考虑实际分布形式的水平受荷桩桩周土抗力分析方法

p-y曲线法被广泛应用于水平受荷桩荷载位移响应的分析中,但该方法无法准确地反映出桩周土抗力的实际分布形式。鉴于此,该文考虑了桩-土实际相互作用,假定随着径向位移的增加,桩的被动侧径向土压力呈双曲线形式增大,主动侧径向土压力呈线性减小,从而建立了桩周径向土压力与径向位移的关系;在此基础上,对摩阻力的初始刚度进行修正,引入双曲线荷载传递模型求解了桩周环向摩阻力;最后提出了考虑实际分布形式的桩周土抗力分析方法,并通过2个算例验证了正确性。通过参数分析表明:径向土压力和环向摩阻力对土抗力的贡献程度与水平位移有关;极限状态下,传统的桩侧环向摩阻力水平分量不均匀分布的形状系数偏大,该文给出了建议的取值;对径向土压力水平分量和环向摩阻力水平分量进行归一化分析,得到了拟合曲线公式,可为后续分析提供参考。     

水泥搅拌桩复合地基竖向附加应力的确定

本文考虑了简化的桩侧摩阻力分布规律,探讨了用Midlin解求水泥搅拌桩复合地基中竖向附加应力的计算方法。     

考虑异形效应Y形桩侧摩阻力产生附加应力研究

Y形桩作为一种新型反拱曲面异形桩,侧土压力和侧摩阻力具有沿桩周不均匀分布的特性,虽将侧摩阻力假定为均匀分布与假定为集中力相比,附加应力计算结果更符合实际分布规律,但仍存在一定偏差。基于球形孔扩张理论,建立了Y形桩桩侧侧土压力的不均匀分布模型,进而建立了侧摩阻力的不均匀分布模型,并用于附加应力的计算。以主要影响因素外包圆半径R、模板弧度θ为变量,分别对比研究了将Y形桩侧摩阻力假定为集中分布、均匀分布和考虑异形效应不均匀分布三种模式下附加应力的变化规律,并将考虑异形效应的侧摩阻力产生附加应力计算方法用于沉降计算,通过现场静载荷试验数据验证,考虑异形效应的侧摩阻力产生附加应力计算方法所计算的沉降值与实测值吻合度更高。     

反拱曲面X形异形桩产生附加应力计算方法研究

X形桩是一种具有反拱曲面的新型异形桩,该文以半无限体内受竖向集中力作用的Mindlin应力解为依据,通过沿X形桩桩周8个积分区间线积分,再沿桩长进行积分,得到了X形桩侧摩阻力沿桩身线性增长、沿桩周均匀分布、沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力产生竖向附加应力系数的数值计算方法。通过沿X形桩截面3个积分区间面积积分,得到了X形桩均布端阻力在地基内产生竖向附加应力系数的数值计算方法。X形桩侧摩阻力和端阻力产生附加应力系数均随着外包方形截面边长和开弧间距增大而减小,随弧度数增大而增大。同周长X形桩侧摩阻力产生附加应力系数大于圆形桩,周长越大差别越大;同面积X形桩端阻力产生附加应力系数小于圆形桩,面积越大差别越大。     

单桩在压与拔荷载下桩侧摩阻力的有限元计算研究

通过有限元分析,对垂直受力桩在桩顶压、桩顶拔及桩底托等加载方式下的桩侧摩阻力进行了探讨研究。重点研究在不同加载条件下,桩侧摩阻力影响因素。研究结果表明：桩周土应力路径、主应力方向的旋转、桩身本身的压缩和伸长、桩径的膨胀和收缩是不同加载方式下桩侧摩阻力发展和分布有所差异的主要影响因素。     

DX桩单桩沉降的理论计算研究

DX桩由于承力盘的存在,改变了桩的荷载传递机理,在提高承载力的同时,沉降变形也显著减小。在桩的现场试验基础上,分析了DX桩与等截面桩的桩顶荷载的分配特性,进而依据Mindlin解和Geddes解求解桩端土的附加应力,编制了相应的程序,计算结果表明在同样的荷载条件下,DX桩的沉降是等截面桩的0.55~0.80倍,并对承力盘的变化引起的DX桩的沉降变化进行了分析。     

可液化砂土中单桩地震响应的振动台试验研究

通过小型振动台动力模型试验,观测了饱和砂土中桩—土—结构（PSSI）在模拟地震力作用下的动力响应。研究结果表明：超静孔隙水压力在振动过程中不断增长,不同深度的土层均达到液化,并且离土面越近越先达到液化;土层的液化伴随着桩侧摩阻力的大大减弱,上部结构物的大部分荷载由桩底较硬持力层土承担,桩基的竖向承载力降低,上部结构的沉降量加大。同时在地震力的作用下PSSI效应加大了底层上部结构的地震反应。本研究加深了对饱和砂土在地震力作用下PSSI效应的理解,有助于建立或优化可液化土中桩基抗震设计方法。     

考虑桩、土、垫层协同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法

提出计算刚性桩复合地基沉降的一种新方法,该方法充分考虑桩、土、垫层协同作用.通过假定桩土界面摩阻力与相对位移为理想弹塑性关系;同一水平面上的桩间土沉降相同;桩端土符合Winkler地基模型,结合桩、土、垫层工作机理分析,建立了协同作用基本微分方程,进而得到了大面积群桩复合地基桩、桩间土沉降解析解.对两个9桩复合地基的分析显示,该方法和现场实测及有限元分析吻合较好.     

带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型研究

基于工程热力学和空气动力学理论分别建立了带附加气室空气弹簧系统各元部件的状态方程和动力学方程,为了简化复杂的非线性模型,根据泰勒级数理论,利用小偏差线性化的方法在小振幅的条件下对各方程进行了线性化处理,并推导出了带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型。为了验证线性化模型的精度和分析各参变量对弹簧动刚度的影响关系,以美国Firestone公司生产的 1T15M-2型膜式空气弹簧作为计算对象,分别利用空气弹簧动刚度的非线性和线性化模型计算了弹簧动刚度与各因素之间的动态变化关系,计算结果表明空气弹簧内压、节流孔有效面积、弹簧振动频率以及附加气室容积等因素均会影响弹簧动刚度;动刚度的线性化与非线性模型在各因素影响下的变化曲线基本吻合。     

考虑水平摩阻效应的土工格室加筋体受力分析

视土工格室加筋体为置于Winkler弹性地基上的连续有限长梁,考虑荷载作用下格室体与其上下表面土体之间摩阻力影响,基于传统的弹性地基梁理论,建立出相应的格室加筋体挠曲变形控制微分方程。引入Galerkin法,导出具有对称荷载作用下格室加筋体的挠曲变形、转角、剪力及弯矩的非线性解析解。进而进一步分析探讨了格室体与土体之间的摩阻效应对土工格室加筋体内力及位移的影响。结果表明:水平摩阻效应对土工格室加筋体内力及位移有一定程度的影响。     

不同桩头约束下水平受荷单桩简化计算方法

桩头转动约束对水平加载单桩的响应有显著影响。转动刚度K和桩头约束度λ是常用的桩头转动约束表征量。该文采用p-y曲线法分析了砂土中水平受荷竖直弹性长桩响应随K和λ的变化规律,提出了桩头位移和土面下桩身最大弯矩随λ变化的经验公式。基于上述经验公式和特征荷载的归一化表达式,提出了给定K或λ情况下计算桩头位、桩头弯矩、土面下桩身最大弯矩及其埋深位置的整套简化计算方法。该简化方法实现了考虑桩头转动约束单桩非线性响应的手工计算。该方法与p-y曲线法对比验证了该方法的准确性。     

钢筋混凝土轴心受压柱的抗火设计方法研究

该文以四面受火钢筋混凝土轴心受压柱为研究对象,在利用自编钢筋混凝土温度场有限元分析程序进行大量数值分析计算的基础上,通过引入材料平均强度折减系数的概念,建立了截面材料性能随受火时间变化的规律,从而提出了一种类似常温下钢筋混凝土轴心受压柱设计计算的抗火设计新方法,并编制了相应的分析程序。这种设计方法不直接依赖于具体的温度场分析,仅取决于受火时间的长短,为设计人员的抗火设计工作提供了很大便利。最后,利用大量试验数据与该文提出的方法进行了对比研究。结果表明:该文提出的钢筋混凝土轴心受压柱抗火设计方法是安全而有效的。     

考虑车轮滚动轨迹的桥头跳车动力荷载计算方法及影响因素分析

为分析车辆桥头跳车时的动力荷载,提出了更符合实际形状的圆盘车轮模型,以考虑车轮经过桥头错台时的滚动轨迹,结合基于有限元的车辆整体模型和相应的动力学方法,实现了车辆上、下桥头错台时的竖向、顺桥向动力荷载的定量分析。算例表明,考虑车轮滚动轨迹后,动力荷载计算值比以往平缓得多;跳车动力荷载的大小与车辆的行驶速度、车轮的悬挂方式、桥头错台的高度等因素有关,其表现为：1) 车辆的最大动力荷载与桥头错台高度成正比;2) 对于独立悬挂的车轮,车速越大,最大动力荷载越大;对于非独立悬挂的车轮,最大动力荷载随着车速的增大呈现波动的形态;3) 上桥时的最大荷载位于错台上,下桥时前、中轮的最大荷载离桥头错台较远,后轮则较近;4) 桥头错台跳车造成的轮载冲击系数可能超过我国桥梁规范设计值,需要引起重视。     

覆盖岩溶临空面对水平承载桩嵌固端承载力的影响试验研究

岩溶地区基岩岩面起伏很大,当水平承载桩嵌固在覆盖岩溶临空面附近时,覆盖岩溶临空面可能会失稳,导致嵌固端失去承载能力。该文设计了含覆盖岩溶临空面和一个软弱结构面组合地质条件下的嵌固端室内模型,考虑了临空面在桩前和临空面在桩后两种工况。进行水平加载试验后,结果表明:临空面和结构面的存在降低了嵌固端的承载力,且桩前临空面对桩嵌固端承载力的影响更显著。在此基础上,基于极限平衡法,提出了含覆盖岩溶临空面和结构面的嵌固端岩体承载力验算方法,并通过比较计算结果和试验结果,对计算假设条件和计算方法进行了验证。     

结构胶侧扭约束玻璃柱轴压承载力设计方法研究

玻璃柱在工程应用中的一种形式是采用结构胶将其与玻璃面板连接,结构胶对玻璃柱的约束效应能改善玻璃柱稳定性.考虑结构胶对玻璃柱的侧向弹簧约束及扭转弹簧约束作用,基于平衡方程推导了结构胶约束玻璃柱的轴压临界荷载公式,讨论了结构胶弹性模量及玻璃柱的柱高、截面高度、截面厚度对临界荷载的影响,发现结构胶弹性模量、玻璃截面厚度影响最...     

钢筋混凝土偏压构件考虑徐变的非线性分析

本文对长期荷载作用下钢筋混凝土偏心受压柱的内力和变形进行了试验和理论研究。在试验的基础上,提出了混凝上非线性徐变模式。采用增量法和迭代法,通过计算机分析了受长期荷载作用下钢筋混凝土偏压柱的内力和变形的变化全过程。计算中考虑了材料的非线性、细长构件的二次弯矩作用以及变形和内力的重分布。试验和理论计算的结果符合较好。     

考虑温度影响的混凝土微观断裂模型

该文以各组分体积不变为准则建立了考虑温度影响的混凝土三相微观断裂球体模型。将混凝土组成简化为骨料,水及水泥浆体,并以模型中各层模拟;认为高温下混凝土的断裂为模型中间层水汽蒸发逸出的结果。通过气体状态方程分析了模型内部气压随温度的变化,并研究了骨料和水泥浆体层的应力状态。分析了含圆盘形裂纹的混凝土的可释放弹性能和表面能,并根据Griffith断裂准则给出了混凝土断裂韧性随温度的变化规律。对该文模型进行数值模拟,并与相关试验结果对比,结果证明了该文模型能够有效地计算高温下和高温后混凝土的断裂韧性。同时分析发现:随着温度的升高,混凝土可释放弹性能增大而开裂时的裂纹初始长度将减小。     

分析恒载效应的有限元方法

本文在Takabatake关于恒载对梁静、动力影响的研究工作的基础上,导出了梁考虑恒载效应的动力分析有限元公式,提出了荷载影响刚度矩阵的概念。分析了分布和集中两种恒载型式对简支梁和悬臂梁自振特性的影响。计算结果表明,用本文方法与Takabatake应用Galerkin方法和近似闭合解方法的结果吻合良好。同时由于本文采用了矩阵形式,不仅便于编制计算机程序,且使方法有更广泛的适用性和灵活性,可更方便地用于各种不同的构造和边界条件下的实际结构。     

考虑加载速度影响的沥青混合料疲劳方程

为了建立沥青混合料强度与疲劳行为之间的联系,通过不同加载速率下的沥青混合料直接拉伸强度试验,揭示了强度随加载速率的幂函数变化规律;基于不同加载速率下的强度值,得到了与疲劳加载速率对应的沥青混合料疲劳真实应力比;通过疲劳试验,创建了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程,基于名义应力比的疲劳方程后延后与横坐标的交点远比1 大,不具有后延性,而基于真实应力比的疲劳方程可以后延到疲劳寿命为1 的强度破坏点,统一了强度破坏与疲劳破坏行为;据此推导了沥青路面抗拉强度结构系数计算新方法;研究结果可为我国公路沥青路面设计规范的修订提供理论依据.