基于不对称连续排水边界的太沙基一维固结方程及其解答

在Terzaghi一维固结理论的基础上,提出了一个从透水到不透水的双面不对称连续排水边界条件,建立了广义Terzaghi固结理论,并给出其解答.对其解答进行分析发现:修正后的固结方程的边界条件能严格满足其初始条件;通过变化边界条件中的参数,可以得到包括Terzaghi一维固结理论解答在内的连续解,从而弥补了Terzag...     

任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基一维固结模型

以基于Caputo分数阶导数的弹壶元件修正Kelvin模型来描述饱和土体一维固结的力学行为,并引入连续排水边界条件,通过Laplace变换,联立求解得到任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基有效应力及固结沉降的解析解。采用Laplace逆变换,获得了其时域内的理论解,并分析了梯形循环荷载及施工荷载作用下相关参数对固结沉降的影响。研究结果表明:循环荷载作用下,黏土地基的沉降变化呈振荡增长,且振荡幅值随着边界透水性的增大而增大;分数阶次α增大,使固结前期沉降速率减慢,而在固结后期,α值对沉降的影响正好相反;循环荷载下沉降变化曲线的振荡幅值随着分数阶次α的增大而减小。此外,一维固结沉降的发展还与土体力学参数及荷载参数相关,弹性模量E越大,最终沉降量越小;黏弹性体的延迟时间F越大,固结沉降变化越慢。     

路堤荷载下不排水桩复合地基固结特性的数值分析

采用有限元法对路堤荷载下不排水桩复合地基的固结进行数值模拟分析。通过对端承桩复合地基、悬桩复合地基及天然地基固结速率的比较,对不排水桩复合地基固结性状进行系统研究。研究表明,端承桩复合地基固结速率远大于天然地基,置换率和桩土模量比是影响其固结速率的主要因素;悬桩复合地基的固结性状与端承桩复合地基显著不同,相对加固深度是影响其固结速率的主要因素。     

不对称连续刚构的不对称系数

不对称连续刚构的应用,有效解决了常规对称连续刚构在遇到峡谷两岸不对称阶梯时难以解决的问题,因此在桥梁工程建设中得以广泛应用,但不对称连续刚构的应用还不成熟,无论是理论或是具体设计与施工等放慢,都没有形成完整体系,为推进桥梁工程建设中对不对称连续刚构的应用,本文以贵州省思南至剑河No.17标舞阳河大桥为例,对不对称连续刚构的不对称系数进行分析和探讨,以其对往后不对称连续刚构在桥梁工程施工中的应用于推广提供一些帮助。     

双面半透水边界的一维粘弹性固结理论

研究了考虑土的流变特性时具有双面半透水边界的饱和粘土层的一维固结问题，并求出了相应的解析解。根据解析解的结果，通过电算程序，作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图。研究表明，粘土层顶面和底面的透水性能对固结过程均有着较大的影响，而流变特性主要影响固结的中后期。     

一维软土地基非达西流固结分析

水在土体中的渗流规律以及边界的排水情况对土体中孔压消散的快慢有较大影响。采用Hansbo提出的可同时考虑低速渗流曲线段和较高速渗流直线段的非达西流公式模拟土中水的渗透规律,利用Galerkin加权残值方法推导了半透水边界一维非达西流固结问题的有限元方程表达式,并将其编制为应用程序。利用已有的基于达西流的双面半透水边界一维固结解析解答验证了求解方法的合理性和程序编制的正确性。在此基础上对半透水边界一维非达西流的固结特性进行了分析。分析表明, R _t =200时,半透水边界相当于完全透水边界,达西流情况孔压消散快于非达西流情况。同一时刻,半透水边界条件下达西流与非达西流固结存在一个深度分界点。分界点以上,非达西流情况孔压消散快于达西流情况;分界点以下,达西流情况孔压消散快于非达西流情况。且分界点随着 m 的增加而变深,但随着 i ₁ 的增加而变浅。     

路堤荷载下不排水端承桩复合地基固结分析

将复合地基视为均质复合材料,考虑桩土相互作用,建立了不排水端承桩复合地基固结方程,并给出复合地基固结度的解析解。通过与有限元法解答的对比,证明了此解析解的正确性和有效性。根据此解答对不排水端承桩复合地基固结性状进行了分析。研究发现,端承桩复合地基固结速率远大于天然地基,复合地基固结速率随置换率、桩土模量比的增加而增大,随加固深度的增加而减小。     

三轴固结不排水剪切实验研究

通过对三轴固结不排水试验中土样固结后试件的实测下沉高度与两个经验公式算出的结果进行比较，从而建立一个更准确的计算试件固结后面积的公式。     

邯郸粉质粘土固结不排水试验归一化性状分析

为了得到土的强度和变形之间的有机统一关系,反映区域性土的本构关系实验参数,本文根据归一化幂因子理论,从围压和平均固结压力两个方面论述了土的归一化理论,通过对邯郸粉质粘土的固结不排水三轴试验,得到了土的应力应变关系曲线,在此基础上用两种归一化方法分析了邯郸粉质粘土的性状,得到了归一化参数,为邯郸粉质粘土的本构关系研究提出了基本参数,可用于岩土工程理论与应用分析。     

大跨度连续刚构墩梁固结分析

采用ANSYS建立连续刚构墩梁固结有限元模型,对其结构进行安装后的多种工况静力分析,得到其应力情况,结果表明该安装方案在静结构强度方面表现良好,设计合理,墩梁固结区应力均满足设计规范要求。     

大面积堆载排水固结有限元沉降分析

结合现场施工情况,根据Hird理论,采用有限元方法计算某电厂开发建设项目大面积堆载排水固结沉降,并预测后期固结沉降,分析论证大面积堆载排水固结法对于加速软土的固结,提高地基土的承载力,减少工后沉降是一种非常有效的方法。     

考虑温度效应的固结问题有限元分析

研究热固结问题需考虑诸多因素、试验条件不易控制且所需时间长从而难以实现,因此辅以数值计算手段具有十分重要的意义。本文根据饱和土体热固结问题中温度、渗流及应力之间的复杂耦合关系,系统地探讨了二维有限单元方法的求解过程,并在FORTRAN语言环境下研制了相应的计算机分析程序APOSE-T。文中选取一典型算例并进行适当改编,应用APOSE-T程序分析研究土体热固结问题的主要规律,同时也考证了程序的正确性。研究表明,水和土颗粒的压缩性一般对孔压的变化速度有延缓作用,但对固结效果影响不显著,故一般的固结分析时可以忽略;在不考虑自身发热条件下,研究域内经历先升温然后降温的过程,但在升温前的短时间内有微小的降温,且温度对固结的影响时间不长。本文的研究成果为分析热固结过程提供了一条有效途径。     

多模型Biot固结有限元分析

本文作者建立了基于多个本构模型的Ｂｉｏｔ固结平面应变问题的有限元方程,并编制了相应的程序,最后用一实例作了验证,得出比较满意的结论。     

六层框架抗爆竖向连续性倒塌有限元数值分析

采用大型通用有限元软件ADINA，对我国设计规范条件下钢筋混凝土框架结构的抗爆竖向连续性倒塌进行了数值分析，初步得出了现行设计规范条件下我国框架结构爆炸作用下倒塌时的应力、挠度及相关参数的特点，为更进一步研究结构倒塌的机理、抗倒塌方法打下铺垫。     

饱和软黏土固结过程中的不排水抗剪强度特性

集成大直径固结仪和微型十字板剪切仪的功能,开发和研制了饱和软黏土固结过程中可以随时开展剪切试验的系统装置,考虑超孔压随时间和空间变化的不均匀性,在微型十字板剪切仪板头处的空心轴杆底端配置微型孔压计,并在大直径固结仪中配置微型土压力计,使其具备自动实时监测在十字板剪切试验测点处有效应力变化的功能。利用该系统装置,开展了饱和软黏土在不同固结压力作用下,固结过程中不同时点的十字板剪切试验,实时监测了固结过程中的变形和孔压变化过程,得到了十字板剪切试验测点处的有效应力和不排水抗剪强度,分析了固结过程中不排水抗剪强度和有效应力之间的相关关系。结果表明,在不同固结压力作用下,固结完成后的不排水抗剪强度与有效应力呈现出传统的线性关系,但是,在某一固结压力作用下,固结过程中的不排水抗剪强度却随有效应力的增长呈非线性增长,而且,在不同固结压力作用下,固结压力越大,固结过程中达到相同的有效应力时所对应的不排水抗剪强度越大。固结过程中的不排水抗剪强度并不仅仅取决于剪前固结有效应力,还与剪前孔隙比相关,孔压消散速率小于变形速率是导致固结初期、剪前固结有效应力较小时,不排水抗剪强度较快增长的主要原因。     

Finite element analysis of creep for plane steel frames in fire

Steel is widely used for the construction of bridges, buildings, towers, and other structures because of its great strength, light weight, ductility, and ease of fabrication, but the cost of fireproofing is a major disadvantage. Therefore, the resistance of a steel structure to fire is a significant subject for modern society. In the past, for simplification, creep behavior was not taken into account in research on the resistance of a steel structure to fire. However, it was demonstrated that the effect of creep is considerable at temperatures that commonly reach 600°C and should not be neglected in this context. In this paper, a co-rotational total Lagrangian finite element formulation is derived, and the corresponding numerical model is developed to study the creep behavior of plane steel frames in fire conditions. The geometric nonlinearity, material nonlinearity, high temperature creep, and temperature rate of change are taken into account. To verify the accuracy and efficiency of the numerical model, four prototypical numerical examples are analyzed using this model, and the results show very good agreement with the solutions in the literature. Next, the numerical model is used to analyze the creep behavior of the plane steel frames under decreasing temperatures. The results indicate that the effect of creep is negligible at temperatures lower than 500°C and is considerable at temperatures higher than 500°C. In addition, the heating rate is a critical factor in the failure point of the steel frames. Furthermore, it is demonstrated that the deflection at the midpoint of the steel beam, considering creep behavior, is approximately 13% larger than for the situation in which creep is ignored. At temperatures higher than 500°C, the deformed steel member may recover approximately 20% of the total deflection. The application of the numerical model proposed in this paper is greatly beneficial to the steel industry for creep analysis, and the numerical results make a significant contribution to the understanding of resistance and protection for steel structures against disastrous fires.     

平面K型相贯节点不同焊接方式的有限元分析

利用ANSYS非线性有限元法，分析了K型相贯节点在支管不同受力情况下隐藏焊缝焊与不焊对节点力学性能的影响，总结了K型搭接节点隐藏焊缝焊接与否的破坏模式和极限承载力随主支管夹角的变化规律，以供工程设计人员参考。