爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应．结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法, Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势．     

地铁移动荷载作用下地基沉降的弹塑性分析

土体本构、隧道-地基模型与地铁荷载模拟是长期地铁移动荷载作用下地基土沉降研究的三个关键因素.本文以Drucker-Prager塑性本构模型表示土体应力-应变关系,采用与不平顺管理标准相应的激振力来模拟列车竖向动荷载,使用FLAC3D软件建立了地基结构的空间模型,详细探讨地铁隧道地基土沉降在不同加载次数下的动力反应和沉降规律.研究结果表明:埋深对地基土沉降的影响明显,随着埋深的减少,地基土的沉降逐渐增加;对于长期动荷载作用下的地基变形问题,采用塑性本构模型更能符合实际工况.     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。     

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.     

复杂荷载作用下单桩的三维有限元分析

为了解复杂荷载作用下单桩的工作性状,通过数值方法对承受竖向和水平组合荷载以及倾斜荷载作用下的模型桩进行了三维有限元数值模拟与分析.在分析过程中,采用修正Cam-clay模型以模拟土体的非线性,而桩-土接触面则设置了接触单元来考虑桩与土的滑移和开裂.对桩周土分别采用弹性和修正Cam-clay模型计算了桩顶荷载-沉降曲线,分析了不同计算模型对计算结果的影响.通过不同荷载组合作用分析了水平荷载对竖向承载桩的沉降、竖向荷载及偏心竖向荷载对水平承载桩的水平位移以及倾斜荷载的倾角对桩顶的沉降、水平位移和桩身挠度的影响,获得了一些对工程设计与计算有参考价值的结论.     

高速移动荷载下轨道系统振动模拟的数值算法

研究了高速移动荷载作用下轨道系统振动模拟的数值算法。通过简化Fresnel函数的计算,得出了有效的数值算法。     

动荷载下土石不均匀地基土体强度对综合管廊力学响应的影响

综合管廊地下浅埋结构在穿越土石不均匀地段时管廊结构受力会受到不利的影响,因此,以室内模型试验为基础,通过ABAQUS三维有限元模拟来探究动荷载下土石不均匀地基土体弹性模量变化对地基承载力、管廊结构受力以及管廊应变的影响.试验结果表明:上部荷载不变时,地基沉降量随动荷载循环次数的增加逐渐增大;荷载次数相同时,地基沉降速率...     

移动荷载下Kelvin地基上无限长梁的稳态响应

为评价公路、桥梁、列车轨道等承载结构在交通荷载作用下的动态响应,基于线性系统的叠加原理,采用积分变换法求得了Kelvin地基上无限长梁的Green函数,并就各种荷载工况分别进行了讨论,得到了相应梁挠度的积分形式解.通过对移动集中荷载作用下梁挠度的积分形式解的数值计算分析,得到了相应的梁挠度的数值结果,并就地基阻尼、荷载移动速度等参数对梁挠度的影响效果进行了分析.当地基阻尼较小时,梁挠度的最大值随荷载移动速度的增大而增大;但随着地基阻尼的增大,梁挠度的最大值将随荷载移动速度的增大而减小.梁挠度在时间变化历程及空间分布上的不对称性随地基阻尼或荷载移动速度的增大而增大.     

交通荷载引起的软土地基累积沉降计算方法研究

软土地基在交通荷载下的沉降计算和稳定性保证,是修建低路堤公路的重要环节,而科学的计算方法是其前提和基础.文章以新河（青潍界）至辛庄子高速公路寿光段为例,通过利用循环荷载作用下软粘土不排水累计变形模型-Chai-Miura模型,结合利用Flac3D有限差分程序计算地基中的动、静应力,对软土地基的累计沉降进行了计算.结果表明:对修建在软土地基上的低路堤,反复的交通荷载引起的累计沉降很大,同时变形随深度衰减很快,当深度大于8m后,变形与地表的相比小得多;路基沉降速率与运行时间关系较大,且随时间非线性增长,其中累积沉降及总沉降在通车初期累计沉降发展较快,且累积沉降远大于固结沉降,占总沉降的90％多.     

摩擦型桩表面劣化时的沉降特性室内模拟试验

为研究工作荷载作用下,摩擦型桩(端承摩擦桩和摩擦桩)在腐蚀地基中发生表面劣化时的沉降特性,通过制作以硫酸铜溶液为腐蚀性介质的饱和砂土地基模型,开展了加速劣化试验,得到工作荷载作用下摩擦型桩表面发生劣化时的沉降规律.结果表明:腐蚀地基中,桩表面劣化程度随时间不断增大,沉降量随劣化程度的增大而增大;端承摩擦桩和摩擦桩的荷载-沉降曲线发展规律不同;在工作荷载作用下,经过17 360 min,端承摩擦桩的沉降量达到桩径的28.5%,其中表面劣化引起的沉降量为10.6%,大于摩擦桩的7%;试验结束时,端承摩擦桩和摩擦桩的沉降量均达到了各自极限承载力对应的沉降量.表面劣化导致摩擦型桩的沉降量显著增加,表面劣化引起的附加沉降可能影响桩的正常使用.     

交通荷载作用下软土地基的累积沉降分析

针对交通荷载作用下软土地基的累计沉降问题,提出采用土体刚度衰减修正公式计算累计塑形变形的方法.基于饱和软土循环三轴试验数据,建立刚度衰减系数与循环次数间的关系.对有限元软件ABAQUS进行二次开发,将刚度衰减模型嵌入到有限元分析程序中去,再通过数值分析计算出任意循环周数后土体的累积塑性变形.采用该方法对交通荷载作用下典型上海软土地基的累积沉降进行预测.计算结果表明,路面结构层的存在有助于减小软土地基的沉降,交通荷载所引起的沉降主要发生在软土地基的浅层,并且随着深度的增加而迅速减小.     

列车荷载作用下渗漏隧道的长期非线性固结

为研究列车荷载对地铁周边土体长期非线性固结的影响,以及其与隧道渗漏的共同作用,将列车荷载等效为矩形循环荷载,采用经典的土体非线性固结理论,以及衬砌与土体相对渗透性系数,得出列车荷载作用下局部渗漏隧道的非线性固结解析解.通过本文预测值与上海地铁实测数据的对比,验证了解析解的合理性.分析结果表明:列车荷载加剧了隧道上方地表长期沉降,衬砌渗漏程度越大,沉降增加量越大.本文解析解能较好模拟隧道周边土体的长期固结特性,为预测地铁隧道长期运营导致的地表沉降提供一个较为合理有效的方法.     

软土地基上循环荷载作用下加筋碎石垫层 工作特性分析

通过模型试验研究了循环荷载作用下土工格栅、土工格室及纯碎石垫层在软土地基上的承载特性;分析不同工况下沉降、桩身应变及桩土应力比随循环次数、峰值荷载的变化规律。研究结果表明:在动载条件下,加筋碎石垫层能有效地限制垫层的位移,显著减小复合地基的累计沉降;加筋后的碎石垫层强度和刚度均得到增强,能有效调节桩-土应力分布,改善碎石垫层的受力特性,大幅度提高桩-土应力比,有效减小桩身应变;同等条件下,土工格室碎石垫层对于减小桩顶沉降、提高桩-土应力比和降低桩身应变的性能略优于土工格栅碎石垫层,并随着循环峰值荷载增加,两者的作用效果更好。     

循环荷载下长短桩桩网复合地基变形试验研究

通过长短桩桩网复合地基的模型试验,分析有、无土工格栅及不同幅值循环荷载下复合地基沉降、长短桩桩身应变及土工格栅应变的特性. 试验结果表明,土工格栅的加入会改善循环荷载下复合地基的整体性能. 复合地基沉降、桩身应变及土工格栅应变主要发生在循环荷载作用前期. 增大循环荷载幅值不仅会增大复合地基总沉降,还会加快沉降发展的速率. 复合地基的沉降与循环次数的关系可以用指数函数表示. 土工格栅的拉膜效应将部分荷载由桩间土传递到桩上,相比于没有土工格栅的复合地基,有土工格栅的复合地基中长短桩的应变更大,且此时长桩桩帽处的土工格栅会承受更大的拉力,应变相较于桩间土处更大;循环荷载下的长桩上部应变增量较大,下部应变增量较小.     

循环荷载作用下有无侧向约束复合地基沉降对比分析

为探讨循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的变形性状,进行了循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基室内大比例模型对比试验,基于模型对比试验实测结果,分析了侧向约束对夯实水泥土桩复合地基变形性状的影响。结果表明:有侧向约束的夯实水泥土桩复合地基的沉降明显低于无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的沉降。侧向约束对降低复合地基沉降的效果随着循环荷载比的增大而变得更加显著。因此,侧向约束对限制软土的侧向变形、降低复合地基的沉降具有良好的作用。     

加载方式对杂填土与软土互嵌沉降的影响

杂填土地基下覆的淤泥质软土在受到上覆荷载作用时，会被轻易地挤入杂填土颗粒之间的孔隙中而引起互嵌沉降，在传统地基沉降的计算方法中该部分沉降未被考虑。采用自主研发的土体互嵌实验仪，对南京秦淮河地区的软土与杂填土进行一次加载、常规分级加载和复合多级加载试验，揭示互嵌沉降在不同加载方式下的发展规律。结果表明：不同加载方式下总沉降与互嵌沉降均呈现出阶梯式增长的趋势，在加载瞬间沉降骤增，然后逐渐减缓并趋于稳定，总沉降、互嵌沉降的差异主要来源于荷载施加瞬间的沉降变化。多级加载情况下，互嵌沉降与加载级数负相关，与荷载占比正相关，且通过曲线拟合发现互嵌沉降与加载级数呈现对数相关性，与荷载占比呈现出指数相关性。互嵌沉降比重与加载级数负相关，与荷载占比正相关，且当粒径较大时，互嵌沉降比重对加载方式敏感度降低。     

软基沉降量的反演计算

对于软土地区修建的工程，软基的最终沉降量对施工有指导意义。由于土体性质和状态的复杂性，以及勘测、施工中的一些不确定因素的影响，计算结果与实际观测值有差异。反演分析法可在一定程度上减轻这些问题，因此在现场实测的软土地基沉降观测资料的基础上，利用太沙基的土体理论建立了计算最终沉降量的反演计算模型，该模型既适用于一次加栽，也适用于分级加栽。根据广梧高速公路某断面实测的沉降资料反演计算有关参数，并将理论计算模型与实测结果进行比较，二者符合较好．证明该理论模型是合理的。     

逐级改变有限元计算参数分析软土地基的稳定性

目的提出综合处理后的软土地基在分级加载作用下逐级改变有限元计算参数,分析软土地基稳定性的计算方法和模型参数．方法利用理论计算或现场监测结果确定下一级荷载加栽前软土地基相对于最终沉降量所达到的固结度,根据固结压力与固结度,利用室内试验结果获得计算参数,输入有限元计算软件中相应的施工步骤中,作为评价下一级荷载时软土地基的稳定性．结果将逐级改变计算参数和采用固定不变计算参数的计算结果与实测结果比较,逐级改变计算参数的计算结果表明,竖向位移、侧向位移与实测结果很接近．而采用固定不变的计算参数计算结果竖向位移最大差值达42．5cm,侧向位移最大差值达8cm,与实际工程不符．结论逐级改变计算参数时更接近工程中的实际情况．所提出的计算方法和试验所确定的模型参数为今后类似工程的设计、计算提供参考依据．