土基模量的非线性反演分析

在进行路面结构层模量反演时 ,如果忽略土基模量的非线性反应特性 ,而按线性特性反演 ,将使得土基模量偏大 .因此采用一简单的非线性土基模型 ,基于系统识别原理对土基模量进行反演、分析 .正问题采用轴对称四边形剖分有限元方法计算 ,并同BISAR计算结果进行比较 ;反问题针对蓝派冲击压实的工程实际 ,采用非线性模型进行模量反算 ,对其压实效果进行分析、评估 ,取得了较好的实用效果     

进化算法结合神经网络反演刚性路面模量

为解决传统路面结构参数反演分析方法易陷于局部最优解的问题,根据弹性地基上的小桡度薄板理论,建立了刚性路面有限元计算模型,模型中假定接缝只传递剪力,用压缩柔度矩阵方法考虑接缝的约束条件,用有限元模型构造训练集对BP神经网络进行训练,依靠BP网络的记忆和联想功能建立结构层模量与路面弯沉盆之间的映射关系,利用进化算法(GA)在搜索空间内找出使弯沉盆误差最小的一组模量组合,实例计算结果表明进化算法结合神经网络方法反演刚性路面模量的最大误差只有2．8％。     

FWD动载下的横观各向同性路基动力响应分析

利用有限元分析原理,建立基于横观各向同性路基的三维仿真模型,分析在落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)脉冲动载作用下路基表面的弯沉,及不同深度处力学指标的变化,讨论土基材料横观各向同性对力学指标的动力响应影响.结果表明,路基弯沉峰值随距荷载中心点距离的增大而滞后,荷载中心点与距荷载中心200 mm处传感器点的滞后幅度最大(为60%);弯沉值随水平模量的增大而减小,最大减小幅度为21%;路基所受应力随深度的增加而减小,最大减小幅度为67%;水平模量的增大也会减小应力值,最大减小幅度为28%.落锤式弯沉仪能较好模拟车辆移动荷载状况,反映实际路面受力情况,基于横观各向同性的土质路基,能有效地预测路基的使用性能.     

考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

为了提高便携式落锤弯沉仪(PFWD)测定高液限土路基回弹模量的精度,考虑变形滞后效应对反算结果的影响,提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法.通过现场试验,验证了新方法的有效性.研究结果表明:利用高液限土填筑的下路堤模量较低,在PFWD冲击荷载作用下,其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值,且...     

沥青路面路基工作区深度影响因素的研究

针对当前未考虑道路结构层参数、车辆动荷载、行车速度对沥青路面路基工作区深度的影响现状,文中借助有限元软件,分析了38种道路结构层参数、5种车辆动荷载和2种行车速度对沥青路面路基工作区深度的影响。结果表明:铺面结构层模量对路基工作区深度的影响较小,而铺面结构层厚度对路基工作区深度的影响较大,特别是基层厚度对路基工作区深度的影响尤为显著;土基模量对路基工作区深度影响显著,但随着土基模量的增加,路基工作区深度增加;车辆动荷载对路基工作区深度的影响呈线性正相关,且车辆动载每增加50kN,路基工作区深度增加约1m;行车速度对路基工作区深度的影响呈正相关,且行车速度每增加10m/s,路基工作区深度增加约0.4～1.4m。     

基于BP神经网络和遗传算法的软基参数反演与沉降预测

以九江绕城高速公路桩网复合地基加固软基试验段为工程背景,利用智能反演方法、正交试验设计和有限元数值方法相结合,对软基土体参数进行反演和工后沉降预测。研究结果表明,采用有限元和正交试验设计方法相结合,可以为BP神经网络和遗传算法参数反演模型提供大量的训练样本,能够确保参数反演精度;工程应用证明,BP神经网络和遗传算法与ADINA有限元程序相结合对软基工后沉降进行计算和预测是可行的,BP神经网络反演方法计算的软基沉降最大误差为5.26%,遗传算法计算的软基沉降最大误差为3.1%,因此,遗传算法在桩网复合地基软基沉降预测中具有更高的预测精度。     

Oldroyd-B流体的解耦有限元算法

建立了求解稳态Oldroyd-B流体模型的有限元算法.为了降低该流体模型的耦合性和有限元方程的求解规模,考虑将Oldroyd-B流体模型解耦为Stokes方程和本构方程.对于Stokes问题,使用加权最小二乘有限元方法求解;而对于含有对流项的本构方程,则采用具有较好数值稳定性的流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法求解.针对本构方程的非线性特点,利用迭代算法将其进行线性化处理.分析了解耦有限元解的先验误差估计.通过粘弹性Oldroyd-B流体在管道内的流动问题,验证了算法的有效性和收敛性.     

考虑加卸载时长的路基土动态回弹模量测试方法及试验研究

路基土动态回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,准确获取路基土动态回弹模量一直是道路工程领域的重要研究课题之一。在调研路基土动态回弹模量测试方法相关成果的基础上,通过有限元数值计算、试探性试验,建立考虑行车荷载加卸载时长影响的路基土动态回弹模量测试方法;选取两种典型的路基土,开展考虑行车荷载加卸载时长的动态回弹模量试验。试验结果表明：两种土质动态回弹模量随围压增大而增大,随循环偏应力、加载时长的增大而减小;随着加载时长的增加,路基土动态回弹模量减小可达34.6%,加载时长的影响不容忽视;不同加载时长下,路基土动态回弹模量随围压、循环偏应力的影响规律基本一致。     

沥青路面车辙变形的三维粘弹性动力有限元分析

基于车辆对路面的动力作用,建立路面不平整度引起的汽车动荷载简化模型,通过室内高温蠕变试验获得不同沥青面层材料的粘弹性模型,以弹粘塑性理论、动力学基本理论和有限元方法作为理论基础,采用动力有限元分析方法对沥青路面车辙进行了计算与预估,并分析了车辆轮胎压力、车速、作用时间、路面温度及轴载作用次数对沥青路面车辙深度的影响。通过河北邯郸~长治高速公路实体工程验证表明,采用基于动力有限元方法的车辙理论计算值与实测值误差仅为8%~9.5%,具有较高精度,研究成果为进一步完善车辙计算方法及工程应用提供理论依据。     

基于导线径向温度和蠕变的导线弧垂计算方法

输电线路弧垂是线路安全运行的重要指标,针对输电导线温度非均匀分布和蠕变带来的弧垂计算偏差,本文开展了径向温度和蠕变对弧垂计算模型影响程度的研究。首先,基于导线的物理构成和结构特征建立了导线的有限元模型,对不同运行状态下的输电导线进行有限元仿真,分析了不同运行状态下的导线径向温度分布规律;其次,建立了考虑径向温差的导线应力、导线径向热膨胀和蠕变的弧垂计算模型,基于力平衡原理研究了考虑径向温差的导线径向热膨胀、导线应力与伸长量的关系,分析了蠕变与伸长量的关系,并通过伸长量与弧垂的关系函数得到导线弧垂;最后,为了验证该弧垂计算模型的准确性和实用性,本文基于陕西某110 kV实际输电线路进行了验证。结果表明：对于本现场实际运行的导线来说,蠕变对弧垂计算的准确性影响最大,其次是导线径向温差,最后是径向热膨胀;在忽略导线径向温差、径向热膨胀和蠕变时,弧垂计算的误差范围为-45.2%~-30%,最大误差高达45.2%,而本文的优化模型计算误差小于1.1%;当忽略导线径向温差和径向热膨胀时,导线弧垂计算存在误差,且随着径向温差的增大,忽略导线径向温差和径向热膨胀带来的弧垂计算误差也逐渐增大。     

水网密集区粘土路基当量回弹模量的预估分析

基于非饱和土基本理论,利用基质吸力及土水特征曲线的最新研究成果,对受地下水位控制的粘土路基的平衡湿度状态进行了预估分析;同时采用室内重复动三轴试验方法,建立了非饱和粘性路基土动回弹模量的双线性本构经验预估模型。将上述研究成果相结合,创建了综合考虑路基湿度和应力状态的路基当量回弹模量的预估方法,并结合实体工程建立了以地下水位、路基填筑高度为核心的路基当量回弹模量预估方程。通过与试验路上传统测试方法测试结果的对比分析,表明该评价方法具有准确、可靠特点。研究成果从平衡湿度和应力状态耦合控制的角度,对水网密集区粘土路基当量回弹模量的确定提供了新的视角和途径。     

综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用

顶管沿线的基岩面起伏情况是基岩浅埋地区顶管工程设计、施工的重要依据。采用具有高效、经济、线状勘察特点的综合物探方法与少量钻探相结合的综合勘察手段,对顶管沿线的基岩起伏情况进行探测,可以实现高效勘察与成果可靠性的有机统一。以广西玉林市某排污干管工程为例,采用瑞雷面波结合地质雷达的综合物探方法对顶管沿线的石灰岩顶面进行连续探测,探测成果与后期钻探验证结果非常一致。实践表明,在浅基岩地区,利用综合物探方法可有效地获取基岩面的起伏情况,为顶管工程设计和施工提供关键依据。     

广义Gibson地基上无限大薄板轴对称问题求解

Gibson地基是指一种土体不可压缩,剪切模量随深度线性变化的非均质线弹性地基,如果地基表面处剪切模量不为零,被称为广义Gibson地基.利用Hankel变换,推导了广义Gibson地基上无限大薄板在一般轴对称荷载作用下,板和地基土体的应力位移的积分形式解,采用数值方法,讨论了地基的非均质性对板内弯矩的影响,结果显示:1.在最大弯矩区域内,相对于均质弹性地基上的板,Mr和Mθ的值都减小;2.地基非均质性影响板内弯矩的分布,对Mr的影响更大,局部区域内,弯矩的方向可能与均质弹性情况下相反,绝对值更大.获得的解可以退化到均质弹性情况下的解.     

应用弯沉盆反算土基回弹模量

为准确反算土基回弹模量,利用层状弹性体系理论和冲击荷载沿路面结构下传扩散的特点,建立了路表变形响应与模量反算模型.通过层状弹性体系计算程序计算路表弯沉值,构建结构层参数与路表弯沉值之间一一对应的数据库,并基于此数据库建立了由路表弯沉盆反算土基回弹模量的回归模型.理论弯沉盆和实测弯沉盆反算的算例分析表明:计算结果与国内外一些著名的反算程序差异不大.距离荷载中心较远位置处的路表变形响应只受到土基的影响.     

冻融损伤喷射混凝土永久支护结构碳化耐久性分析

高纬度、高海拔地区长大公路隧道的喷射混凝土永久支护结构常年遭受冻融损伤及碳化双重作用,其结构耐久性能退化,增大了隧道的养护及运营成本。采用先气冻气融后快速碳化的方式,开展冻融损伤喷射混凝土永久支护结构碳化耐久性试验研究,以冻融损伤喷射混凝土碳化深度和相对抗压强度为指标,研究冻融损伤喷射混凝土碳化深度的变化规律及影响因素。结果表明,冻融损伤加速了喷射混凝土的碳化过程,且碳化速度随冻融损伤度快速增大。碳化的冻融损伤混凝土相对抗压强度随着碳化深度增大。冻融损伤度大于10%时,碳化对冻融损伤喷射混凝土相对抗压强度增长不明显。采用IBM SPSS统计软件对试验数据分析,建立了考虑冻融损伤、喷射混凝土配合比参数及成型方式的喷射混凝土碳化深度预测模型。经验证,预测值与试验值总体误差小于20%,标准误差为0.16,模型适用性较好。     

地面荷载作用盾构隧道纵向力学行为

基于弹性地基梁理论建立了地面荷载作用下的盾构隧道结构的纵向内力模型,该模型可以预测出地面集中荷载或均布荷载作用时地下盾构隧道产生的纵向附加沉降变形和内力,并且计算结果与有限元计算结果相吻合。同时对不同软土的基床系数、埋深和刚度对盾构隧道的纵向力学行为进行了分析。结果表明:在地面荷载作用下,盾构隧道的埋深、软土的基床系数对盾构隧道的力学行为影响较大。在地面荷载作用下,如果盾构隧道的埋深较小或者土层强度很弱,会导致盾构隧道产生较大的附加沉降变形和内力,甚至使结构破坏。因此在设计中应尽量避免软土层中浅埋盾构隧道情况的发生,必要时应该对软土地层土进行地基加固处理。     

用压实度计算路基力学性能的研究

文章基于CBR值与路基回弹模量的关系,针对工程实践中土基回弹模量的测定较为困难,受外界因素影响大,传统用测定路基土体的加州承载比（CBR）来推算土基回弹模量的方法也较耗时且效率较低的现状。通过对实际工程数据的分析,探索了利用路基压实度来计算路基力学性能的方法。结果表明：对于自然条件相近的地区,CBR同土基回弹模量的关系在一个相对较大的范围内是比较稳定的。通过建立路基压实度同CBR值之间的关系模型,间接推出压实度与土基回弹模量的关系是可行并且容易做到的。在不能测量土基回弹模量时,可以利用路基压实度这种施工中较容易获得的路基参数来估算路基的回弹模量。     

考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5～1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明：埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。