基于荷载——结构法的明挖隧道结构有限元模拟方法

对于隧道结构的设计,工程设计人员往往通过有限元数值分析结果再结合以往工程设计经验对结构进行验算。为确保有限元计算结果较真实地反应结构受力情况,基于荷载-结构模型,从基础理论出发,对隧道结构进行拆解分析,为有限元建模提供理论基础,并引入弹性地基梁计算理论对有限元方法进行补充,在此基础上提出两种基于Midas Civil的有限元建模方法,并以广州某过江隧道工程为背景对两种方法进分析计算。通过理论和有限元计算结果表明,有限元模型和理论模型无法准确计算特定工况下真实的结构响应,此时可将底板按弹性地基梁进行受力分析,对于隧道底板底边缘受压的情况,提出的两种有限元模拟方法均能满足设计要求,基于保守原则,对于隧道底板底边缘受拉的情况,在结构验算时,有必要考虑采用弹性地基梁计算得到的结构响应。     

薄壁钢结构屈曲验算方法

对欧洲现行钢结构规范中薄壁钢结构的屈曲(局部屈曲和整体屈曲)验算方法——有效宽度法与削减应力法进行了探讨研究,通过原理分析、数值模拟分析、有限元分析及实例数据对比,分析总结了两种方法的优点与不足,提出了一种新的屈曲验算方法。通过实例将此验算方法的计算结果与试验、计算机模拟以及按欧洲规范中现行方法计算的结果进行比较,验证了新验算方法的准确性与有效性。     

有限元和传统方法梁板体系计算差异探讨

随着建筑结构形式日趋复杂多样,有限元软件在建筑结构设计和验算中的应用越来越普遍,文中介绍了有限元算法和传统算法的原理,通过建立4个梁板计算模型,对比分析两种算法的结果差异,并查找结果差异原因,为两种分析方法在验算相同结构特别是施工阶段验算时的适用条件提出建议。     

斜梁与折梁的内力分析及抗裂验算

本文结合某地两株坡顶屋面料梁开裂的验算课题,以理论力学与材科力学原理分析斜梁的受力特征,对目前常用的斜梁计算方法提出讨论,并提供更符合斜梁与折梁工作实际的计算简图及内力分析与抗裂验算方法.     

大跨度铁路连续梁桥抗震性能分析

本桥桥跨布置为(85 135 85)m,考虑土-结构的相互影响,采用结构分析软件MIDAS建立了该桥的两种三维有限元模型,分别进行了模态分析,并应用反应谱方法和时程反应分析方法计算了该桥的地震响应,对该桥进行了小震作用下的抗震验算.验算结果表明,该桥能满足<铁路工程抗震设计规范>的抗震验算要求.     

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳分析及验算

为了更加准确地评估钢桥面板的疲劳性能,提出基于热点应力法的钢桥面板疲劳分析及验算方法。该方法针对所分析的正交异性钢桥面板,首先利用有限元软件建立桥面系模型,然后采用热点应力法得到验算部位的应力历程,最后根据泄水法计算相应的热点应力幅并进行疲劳验算。以某三塔四跨双层钢桁梁悬索桥为例,针对该桥采用的正交异性钢桥面板,利用本文提出的方法开展了钢桥面板疲劳有限元分析及验算。结果表明:对于所选取的4种钢桥面板典型疲劳细节,其最大应力幅均低于对应的常幅疲劳极限,说明该桥采用的正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求。     

近场地震作用下钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计

用387条近场地震记录通过回归分析得到了强度折减系数, 计算了与美国UBC97规范动力放大系数谱相容的弹性位移设计谱, 并建立了相应的基于结构破坏性能的非弹性位移设计谱。探讨了钢筋混凝土墩柱基于割线刚度法的迭代设计过程和改进的不需要迭代且能实现期望设计目标延性的基于非线性位移设计谱的两种抗震设计方法, 对这两种基于不同设计谱方法的设计结果进行了比较并用非线性时程分析进行验算, 结果表明本文提出的在近场地震作用下钢筋混凝土桥墩以位移为基础抗震设计方法的有效性。     

中震弹性设计与中震不屈服设计的理解及实施

我国目前的抗震规范规定结构抗震设计时,进行小震作用下的承载力验算、弹性变形验算和大震作用下的弹塑性变形验算,对中震设计的具体内容涉及很少.近年来随着我国复杂和超限结构的不断出现,国内一些专家提出对此类重要结构实施中震作用下的抗震设计,具体包含"中震弹性"和"中震不屈服"两种方法.文中首先就这两种设计方法的概念、具体设计参数进行了对比分析;然后以某一高层混合结构为例,对比了按7度丙类建筑小震、乙类建筑小震、丙类建筑中震不屈服、丙类建筑中震弹性下的设计结果,得到的一系列结论可供设计人员和规范修编参考.     

预制混凝土外挂墙板上承式节点设计方法

装配整体式预制混凝土结构外挂墙板节点设计的相关规范、规程滞后,给预制混凝土外挂墙板节点设计提出了很多挑战。针对预制混凝土外挂墙板上承式节点设计中的核心问题进行了研究分析,提出了节点荷载及其设计组合的算法、节点各部件验算时荷载作用点的合理取法及节点承载力具体验算方法,并对一算例采用本文方法与有限元法进行承载力计算,对比两种方法的计算结果来验证本文方法的正确性,可为类似外挂墙板节点的设计与验算提供参考。     

连续梁桥抗震性能研究

考虑土-结构的相互影响,采用结构分析软件MIDAS建立了桥跨布置为48 10×80 48 m的两种三维有限元模型,分别进行了模态分析,并应用反应谱方法和时程反应分析方法计算了该桥的地震响应,对该桥进行了小震作用下的抗震验算,验算结果表明,该桥能满足<铁路工程抗震设计规范>的抗震验算要求.     

窄基坑围护墙插入深度优化解析及离心试验研究

与宽基坑相比,窄基坑由于基坑开挖宽度小,围护墙的稳定性有很大的提高。对纵向长度长达数公里的窄基坑工程,在满足稳定的前提下,如果围护墙的插入深度可以得到优化,其经济效益将是巨大的。以福建省某城区电缆隧道的窄基坑工程为依托,开展窄基坑围护墙插入深度优化的研究。首先,采用解析的方法对比了不同开挖宽度条件下围护墙的受力及变形特征。结果表明,开挖宽度减小时,作用在围护墙的水平附加荷载将大幅降低,同时墙体的内力和变形也大幅减小。基于此,提出适用于窄基坑的坑底土体抗隆起稳定性安全系数计算方法,改进规范提出的计算方法。计算结果表明,由改进的计算方法得到的安全系数大于规范方法算得的安全系数。若按照改进的计算方法进行设计,围护墙插入深度可减少25%。最后,基于离心物理模型试验对提出的理论进行验证。试验结果表明,对于窄基坑,规范提供的围护墙临界插入深度计算方法确实过于保守,在设计窄基坑时有必要对围护墙插入深度进行优化。研究成果可为窄基坑工程围护墙插入深度的优化设计提供理论依据。     

饱和黏性地层中基坑坑底抗隆起稳定验算方法

针对饱和黏性土地层中基坑坑底抗隆起稳定性验算,首先建议其强度指标取原状土样在有效自重应力下预固结的不固结不排水抗剪强度cu,随后考虑该不排水抗剪强度随深度近似线性增大的特点,给出相应地基承载力的计算公式。进而在作者此前所提出的坑底抗隆起稳定性验算方法基础上,给出饱和黏性土地层中深基坑坑底抗隆起稳定安全系数的计算方法,包括挡土构件嵌深较小情况下按地基承载力的验算方法,嵌深较大情况下按圆弧滑移面的验算方法和识别过大嵌深的临界嵌深计算公式,并通过与精细数值方法计算结果的对比,对所提出方法及公式的正确性和精度进行了检验。文中还给出两个工程实例,展示了实际分层地基,特别是既有黏性土也有无黏性土层时按所提出方法的坑底抗隆起验算。     

深基坑基底软土稳定性研究

利用土力学中的极限平衡理论,详细地论述并推导出一种定量分析深基坑基底软土稳定性的计算方法,其特点是能够合理地考虑各种土体加固对基底稳定安全系数Ks增值的效应.还探索了Ks的变化规律,得出了某些对设计和施工具有参考价值的结论.     

基坑围护结构的抗冲剪稳定安全系数的计算与应用

基坑最下道支撑设置过高会造成围护结构中剪力过大,导致围护结构发生冲剪破坏。这种破坏属于脆性破坏,具有突发性,可能造成灾难性的后果。目前常用的各类安全系数只能控制围护结构的插入深度,不能控制最下道支撑的设置高度,所以不能避免基坑发生这种破坏。为此,提出基坑围护结构抗冲剪稳定安全系数,描述围护结构冲剪破坏形式和特征,给出抗冲剪稳定安全系数的计算方法。研究表明,在其他安全系数满足要求时还应验算围护结构抗冲剪稳定性,分析最下道支撑设置高度的合理性。应用抗冲剪稳定安全系数可以解释国内某城市地铁基坑坍塌事故的破坏机制。计算分析表明,采用该安全系数控制最下道支撑高度可以使基坑的各种安全系数与插入比关系线性化。该安全系数形式简单、计算方便,在基坑的设计和施工中有重要的应用价值。     

Ermittlung der Einbindetiefe von Stützwänden mit dem Verfahren nach Blum unter Nutzung des Teilsicherheitskonzepts

Calculation of the embedment depth of retaining walls with the Blum method using partial safety factors. The calculation of the embedment depth using the method of Blum has been extensively used for several decades and is an established method. Due to the introduction of the new partial safety concept based Standard DIN 1054 it is no longer possible to use this method while distinguishing in resisting forces as well as in permanent and variable actions. Special modifications allow the further use the Blum method for hand‐calculations. In the absence of variable actions the embedment depth can be directly calculated (method I). Otherwise, the embedment depth has to be iterated until a witched utilisation level of the earth support for the ultimate state GZ 1B is achieved (method II). An easy‐to‐use algorithms are presented for the cases non‐supported wall with fixed earth support, supported wall with free earth support and supported wall with fixed earth support.     

深基坑重力式围护墙的优化设计

针对安徽省芜湖市某场地深厚淤泥质土层的基坑围护工程,提出重力式水泥土墙圈椅式结构,首先对影响重力坝稳定性的因素进行分析,然后比选重力坝型式,最后通过优化分析得出围护结构的最佳截面,发现只有当加固体达到一定厚度且坝体的入土深度合理时才能保证基坑的稳定性。     

基于强度折减法的深基坑周边环境安全性评价

城市深基坑工程周边环境变形要求非常严格。因基坑开挖引起的土层扰动,可能会造成建筑物及地下管线破坏,甚至引起基坑失稳。为解决其安全性评价这一难题,吸收强度折减法的优点,提出了基于强度折减技术的深基坑周边环境安全系数的计算方法。以深基坑支护结构水平位移值达到设计控制值作为周边环境破坏的临界判据,通过不断搜索折减系数F,将岩土体材料的力学参数按F值折减代入计算模型中,达到临界条件的折减系数即为安全系数F_s。工程实例分析表明,该方法可以客观、有效地评判深基坑施工中周边环境的安全裕度,为城市深基坑施工顺利进行提供参考。     

圆形基坑围护结构稳定性分析

圆形基坑有明显的空间效应,但目前的抗倾覆稳定安全系数计算公式不能考虑圆形基坑的空间效应.推导了圆形基坑的抗倾覆稳定安全系数计算公式,该公式在基坑直径无限大时可以退化为规范推荐公式.以参考文献中模型试验及数值分析结果为基础计算的圆形基坑变形与抗倾覆稳定安全系数关系说明该公式有一定合理性.应用该计算方法分析了圆形基坑直径对...     

基坑抗隆起稳定安全系数实用计算分析与应用

总结基坑由于插入深度不足导致的坑底隆起破坏的两种形式,研究基坑抗隆起稳定安全系数Ks计算公式的适用性及局限性,指出常用公式的错误,给出考虑因素更多、更适用的修正公式,并对修正公式的敏感性进行分析。运用该修正公式及数值方法分析基坑变形与Ks值的关系,指出Ks值对控制基坑变形的意义;通过分析发现基坑变形在Ks小于某值时发生突变,证明基坑设计存在一个最优的插入比。给出考虑因素全面、计算简便、更能反映工程实际的Ks计算公式,并得到一些对工程具有指导意义的结论,可以在基坑设计、施工中应用。     

基坑抗隆起稳定安全系数实用计算分析与应用

 总结基坑由于插入深度不足导致的坑底隆起破坏的两种形式，研究基坑抗隆起稳定安全系数Ks计算公式的适用性及局限性，指出常用公式的错误，给出考虑因素更多、更适用的修正公式，并对修正公式的敏感性进行分析。运用该修正公式及数值方法分析基坑变形与Ks值的关系，指出Ks值对控制基坑变形的意义；通过分析发现基坑变形在Ks小于某值时发生突变，证明基坑设计存在一个最优的插入比。给出考虑因素全面、计算简便、更能反映工程实际的Ks计算公式，并得到一些对工程具有指导意义的结论，可以在基坑设计、施工中应用。