边坡极限荷载的统一滑移线解与有限元分析

应用统一滑移线场理论分析了边坡的极限承载力,给出了钝角边坡和无限半空间土的极限荷载求解公式,此解考虑了材料的拉压异性和中间主应力的效应,并用大型有限元软件ANSYS进行了数值分析,二者结果比较接近,证明了统一滑移线场理论能充分发挥材料的性能,在实际的分析中采用统一解可取得良好的经济效益。     

楔体极限荷载的统一滑移线与有限元解

应用俞茂宏的统一强度理论和统一滑移线场理论给出了锐角楔体极限荷载的统一滑移线解,此解考虑了材料的拉压异性及中间主应力对结构的影响,且基于Tresca、Mises、Molar—Coulomb准则的极限荷载解均为此统一解的特例。文中运用了大型有限元软件Ansys进行了模拟,将统一解与有限元分析结果比较,说明了统一滑移线解比较接近真实解。     

基于统一滑移线场理论的边坡稳定分析

应用统一滑移线场理论 ,研究了刚塑性体平面应变问题和空间轴对称问题的滑移线场理论的控制方程 ,给出了平面应变和轴对称下的统一滑移线场理论 ,并推导出典型边坡和路基极限荷载的统一解 ,当取不同的参数 b及 α时 ,该统一解退化为 Mohr- Coulomb解和 Tresca、Mis-es解 .它能适用于不同的材料和不同的受力情况 ,对充分发挥材料的潜力 ,有重要的工程应用价值     

薄圆环极限荷载统一解

采用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压性能差异,对薄圆环进行弹塑性分析,得出了极限荷载统一解．利用此解可以合理地得出不同材料的相应解．现有的Tresca、Mises、Mohr-Coulomb、双剪强度理论等解是本文统一解的特例．结果表明,拉压性能差异对薄圆环的极限荷载有明显的影响,利用本文解,能充分发挥材料性能,减轻结构重量,取得多方面的效益．     

统一平面应变滑移线场理论

本文提出了一种基于双剪统一强度理论的统一平面应变滑移线场理论.本理论充分考虑了各种不同材料的中间主应力效应,是一种完全意义上的统一理论.各种基于其他强度理论,如Tresea,Mises和Mohr-Coulomb等的平面应变正交或非正交滑移线场理论均是本理论的特例,并且可以通过不同的加权参数b而构成一系列新的理论.本文讨论了基于刚塑性的Prandtl-Reuss假设的平面应变滑移线场理论的应用范围,证明了该假设可以由Mises屈服条件和相关联流动法则推导得出.本文还通过引入中间主应力系数m,首次提出了另外一条比刚塑性Prandtl-Reuss假设更宽的假设来反映体积可以(或不可以)压缩的材料的中间主应力,该中间主应力即是z方向的主应力.我们通过试验和弹塑性有限单元方法验证了本统一理论的正确性.本理论可以很容易地应用到众多工业领域如金属塑性成型、地基承载力预测、边坡稳定性预测等.由于双剪统一强度理论的通用性和优越性已被逐渐认识,因此,平面应变统一滑移线场理论可以应用于各种工程材料,尤其对在土木工程中广泛应用的、具有强烈中间主应力依赖性的岩土类材料,本理论会更显示出其优越性.     

简支斜板、菱形板、矩形板和方板极限荷载的统一解析解

通过用统一强度理论(俞茂宏,1991)对简支斜板进行塑性极限分析,得到了斜板的统一极限荷载下限解析式,从而得到一系列从单剪强度理论(Mohr-Coulomb,1900)到双剪强度理论(俞茂宏,1985)以及从单剪屈服准则(Tresca,1864)到双剪屈服准则(俞茂宏,1961)的各种斜板的极限荷载下限解.文献中已有的解均为本文的特例或线形逼近.文中得到一系列有规则变化的新的解,可以适合于各种拉压强度相同和不相同的材料以及从菱形板、方板和矩形板到不同角度的各种斜形板.     

土体边坡稳定性分析的统一强度理论解

基于莫尔-库仑破坏准则得到的边坡稳定分析,与实际结果有一定的差距;而统一强度理论,考虑了中间主应力的影响,已较广泛运用于工程实践当中,取得了较好的效果,并得到了很好的评价。因此本文利用统一强度理论,采用边坡稳定分析中使用的毕肖普法的基本假定,建立了稳定安全系数的统一表达式。利用此解可以更加合理地分析土质边坡的稳定性,并且能充分发挥材料自身的强度潜力,对实际工程具有重要意义。计算结果表明,中间主应力对边坡的稳定安全系数有较大的影响,随着中间主应力的影响增加,安全系数也相应的增加。本文对土质边坡稳定分析和工程应用有很好的参考价值。     

“边坡-地基”的边坡失稳极限荷载与地基极限承载力研究

为研究"边坡-地基"所存在的地基承载力和边坡失稳问题,考虑不同基础宽度B与坡顶距De,建立了12个"边坡-地基"模型,采用2种解析法和2种有限元法,分析了"边坡-地基"的变形破坏模式,讨论了边坡失稳极限荷载和地基极限承载力。结果表明:"边坡-地基"的破坏模式随荷载的增加发生3种模式的变化;对于"边坡-地基"问题,传统水平地基承载力算法并不适用,且随着坡顶距增大,Saran解与其他解的误差也逐渐增大,基于塑性理论的解析法无法较好地全面考虑边坡对地基的影响问题;基于弹塑性理论的有限元强度折减法和有限元载荷数值试验方法得到的极限荷载基本一致,两者算得的极限荷载可以认为是"边坡-地基"严格意义上的极限承载力。     

潜在滑移线法分析边坡滑动面及稳定性

提出了用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡滑动面及稳定性的新方法。该方法根据弹塑性有限元的应力分析结果 ,用数值积分方法确定边坡的潜在滑移线 (面 )、最危险潜在滑移面和边坡稳定性安全系数 ,具有严密的理论依据。通过大量的边坡算例和实例分析得出 ,本文所提出用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡稳定及潜在滑面是正确的 ,具有较强的优越性 ;常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线 (面 )形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大 ,常规法所得到的结果与实际与相差较大 ;岩土的变形参数变化对潜在滑移线 (面 )的形状影响较大 ,对边坡最危险潜在滑移线 (面 )的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大 ;坡顶荷载变化对潜在滑移线 (面 )的形状、位置和边坡稳定安全系数均影响较大。     

潜在滑移线原理求解浅基的极限承载力

采用非线性有限元方法,对长条形浅基础进行二维分析,得到应力应变场,再按潜在滑移线理论绘出相应的潜在滑移线,依据潜在滑移线理论,确定地基的承载力系数,可为相关工作和理论研究提供借鉴。     

太沙基地基极限承载力的双剪统一解

采用双剪统一强度理论,导出了太沙基地基极限承载力公式,绘出了强度理论参数b的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性材料地基承载力的计算。已有的Mohr-Coulomb解、双剪强度理论解均为其特例。统一解大于Mohr-Coulomb、双剪强度理论解,它可以更好地发挥地基材料的强度潜力,工程应用可获得明显的经济效益。     

基于滑移线场理论的边坡滑裂面确定方法

发展了一套基于滑移线场理论,并根据有限单元法的计算结果来确定边坡滑裂面的数值模拟方法,在此基础上研究了流动法则对边坡稳定分析的影响。该方法可以考虑弹性区与塑性区的区别,并可以考虑不同的流动法则。给出了滑移线方向场数值模拟的具体方法和由滑移线方向场追踪滑移线的方法,提出安全系数最小的滑移线即为边坡的滑裂面。算例证明了方法的有效性。研究结果表明,对于无约束的天然边坡,自重作用下其安全系数受流动法则的影响较小,而滑裂面的位置随流动法则的不同而不同;当坡顶有荷载作用时,尤其是边坡的稳定性主要由坡顶荷载决定时,无论是安全系数还是滑裂面,流动法则的影响均很大,采用相关联流动法则可能会高估边坡的稳定性。     

基于滑面正应力修正的边坡安全系数解答

首先，对边坡滑动面正应力分布作初始假设：然后，用含有2个待定参数的修正函数对其修正，使滑体整体满足所有力与力矩平衡条件，推导出边坡安全系数计算公式。该法计算过程简单，无需迭代，适合任意形状滑动面，且为严格的极限平衡解，值得在工程中推广应用。     

PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力统一解

对于特定的PBL加劲型方钢管混凝土轴压短柱,考虑混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用,对PBL加劲肋进行受力分析.引入混凝土有效约束系数,采用统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析.将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了所给公式的正确性.研究结果表明,PBL加劲型方钢管混凝土短柱的轴压承载力随双剪统一强度理论参数b、混凝土内摩擦角、加劲肋的宽度和厚度的增大而提高.所得结果可以为PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力的研究提供参考.     

边坡潜在滑移面关键单元岩体裂隙演化特征细观试验与滑移机理研究

 利用自行研制开发的剪切蠕变细观试验装置与软弱煤岩细观力学特性测控软件,对边坡潜在滑移面关键区红砂岩进行了系统的剪切蠕变试验研究,分析了红砂岩在不同载荷水平的剪切蠕变作用下细观裂纹扩展的时空演化规律及破坏后破裂面形态特征与剪切蠕变强度之间的关系,初步探讨了边坡的滑移机理。结果表明：剪切蠕变作用下,红砂岩宏观蠕变变形与细观裂隙扩展同步进行;红砂岩裂纹扩展方向与剪切应力方向具有一定偏差,且出现多次分岔;裂纹多为绕晶体边缘扩展,扩展路径的不规则性受到岩体晶体分布特征的影响;岩体不同成分之间的应力响应差异、变形不协调和微裂隙之间的相互作用促进了裂隙的萌生和扩展,裂隙多在张拉和剪切共同作用下形成;破裂面粗糙度与剪切蠕变强度呈非线性递增关系,曲率呈先增大后减小趋势。     

断线张力下覆冰输电塔极限承载力研究

冰冻灾害下,覆冰荷载导致输电塔架的破坏较为严重,而断线张力是引起倒塔的主要因素.利用非线性有限元理论,针对覆冰500kV猫头式输电塔,研究了10种加载模式下的极限承载力和破坏形式.计算结果表明,不同的加载模式下输电塔的破坏形式可以分为塔架局部弯曲失稳破坏、加载点位置的强度破坏和整体失稳破坏3种.论述了覆冰荷载的增加对不...     

复杂边坡滑动面确定的联合搜索法

 针对复杂边坡特点,提出改进的滑动面搜索变量选取方式,通过左、右出滑点和弧高控制滑动面位置,搜索变量取值范围不再需要经验假定。使用分区间搜索策略,以寻找最危险滑动面和潜在危险滑动面,同时也将搜索区域分割,增大算法搜索到全局最优值的可能性。利用混沌优化算法和复合形法联合搜索算法确定复杂边坡的最小安全系数和滑动面,充分利用混沌搜索和复合形法各自的优点,有效地避免陷入局部最小值,并克服混沌优化耗时较长的不足。通过对复杂边坡实例的计算,结果证明,采用改进搜索变量的基本复合形法寻优成功率比传统搜索变量高出40%～60%。联合搜索法的最小安全系数集中于1.70～1.72,全局搜索能力远远优于基本复合形法。多级边坡工程算例的分析表明,该边坡的4条潜在滑动面,其安全系数与最小安全系数相差不超过7.6%,最小仅相差3.6%,但相应的滑动面位置与最危险滑动面完全不同。