基于双剪统一强度理论的地基承载力计算方法研究

为了解决传统地基承载力公式中没有考虑中主应力影响的问题,将地基土达到极限平衡状态时的屈服准则由原来的Mohr-Coulomb屈服准则替换为考虑中主应力作用的双剪统一强度理论。采用数学推导和计算机编程的方法提出计算地基承载力的参数代换法和理论推导法(包括显式理论推导法和隐式理论推导法)。首先,推导以压为正条件下用抗剪强度参数表示的双剪屈服函数表达式。然后针对参数代换法提出它的适用条件和代换步骤,并在平面应变条件下推导统一内摩擦角和统一黏聚力,针对理论推导法提出它的适用条件,并采用MATLAB软件将隐式理论推导法的计算步骤封装成F-C函数;最后,分别采用参数代换法和理论推导法对一典型条形浅基础进行地基承载力计算。结果表明,参数代换法和理论推导法计算得到的地基承载力值是一致的,且地基承载力随着中主应力影响系数的增大而增大。这说明针对地基承载力计算的参数代换法和理论推导法都是正确的,且中主应力对地基承载力的贡献不可忽略,基于双剪统一强度理论计算得到的地基承载力更为合理。     

太沙基地基极限承载力的双剪统一解

采用双剪统一强度理论,导出了太沙基地基极限承载力公式,绘出了强度理论参数b的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性材料地基承载力的计算。已有的Mohr-Coulomb解、双剪强度理论解均为其特例。统一解大于Mohr-Coulomb、双剪强度理论解,它可以更好地发挥地基材料的强度潜力,工程应用可获得明显的经济效益。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔-库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr-Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔–库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr–Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

圆钢管混凝土轴压长柱的极限承载力

基于双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力(径向压力)对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管的承载力公式;同时,避开混凝土破坏准则中侧压影响系数的不确定性分析,根据混凝土破坏时的统一强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管混凝土短柱的承载力公式。在此基础上,按照弹性模量理论推导出钢管混凝土长柱的稳定影响系数,建立了其极限承载力公式。结果表明,改变加权参数值,计算得出的承载力也随之发生变化。通过与相关文献中的试验值进行比较,发现试验值与计算值吻合良好。     

基于三剪统一强度准则的太沙基地基极限承载力

基于三剪统一强度准则考虑中间主应力影响的特点,对太沙基地基极限承载力计算公式进行了修正。在修正式中,强度准则中的中间主应力效应参数b对地基极限承载力有影响。算例分析表明:当地基土的内摩擦角较大,b取其较大值时;当地基土的内摩擦角较小,b取其较小值时,修正式都能较好地反映地基极限承载力的真实情况。     

钢管混凝土短柱承载力的探讨

通过应用莫尔准则和双剪统一强度理论,对核心混凝土抗压强度进行了分析,推导出轴心受压承载力计算公式,实践证明该公式对钢管混凝土受压短柱承载力计算提供了理论方面的解释,并指出钢管混凝土因其特有的优点而被广泛应用.     

平面应变条件下非饱和土抗剪强度统一解及应用

基于统一强度理论和非饱和土双应力状态变量抗剪强度,合理考虑中间主应力效应,推导了平面应变条件下非饱和土双应力状态变量抗剪强度统一解,进而考虑中间主应力、特别是基质吸力高低的不同影响,建立了非饱和土主动、被动土压力和任意侧压力系数下均适用的条形地基临界荷载解析解.本文解析解具有广泛的理论意义,根据实际工程具体情况,可进行...     

基于统一强度理论的临坡地基极限承载力解答

基于统一强度理论,综合考虑中间主应力、基底至坡肩水平距离和坡角的影响,推导了条形基础下临坡地基的极限承载力解答,给出其适用条件和计算步骤,讨论与水平地基极限承载力公式的差异,分析所得解答的可比性,并对比文献模型试验结果和上限法解答进行验证,最后探讨各参数的影响特性。研究表明：本文极限承载力解答可退化为Mohr-Coulomb强度准则解答并得到一系列新强度准则解答,具有很好的可比性;与文献模型试验结果和上限法解答吻合良好,验证了所得解答的正确性;中间主应力对临坡地基极限承载力的增强作用显著,未考虑中间主应力效应的结果偏于保守;临坡地基极限承载力随基底至坡肩水平距离的增加逐渐增大,当达到临界距离时与水平地基的极限承载力一致;坡角的增加导致临坡地基极限承载力大幅减小,且中间主应力效应较大时承载力降低的更加明显。本文解答可为临坡地基优化设计提供一定的理论参考。     

考虑s2作用的加筋土挡墙筋材设计计算

通常加筋土挡墙筋材拉力和锚固区长度的设计计算是基于莫尔–库仑准则得到的，没有考虑中主应力s2的影响，而双剪强度理论克服了莫尔–库仑准则的不足，并利用双剪强度理论的j t，ct参数替代莫尔–库仑抗剪强度指标。基于双剪强度理论(m = 1)计算分析了挡墙筋材拉力大小及其锚固区长度，并将该结果与基于莫尔–库仑准则计算的结果进行了对比，结果表明墙高较小时两者结果基本一致，而墙高较大时，双剪强度理论计算结果大于莫尔–库仑准则计算的结果。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体轴心受压承载力分析

结合前期试验成果,采用考虑中间主应力σ2的影响、拉压性能不同的适用于各种材料的复杂应力状态下的双剪统一强度理论,分析密肋复合墙体中砌块对轴心受压承载力提高的原因,修正了原有的承载力计算公式,并与试验结果进行对比。结果表明:采用双剪统一强度理论修正后得到的轴心受压承载力公式计算值与原有公式相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性和经济性;同时统一强度理论对于密肋壁板结构的理论计算有良好的适用性。     

基于统一强度理论的圆钢管钢骨混凝土柱受压承载力分析

采用双剪统一强度理论,考虑了箍筋和内圆钢管对核心混凝土的双层约束作用,对配有圆钢管的钢骨混凝土轴心受压柱的受力性能进行了理论分析。在厚壁圆筒统一强度理论的基础上,推导出了柱的受压承载力公式,并对影响因素进行了分析。将该公式的计算结果与文献资料的试验结果进行了比较,结果吻合较好,表明统一强度理论对配有圆钢管的钢骨混凝土的理论分析有很好的适用性。该结果为配有圆钢管的钢骨混凝土柱承载力的分析计算提供了一定的理论依据。     

基于统一强度理论的钢管活性粉末混凝土短柱承载力分析

采用双剪统一强度理论,充分考虑中主应力对钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱的影响进行研究,推导出受压构件极限承载力公式;在此基础上结合粘结滑移理论,提出考虑钢管与RPC组合界面粘结力作用的轴压短柱的承载力统一解。并将计算结果与文献资料的试验数据进行比较,结果吻合较好,表明统一强度理论和粘结滑移理论对钢管RPC柱的理论计算有非常好的适用性。该结果为钢管RPC柱承载力计算方法的优化设计提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

自应力钢管轻骨料混凝土柱的极限承载力分析

运用双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力即径向压力对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管的承载力公式.根据文献中自应力钢管轻骨料混凝土中核心混凝土破坏时的强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式.结果表明:b值增大,计算得出的承载力值也随之增大,并和文献中的试验数据进行了比较,吻合良好.说明统一强度理论对自应力钢管轻骨料混凝土柱极限承载力具有很好的适应性.     

非饱和土条形地基梅耶霍夫极限承载力统一解

基于非饱和土的抗剪强度统一解,综合考虑中间主应力、基质吸力和强度非线性,建立非饱和土条形地基的梅耶霍夫极限承载力统一解,对比文献滑移线法解答、上限法解答验证所得统一解的正确性和适用性,讨论与太沙基极限承载力的差异及基底粗糙程度效应,并得出中间主应力、高/低基质吸力以及有效强度参数的影响规律。研究结果表明:太沙基极限承载力将旁侧土的抗剪强度简化为均布荷载,夸大了旁侧土的真实作用,计算结果偏大;基底粗糙程度对承载力系数的确定起关键性作用,梅耶霍夫极限承载力随中间主应力效应的增大而显著增加,不考虑中间主应力影响的Mohr-Coulomb解答过于保守;基质吸力具有双重影响,即在低吸力范围内极限承载力线性增加,而在高吸力范围内却逐渐减小并趋于稳定,这是由非饱和土的强度非线性造成的;有效强度参数的影响亦很重要,且有效内摩擦角较有效黏聚力的影响更明显。由于考虑了中间主应力效应、非饱和特性与旁侧土抗剪强度等工程实际情况,本文结果可为地基优化设计与施工提供有益的参考。     

钢管混凝土偏心受压承载力的试验及理论研究

进行了16个不同含钢率的钢管混凝土试件的偏心受压试验,得出了其荷载变形曲线及极限荷载。以双剪统一强度理论为基础,给出了钢管混凝土承载力的理论计算公式,并与试验进行比较,其结果基本一致,为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据。     

纤维增强复合材料-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力

采用双剪统一强度理论对新型构件纤维增强复合材料（FRP）-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力进行研究,通过考虑中间主应力及相应面上正应力的影响,忽略外层FRP套管对短柱轴力的贡献而只考虑套管对混凝土的套箍作用,提出FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力公式,并对影响因素进行分析。经比较,计算结果与相应文献的试验...     

岩土类材料的统一强度理论及其应用

岩土类材料的强度理论是土木、水利、铁道、矿业等工程中的一个重要的基本问题。以往各种强度理论一般只适用于某一类特定的材料。本文对材料强度理论不作任何假设（如外凸性等），直接根据材料单向拉伸和单向压缩强度极限（也可用岩土工程中常用的材料强度参数Ｃ＿０和φ），从一个统一的单元体模型出发，考虑所有应力分量以及它们对材料破坏的不同影响，建立一个能够适用于各类材料的统一强度理论和统一形式的数学表达式。它包含了现有各种主要强度理论和一些尚未表达过的新的强度理论。按统一强度理论表达式得出的两大族８种强度准则可以适用于各种岩土类材料，并可由此蜕化得出两族适用于金属材料的统一形式屈服准则。