基坑上跨开挖诱发既有盾构隧道隆起变形研究EI北大核心CSCD

基坑上跨开挖将会引起既有盾构隧道隆起变形,危及既有盾构隧道的服役性能。目前基坑开挖引起的盾构隧道隆起变形的解析方法,通常将盾构隧道简化为埋置于弹性地基上的连续长梁,忽略了环间接头影响。针对前人研究的不足,提出带环间接头的盾构隧道计算模型,通过非线性Pasternak地基模型来考虑地基土变形的非线性特征,通过两阶段分析法,推导得到基坑上跨开挖作用下盾构隧道隆起位移和张开量简化解答。通过MINDLIN解计算基坑开挖引起的作用于盾构隧道上的附加荷载;建立基坑卸载下盾构隧道的隆起变形微分方程。利用有限差分法求解出基坑开挖引起的邻近盾构隧道隆起变形和内力分布。收集了三个工程实测数据,并将所提方法和实测数据、既有理论方法进行对比,验证所提方法的适用性。     

深层搅拌桩墙围护结构裂缝成因探讨

针对基坑支护中深层搅拌桩墙围护结构出现的开裂，采用Mindlin厚板理论对其受力与变形性状进行弹塑性分析，建立了墙体的厚板力学模型和三维有限元分析模型，并编制了有限元分析程序；基于墙体受到纵向弯矩、横向弯矩和扭矩的综合作用，提出采用等效弯矩法评价墙体的综合抗弯性能；利用所编制的程序，获得了某基坑深层搅拌桩墙围护结构墙体水平位移和等效弯矩的空间分布规律；计算结果表明，墙体东侧环球广场横向支撑附加力的作用是使墙体形成破裂面的主要原因。     

土钉支护的三维非线性有限元分析

建立土钉支护边坡的三维有限元模型，采用Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ非线性本构关系，模拟基坑开挖和土钉支护的施工过程，计算开挖荷载引起的位移，土钉轴力，土中应力的分布和变化规律，计算结果在一定程度上揭示了土钉支护的加固作用和工作性能，可供设计和施工时参考。     

深基坑开挖的计算机模拟及稳定性分析

本文采用三维非线性有限元程序，对深基坑开挖过程进行逐步计算机模拟，通过选择合理的分析模型和屈服准则，分析了开挖过程中基坑周围的应力分布，位移分布以及塑性破坏区的产生与发展趋势，从而为进一步进行深基坑支护设计提供了依据。     

复合材料空间薄壁梁的有限元分析模型

在剪切梁理论的基础上, 采用9 节点平面单元模拟梁任意截面形状; 采用27 节点体单元, 模拟截面出平面外的二次翘曲位移, 从而建立了空间复合材料任意截面薄壁梁考虑二次翘曲的有限元分析模型。根据本文中导出的复合材料有限元模型编制了相应的分析计算程序。算例表明: 本文中建立的复合材料薄壁梁模型正确, 可以用于考虑多种耦合影响因素作用下复杂结构空间薄壁复合材料梁的有限元分析计算。      

考虑位移非线性影响的深基坑土压力计算模型研究

现行深基坑支护设计弹性地基梁法对墙后土压力未考虑支护结构位移的影响,对墙前开挖面以下也仅考虑位移的线性影响。这与实际情况不符,且开挖面以下的计算参数m不易准确确定。根据横向受荷桩的P-y曲线方程,建立了考虑支护结构位移非线性影响的土压力计算模型,对计算参数的影响因素及其确定进行了深入研究。试验验证表明,该模型能较好地反映实际情况,且计算参数的确定也相对容易和准确。     

城市框架式下穿隧道基坑稳定性分析

在城市下穿隧道施工基坑开挖的过程中,基坑稳定性不仅影响工程的质量和安全,对隧道跨线的既有结构物也会有影响。利用有限元数值模拟的方式,对基坑开挖不同深度阶段时的结构物位移变形特性进行研究发现：基坑周围地表沉降及水平位移受基坑开挖的影响范围随着开挖深度加深不断增加;支护桩受周边土压力产生侧向变形,最大位移点出现在开挖面附近;坑底隆起高度与开挖深度、基坑宽度有关系,开挖深度为主要影响因素,其最大值主要集中在基坑中心处且开挖深度越深,坑底越容易整体隆起。     

考虑位移的土压力理论在支护桩受力分析中的应用

针对支护桩所受土反力与土体位移呈非线性关系的问题,通过引入梅国雄提出的考虑位移的土压力计算方法,将计算方法中的土压力代换单桩挠曲四阶微分方程中的土反力,得到一个四阶变系数非齐次非线性常微分方程;然后根据支护桩位于基坑底面上、下所处受力状态的差异和桩顶的初值条件,采用泰勒级数解法求出支护桩任意深度处的挠度解析解;再根据桩体的挠度计算出桩周土体的位移量,并得到桩周土反力的计算式;由此便可计算桩身任意深度以及该深度截面上任意点处的受力情况,使得问题的求解更简捷。最后还给出了计算实例来验证所采用的方法以及所推导出的公式的正确性。     

倾斜荷载下基桩的改进有限元-有限层分析方法

提出地基加权刚度的概念,对现有有限元有限层法进行改进,用以分析计算倾斜荷载下基桩的受力变形特性,可考虑地基土成层与非均匀性等因素的影响,并能近似考虑地基土的非线性特征及桩身PΔ效应,工程应用结果表明,效果良好。     

考虑桩-土相互作用的不等高墩桥地震响应分析

基于LS-DYNA有限元软件的二次开发功能,引入p-y桩土动力相互作用模型和钢材的BONORA损伤本构模型。以某大桥四跨引桥为研究对象,建立了包括考虑土-结构相互作用的WINKLER地基梁模型、有效桩长模型、全桩长模型,以及不考虑土-结构相互作用的无桩模型等四种桩基础分析模型和上部结构弹塑性损伤分析模型;通过场地自由场求解,在桩侧节点上施加相应位置的加速度时程,对基于四种桩基础模型的该大桥进行了自振特性以及在小震、中震和大震下的位移、加速度、内力、损伤分析,并探讨了WINKLER地基梁模型不同深度下桩-土p-y模型的应力-应变关系和桩身变形特性。结果表明,桩基础数值分析模型对结构整体响应影响显著,不等高墩桥顺桥向与横桥向响应差距大,所开发的p-y模型可用于桥梁结构精细化数值分析。     

考虑底板与池壁相互作用和池壁剪切变形影响的圆形水池动力特性计算

考虑圆形水池池壁剪切变形的影响、底板对池壁的径向约束作用和转动约束作用,将圆形水池底板与池壁的相互作用简化成端部受切向弹性约束和转动弹性约束下的弹性地基Timoshenko梁,基于Timoshenko梁振动的修正理论,导出了底部环向简支、顶部分别为自由、铰支和固支三种边界条件下的振动频率超越方程;根据池壁和弹性地基梁微分方程的类比性,阐述了利用ANSYS建立圆形水池振动模态分析的有限元方法。利用二分法对底板环形简支的圆形水池的振动频率进行了计算,分析了顶部不同边界条件、池高、池的半径和底板对池壁弯曲约束刚度对池壁振动频率的影响。得到了圆形水池轴对称振动可采用弹簧-质量模型进行基频估算、该文所建立的分析方法只能分析圆形水池的轴对称振动模态、圆形水池底板与池壁相互作用对基频影响不明显、壁厚的剪切变形和转动惯量对高阶振动影响大等结论。     

工字梁与H型钢柱腹板连接节点性能分析

利用ANSYS对工字梁与H型钢柱腹板连接节点进行有限元分析,建立梁翼缘连接板剪切变形和梁连接板部分弯曲变形理论分析模型,推导出梁翼缘连接板剪切变形的等效刚度公式,根据楔形梁段假定推导出梁连接板部分的抗弯刚度公式,并通过有限元分析确定刚度系数。根据对梁柱腹板连接节点各部分刚度和强度分析,建立腹板连接节点模型。这个简化模型可以用来分析单向荷载和循环荷载作用下梁柱腹板连接节点的响应。     

稳态滚动轮胎的有限元分析模型

建立了一个稳态滚动轮胎的有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性、橡胶基复合材料的各向异性及轮胎与地面接触滑动摩擦。结果表明,该模型是较为合理的。      

基于弹性抗力法的深基坑悬臂支护结构上土压力空间效应分析

深基坑是一个具有长度、宽度、深度的三维空间结构体系。现行设计规范中将其简化为二维平面应变问题进行分析计算,不能反映基坑的空间性状和尺寸效应。基于弹性抗力法引入土压力发挥系数的概念,提出了土压力发挥系数的计算方法。提出基坑悬臂支护结构顶部冠梁的水平位移与简支梁受均布荷载作用下的水平位移具有相似的形式,在此基础上计算深基坑悬臂支护结构上土压力发挥系数、支护结构变形和内力的空间分布规律。工程实例计算表明:考虑土压力空间效应得到的基坑变形与实测结果相符合。     

Analysis of thick orthotropic laminated composite plates based on higher order shear deformation theory

A two-dimensional finite element model is presented to perform the linear static analysis of laminated orthotropic composite plates based on a refined higher order shear deformation theory. The theory accounts for parabolic distributions of transverse shear stresses and requires no shear correction factors. A finite element program is developed using serendipity element with seven degrees of freedom per node. The present solutions are compared with those obtained using three-dimensional elasticity theory and those obtained by other researchers. The theory accurately predicts displacements and transverse shear stresses compared to previously developed theories for thick plates and are very close to three-dimensional elasticity solutions. The effects of transverse shear deformation, material anisotropy, aspect ratio, fiber orientation and lamination sequence on transverse shear stresses are investigated. The error in values of transverse shear stresses decreases as the number of lamina increases, for a plate of same thickness. An increase in degree of anisotropy results in lower values of deflection in the plate. For cross-ply plate an increase in anisotropy results in an increase in effective stress whereas for angle-ply plate the effect is almost negligible. Through thickness variation of transverse shear stresses are independent of anisotropy. The maximum effective stress increases exponentially at lower values of anisotropy and reaches to an asymptotic value at higher values. The stacking sequence has a significant effect on the transverse deflections and shear stress. Rectangular plates experience less effective, in-plane and transverse shear stresses compared to square plates.     

弹性地基上复杂形状中等厚度筏板基础的分析

本文基于考虑横向剪切变形的 Mindlin 中厚板理论,提出了—种考虑横向剪切变形的三角形板弯曲单元;利用 Winkler 假定,推导出显式表示的土介质的刚度矩阵,按照土与结构共同作用的原理,编制了相应的计算程序。由于三角形板单元形状比较灵活,因而本程序能有效地解决弹性地基上具有复杂形状的中等厚度筏板基础的分析问题.     

Application of the novel composite earth retaining structure method to urban excavations: a constructability analysis

ABSTRACT

The objective of this study is to propose and evaluate a novel composite earth retaining structure method to be applied in urban excavations in terms of construction safety, cost, and duration. The novel composite structure is a multipurpose structure, which may counteract uplift pressure acting on the foundation base, provide lateral support at ground level, and function as king posts during excavation. To evaluate the feasibility and advantages of utilizing the composite earth retaining structure in deep excavations, the case of a commercial building development in Taipei has been studied. In this project, the original excavation design employed top-down construction for the foundation and basement. Two alternative designs employing the composite earth retaining structure method were later proposed to the owner for evaluation and selection. The analyses of the two alternatives include a three-dimensional geotechnical finite element analysis using PLAXIS3D and an analysis of time using PROJECT 2013 as well as a study of cost impacts. The results from the analyses show that the novel method can be superior to the original design in terms of construction safety, project cost, and construction duration.     

基于离散元和有限差分耦合算法的崩塌体和结构碰撞预测分析

采用离散元和有限差分耦合计算方法,对龙洞子崩塌挡墙结构碰撞进行了预测分析。构建了3种崩塌挡墙结构模型,并进行了数值模拟。崩塌体由颗粒模拟,挡墙分别由刚性墙、颗粒、FLAC中的实体单元模拟。基于离散元和有限差分耦合算法的数值模拟,分析了不同模型的挡墙动力响应和变形。通过数值模拟结果的对比分析,选出了最优的结构模型和参数,为有效防御崩塌的防护结构设计提供理论依据。