加筋土石坝坡抗震稳定的上限极限分析

基于极限分析上限定理,假定破坏面为任意滑动面,提出了一种用于评价加筋土石坝坡抗震稳定性的方法。该方法将素土和筋材的内能耗散率分开考虑,计算各滑动土条的外力功率与内能耗散率,并通过功能平衡条件,利用优化算法确定加筋土石坝的极限抗震能力,所得解物理意义明确、理论基础严格,能够很好反映加筋后土石坝处于极限状态时抗震能力的提高。通过一简单均质加筋边坡的算例分析,结果表明,该方法所得与已有研究成果有较好的一致性,且当水平条分数增加到一定数量时,解答趋于稳定,确定的任意滑动面能够很好地模拟加筋结构临界失稳时的破坏面。同时,通过对坝坡滑动体的水平条分,克服了以往竖向条分对拟静力地震荷载计算不精确的问题。应用该方法对一典型加筋心墙土石坝进行坝坡稳定分析。计算结果表明,坝坡加筋后,土石坝的抗震稳定性有了明显提高,其极限抗震能力较未加筋时提高了19%~21%,且加筋长度对土石坝的极限抗震能力有较大的影响。在实际工程中建议进行合理的计算分析以确定最佳加筋长度,对于本算例,最佳的加筋长度为30~40m。     

加筋土石坝坡抗震稳定的上限极限分析

基于极限分析上限定理，假定破坏面为任意滑动面，提出了一种用于评价加筋土石坝坡抗震稳定性的方法。该方法将素土的内能耗散率和筋材的内能耗散率分开考虑，计算各滑动土条的外力功率与内能耗散率，并通过功能平衡条件，利用优化算法确定加筋土石坝的极限抗震能力。由于本文方法基于极限分析，所得解物理意义明确、理论基础严格，能够很好地反映加筋后土石坝处于极限状态时抗震能力的提高。通过一简单均质加筋边坡的算例分析表明：该方法计算结果与现有研究成果有较好的一致性，且当水平条分数增加到一定数量时，解答趋于稳定，确定的任意滑动面能够很好地模拟加筋结构临界失稳时的破坏面。同时，通过对坝坡滑动体的水平条分，克服了以往竖向条分对拟静力地震荷载计算不精确的问题。应用该方法对一典型加筋心墙土石坝进行了坝坡稳定分析。计算结果表明，坝坡加筋后，土石坝的抗震稳定性有了明显提高，其极限抗震能力较未加筋时提高了19%~21%，且加筋长度对土石坝的极限抗震能力有较大的影响，在实际工程中建议应进行合理的计算分析以确定最佳加筋长度，对于本算例，最佳的加筋长度为30~40m。     

软基加筋设计中的不当与改进

针对目前软基加筋设计在极限承载力、有限厚度软基抗侧向挤出计算以及深厚软基稳定分析中存在的问题,采用塑性极限分析方法对加筋软基极限承载力进行了探讨.利用极限平衡理论对有限厚度加筋软基抗侧向挤出安全系数进行了研究.提出利用"拟黏聚力"模型分析深厚软基加筋堤坝稳定计算.研究成果表明:对于软基加筋设计,考虑到筋材的作用,建议将...     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上,通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力,并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行,同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现,在土体内摩擦角比较大时,经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

土工格栅加筋土地基承载特性有限元分析

针对土工格栅加筋土结构,提出一种土与土工格栅筋材相互作用界面模拟的新思路.通过工程算例对加筋土地基的极限承载力进行了研究.分析了加筋深度、层数、间距等因素对加筋地基极限承载力的影响.     

基于可靠度理论的水工结构设计方法

基于水工结构可靠性设计标准,对目前水工结构可靠度的“作用效应-结构抗力”分析计算模型进行分析;通过对坝基面抗滑稳定及混凝土重力坝材料强度极限状态分析,发现采用以概率理论为基础的极限状态设计方法更为简便.将可靠度理论应用于水工结构稳定性计算;依据水工设计规范对可靠度方法中系数取值进行分析,将复杂计算方法简单化.对水工结构中概率极限状态设计法提出建议.     

加筋土结构中筋材抗拉强度的取值方法研究

目前加筋土结构设计中筋材的抗拉强度都是根据室内标准无约束拉伸试验而得到的,不能反映筋材与土存在相互作用下的真实力学特性。采用土工格栅进行了一系列模拟加筋土实际受力状态的侧限约束拉伸试验和蠕变试验,结果表明,常规无约束条件下获得的格栅抗拉强度与实际情况相差很大,不同类型土工格栅在砂土侧限约束下的拉伸强度和延伸率变化规律与上覆荷载及拉伸速率有关,但割线模量都比无约束情况下有显著增大;侧限约束下格栅的蠕变量明显降低。因此,在加筋土结构设计中,筋材的抗拉强度指标宜采用符合工程实际受力状态的侧限约束拉伸试验强度值。另外,以无约束试验得到的筋材蠕变安全系数过于保守,侧限约束下筋材的蠕变临界应力水平有所提高。     

加筋土结构中筋材抗拉强度的取值方法研究

目前加筋土结构设计中筋材的抗拉强度都是根据室内标准无约束拉伸试验而得到的,不能反映筋材与土存在相互作用下的真实力学特性。采用土工格栅进行了一系列模拟加筋土实际受力状态的侧限约束拉伸试验和蠕变试验,结果表明：常规无约束条件下获得的格栅抗拉强度与实际情况相差很大,不同类型土工格栅在砂土侧限约束下的拉伸强度和延伸率变化规律与上覆荷载及拉伸速率有关,但割线模量都比无约束情况下有显著增大;侧限约束下格栅的蠕变量明显降低。因此,在加筋土结构设计中,筋材的抗拉强度指标宜采用符合工程实际受力状态的侧限约束拉伸试验强度值,另外,以无约束试验得到的筋材蠕变安全系数过于保守,侧限约束下筋材的蠕变临界应力水平有所提高。     

刚性面加筋土挡墙工作性状与设计方法探讨

“重力式”加筋土挡墙和“全高刚性面”加筋土挡墙是墙面为具有抗弯刚性的新型挡土结构, 可统称为“刚性墙面加筋土挡墙”。与普通面板式加筋土挡墙的主要不同在于其墙面厚、刚度大, 对墙后填土侧向变形的约束较大, 并要求刚性墙面承担墙后土压力的作用。但目前我国对其工作性状、设计方法缺少系统、深入的研究, 相关规范也没有涉及, 明显落后于实践。针对墙顶有堆载的路堤式挡墙, 采用数值分析方法, 考虑“先筑刚性墙、后填加筋土”和“先填加筋土、后筑刚性墙”2种不同施工顺序, 从筋材与填土的应力、应变和挡墙变形等方面, 分析了刚性墙面加筋土挡墙的工作性状。结果表明:刚性墙面的水平变形沿墙高为直线分布, 墙顶处最大;“先填加筋土、后筑刚性墙面”的施工顺序能更好地发挥筋材的作用, 减小墙后土压力, 控制墙体的变形。综合数值分析结果和现有文献资料, 提出了刚性墙面加筋土挡墙筋材拉力的确定方法, 并建议借鉴日本《RRR-B工法设计·施工规范》的“双楔法”计算墙后土压力。     

概率极限状态设计法在坝基工程中的应用

为有效反映深层软弱结构面对坝基稳定的影响,针对坝基内部倾向上游的缓倾角结构面,建立了坝基深层抗滑稳定的单滑动面和双滑动面计算模型及相应的抗滑稳定极限状态设计表达式。将建立的模型和推导的理论公式应用于石板水电站重力坝坝基深层抗滑稳定复核计算,结果表明大坝坝基深层抗滑稳定是安全的,这与对大坝多年运行监测资料的分析得到的重力坝是安全稳定的结论相一致。     

加筋土结构设计方法及设计安全冗余分析

在加筋土结构设计中, 为减少安全冗余, 节省造价, 可以从计算方法、材料参数和系数这3方面着手考虑。①计算方法, 如果在太多的假设条件下进行, 很容易造成设计保守。可以通过采用更接近实际的计算模式, 充分利用加筋材料, 同时确定一些薄弱点来尽可能减小安全冗余。②材料参数包括土体参数、加筋材料参数, 以及两者之间的相互作用系数。采用排水条件下的土体强度测试方法很重要。加筋材料的强度需要经过正确的加速试验方法, 确定在设计年限中的强度值, 并考虑在这个过程中导致强度衰减的各种因素。③设计采用的系数, 有的是考虑不确定性, 有的是要确保一个安全的结构, 还有的是要确保在设计年限范围内有充分的可靠度。因此在加筋土结构设计中减小安全冗余, 主要应该从计算方法着手, 并且对土样进行适合的抗剪强度试验, 得到可靠的强度值。另外在设计中还有许多的系数可以选取和调整。当设计的结构节省大量加筋材料时, 应该进行使用状态下的验算, 确保加筋材料的工后应变不会超过限值。     

格栅加筋土工作机理的试验研究

加筋土的设计理论落后于工程实践,为了改变这种现状,必需弄清加筋机理。采用大型叠环式剪力仪进行了土工格栅的拉拔试验,分析了格栅与填土之间界面的特性,它是了解加筋作用的关键。研究表明,界面产生了2方面的影响：界面本身的摩阻力对土体侧向变形的约束作用增强了土体抗变形的能力;界面对筋材两侧一定范围内土体的应力状态进行了改变。前者可称为直接加筋作用,后者可视为对土体的间接加固作用。这种间接加固是由于界面受剪时扰动了界面两侧一定范围土体内的颗粒,促使加筋土体强度的增大。试验测得了这种影响范围的大小,它有助于确定筋材布置的合理间距。同时进行了仿真的数值分析,加强了对上述加筋机理的认识。通过三轴试验,对由筋材、填土和界面组成的加筋土体的整体性状也进行了研究。上述成果将为建立合理的设计方法提供理论依据。     

加筋挡土墙合理设计方法的探讨

加筋挡土墙作为一种轻型支挡结构得到了广泛应用。对比分析基于极限平衡法、极限状态法和数值模拟法的3种加筋挡土墙设计方法的优缺点, 结合国内外相应规范(指南)系统, 总结介绍了加筋挡土墙的设计方法和步骤。探讨了加筋挡土墙设计中有关潜在破裂面形状、墙背侧向土压力系数、挡土墙填料选用、加筋材料选择、筋材设计强度取值和多级加筋挡土墙设计等问题。针对目前基于极限平衡分析的加筋挡土墙设计方法的保守性, 建议考虑不同影响因素的分项材料系数、分项荷载系数和分项破坏形式系数。研究成果对建立加筋挡土墙合理的设计方法具有一定的参考价值。     

加筋高陡边坡离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和二维有限元法, 研究加筋高陡边坡的加筋机理及其对边坡稳定性的影响。开展2组离心模型试验, 逐级增大加速度直至边坡发生破坏, 分析无加筋边坡与加筋边坡的变形和土压力随分级加载过程的变化规律。基于离心模型试验的基本参数, 建立有限元模型, 通过对比计算结果与离心模型试验结果, 验证数值模型的合理性;进一步采用该数值模型开展填料强度与加筋体抗拉强度对边坡稳定性的敏感性分析。研究结果表明:加筋体的引入能够有效提高安全系数, 但对沉降影响较小;无加筋边坡与加筋边坡的破坏形式不同, 无加筋边坡坡肩垮塌, 而加筋边坡主要在1/6~1/3边坡高度处出现应力集中。     

Excel在水工混凝土结构计算中的应用

利用Excel的计算功能,对水工钢筋混凝土单筋矩形截面粱、板的正截面受弯承载力配筋计算和梁的斜截面受剪承载力配筋计算等进行计算机辅助计算,加深学生对结构计算的理解,提高学生的学习兴趣。这些计算程序对实际工程结构设计计算具有一定的实用性。     

丁湾水库大坝除险加固及其安全评价

丁湾水库大坝安全类别为三类,需进行除险加固。大坝除险加固采取了坝基与坝肩帷幕灌浆、坝体高喷灌浆、重建排水棱体、上下游护坡等措施。以加固后的典型坝体横剖面为研究对象,采用有限单元法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位等工况下的坝体渗透稳定性进行分析,并采用刚体极限平衡法计算相应工况下的坝体抗滑稳定安全系数。计算结果表明:除险加固后,各工况下大坝浸润线位置明显降低,坝体渗流量显著减小,渗透坡降均小于允许渗透坡降,坝体不会发生渗透破坏;抗滑稳定安全系数均大于规范要求,坝身不会发生滑动失稳。     

基于土拱效应的桩网结构路基稳定性可靠度分析

基于路基土拱效应的应力集中现象,并考虑荷载及土体参数的变异性,建立了桩网结构路基稳定性的可靠度计算模型,给出了可靠度分析的计算方法及流程。以某一典型高速公路桩网结构路基进行稳定性分析为例,分别利用安全系数法和可靠度方法设计了该桩网结构路基加固桩长度,并基于荷载及土体参数变异性,对可靠度指标进行了敏感性分析,结果表明:荷载及土体参数的变异性对桩网结构路基的稳定性影响显著,利用可靠度方法来计算桩网结构路基加固桩长度的设计更为安全和合理;需要特别注意第二层土的极限侧阻力及路基面附加荷载变异性的影响,而路基填料内摩擦角及加固桩极限端阻力可当作常量来处理。     

地震待载作用下地下韵筋混凝土结构 报伤破杯模拟研究

综合运用钢筋混凝土和土体两种材料非线性本构模型,对某工程实例进行地震破坏的模拟研 究。分析结果表明,结构内部在强震作用下产生了混凝土开裂、钢筋屈服等损伤和破坏,通过与采用 弹性结构模型的计算结果进行对比,发现采用弹性结构模型虽然可以得到与非线性模型相近的结构位 移,但是会显著低估结构内发生的变形,并且无法准确指示结构内部发生损伤的部位。因此,采用非 线性结构模型分析地下结构的抗震安全性是非常必要的。     

预应力钢筒混凝土管体外预应力加固试验研究

预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝后,管芯混凝土在荷载作用下会发生开裂,影响PCCP的承载能力。目前针对PCCP断丝管的加固有多种方法。其中利用钢绞线施加体外预应力加固PCCP断丝管的方法能够主动补偿由于断丝导致的预应力损失,同时做到整个管线减压不停水。本文通过PCCP加载-断丝-管体管芯混凝土开裂-减压-施加体外预应力-加载到设计荷载的全过程原型试验,研究了PCCP体外预应力加固效果。并针对试验过程中各阶段PCCP管体的力学特性和变形特点进行分析。试验结果表明,通过钢绞线对PCCP断丝管施加体外预应力进行加固,管体裂缝闭合,承载能力恢复至设计内压0.9 MPa,钢绞线仍处于弹性阶段,管体水密性良好,加固效果明显。     

用Matlab实现加筋土结构整体稳定性可靠性分析

结构的整体稳定在结构设计中非常重要,特别是对较高的加筋土墙,该文将重点对加筋土挡墙进行整体稳定性的可靠性分析,通过将加筋体看成一般重力式墙,用圆弧法得到护坡的最危险滑动面及中心点,并建立极限状态方程,运用Matlab中实现蒙特卡罗法的编程。基于加筋土结构整体稳定性的可靠性分析,具有明显的理论意义和很大的实用价值。