化规律进行了分析,相关结论可以为工程计算应用参考。     

地面荷载下浅埋隧道围岩的粘弹性应力和变形分析

采用解析法研究地面荷载下浅埋圆形隧道围岩的粘弹性应力和变形问题。利用对应性原理求得围岩应力和变形粘弹性解的Laplace变换，解表达为多个局部坐标中的级数之和，并由加法公式把它们变换为某个局部坐标中的双重级数，以满足边界条件。文末给出了围岩应力和变形的计算结果，讨论了地面荷载对围岩应力的影响。     

化学植筋按空间轴对称问题的解析解及其应用

将化学植筋按空间轴对称问题分析,采用勒夫位移函数法得到了化学植筋在受力状态下应力和位移的解析解,其结果可为实际工程提供参考依据。实例分析表明,该理论解与有限元计算结果相吻合,能准确反映各应力分量及位移分量沿轴向及径向的变化情况,验证了该理论解的正确性。     

混合遗传算法在桁架优化中的应用

应用遗传算法,并对基本遗传算法进行相应的改进,对空间桁架结构截面进行优化。在应用遗传算法的同时,考虑满应力解通常处在最优解附近的原理,将满应力解作为种群中的一个个体参与计算,并通过MATLAB编制相应的程序实现。算例表明,该方法能得到理想效果,并减少程序运算时间。     

一维稳态流下非饱和土有效应力参数及吸应力铅直分布理论解

为研究考虑源汇项的一维稳态流下非饱和土有效应力参数和吸应力铅直分布,依据Vanapalli和Fredlund有效应力参数,推导有效应力参数及吸应力铅直分布理论解,并与无源汇项时的理论解对比验证;计算并分析典型土类有效应力参数及吸应力铅直分布规律。结果表明:源汇项为非0常数时,土层水力参数、水文参数等控制有效应力参数和吸应力铅直分布。随距地下水位高度增大,非饱和砂土、粉土和黏土有效应力参数呈递减趋势;砂土吸应力呈先增、后减趋势;黏土吸应力呈增大趋势;蒸发条件下,非饱和粉土吸应力呈先增、后减趋势;入渗条件下,呈增大趋势。     

复合地基桩间土应力估算及其在湿陷性黄土地基的应用

本文采用桩与土共同作用的线性分析方法 ,解得复合地基桩土分担荷载 ;再利用集中力作用下土中应力解(Mindlin 193 6)求得桩在土中某点产生的应力 ,利用矩形均布荷载作用下土中应力分布解求得桩间土荷载在土中某点产生的应力 ;最后叠加得到土中某点的附加应力。根据“土中某点的附加应力与饱和自重应力之和小于该点湿陷起始压力 ,则该点不湿陷”的准则 ,分析湿陷性桩间土的承载力在复合地基中的利用价值     

地面超载作用下水平附加应力解析解

为准确计算地面超载下的水平附加应力在深度方向上的扩散,以集中力作用于地表时布辛奈斯克(Boussinesq)水平附加应力解的改进形式为基础,推导了矩形面积上均布超载作用及三角形分布荷载作用下水平附加应力的解析解。采用叠加原理,可以解得任意大小矩形面积上的均布超载、三角形分布荷载、梯形分布荷载等荷载作用时地基土体下任意深度的水平附加压力。最后通过案例进行对比,验证了本文推导解析解的正确性,本文所推导的解析解具有较高的实用价值。