Pasternak 地基中土工格室加筋体的受力变形分析

为了研究路面荷载作用下土工格室加筋体的受力与变形机理,正确反映土工格室加筋体与地基之间的荷载传递模式,建立了考虑路基填料和地基土体剪切作用的土工格室加筋体简化分析模型。路基填料和地基土层采用双参数的Pasternak模型,克服了传统Winkler 地基模型无法考虑路基填料和地基中应力扩散的缺点。土工格室加筋体简化为埋置于地基中的有限长梁,以考虑其抗弯刚度的影响。基于特征值分解法求解土工格室加筋体变形微分控制方程,得到了准解析的解,并可直接得到路面荷载作用下土工格室加筋体的弯矩和剪力分布。该文模型在土层剪切刚度趋于足够小时,可退化到采用Winkler 地基时的土工加筋体分析模型。计算发现考虑土体的剪切特性对准确分析土工格室加筋体的受力和变形十分重要;同时发现当下卧地基较软弱时,土工格室加筋体的加固作用更加明显。     

列车荷载作用下X形桩-网复合地基动力响应研究EI北大核心CSCD

基于大比例X形桩‑网复合地基模型,开展了高速铁路列车荷载下桩‑网复合地基的动力特性试验研究,分析了不同车速情况下地基土的振动速度、动应力和动位移的分布特性,探讨了循环荷载下轨道路堤地基系统的振动响应和路堤内部动应力的分布特征和衰减规律。采用PLAXIS 3D建立数值分析模型,研究了不同列车轴重及振动频率对路堤振动速度响应的影响,对比了无筋路堤与双层土工格栅加筋路堤在动荷载作用下桩顶与桩间土竖向应力的分布规律。结果表明:轨道板表面处竖向位移随时间呈“M”形周期性变化;竖向速度响应在路堤表层处最大,沿地基横向及深度方向逐渐衰减,在路堤中衰减了近90%。随着加载频率及加载幅值的增大,土体振动速度逐渐增大。动荷载对无筋路堤影响显著,土拱效应明显减弱,桩土应力比值随加载频率的提高逐渐减小。土工格栅加筋路堤张力膜效应能够减小动荷载对复合地基的影响。     

考虑水平摩阻力的弹性地基梁大变形弯曲分析

设水平摩阻力与垂直支承反力成正比,建立了任意对称荷载作用下有限长弹性地基梁大变形的平衡微分方程式.进行了合理的位移形函数假设,利用Galerkin方法建立非线性代数方程组,采用迭代法进行求解,得到了弹性地基梁的位移和内力解.通过实例计算可知,水平摩阻力对弹性地基梁的挠度和剪力影响很小,而对弯矩和轴力影响很大.当要考虑弹...     

重复荷载作用下土工格栅包生态袋加筋土挡墙动力特性试验研究

设计并制作了土工格栅包生态袋加筋土模型挡墙,测试了模型挡墙在不同幅值、不同频率重复交通荷载作用下的加速度、动土压力、累积变形和土工格栅拉应变,获得了挡墙在重复交通荷载作用下的动力特性和累积变形发展规律。研究表明：在交通重复荷载作用下,土工格栅包生态袋加筋挡墙顶层的加速度响应最大,沿墙高按指数模型衰减,且水平加速度衰减较竖向加速度快;挡墙内的动土压力也是在顶层最大,随墙高降低而减小;挡墙的变形和土工格栅拉应变增量在加载初期较大,随加载次数的增加而增大,受荷载幅值的影响明显,受频率变化的影响较小;竖向累积变形主要来自挡墙上部土体的沉降;水平累积变形总体上为上部大下部小。     

轴向荷载作用下单桩沉降的非线性分析

将单桩简化为受侧摩阻力的弹性杆单元,土体简化为均质弹性半空间无限体。以桩顶荷载作用下桩单元的变形、结点位移及结点力作为中间变量,依据弹性半空间无限体的Mindlin解以及桩-土相对滑动的性质,建立了土体的位移方程、接触面的平衡方程,并以此构造了以结点位移为基本未知量的非线性方程组。求解包含桩顶位移在内的各结点位移后,可进一步计算单桩及接触面的内力、土体的位移等。考虑了桩-土相对滑动及桩底沉降的非线性性质,所建立的桩-土体系分析模型力学机理简单、明确,便于应用,分析结果与试验结果较为符合。     

双向增强体复合地基桩土应力比计算

针对竖向增强体-水平增强体-桩间土的整体相互作用特点,将水平向加筋垫层视为具有一定刚度的板,竖向桩体及桩间土简化为刚度不同的弹簧系列。以单个竖向桩体影响范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,基于Winkler弹性地基圆板理论推导出水平加筋体的挠曲函数表达式,导出双向增强体复合地基桩土应力比计算式。最后对某工程算例进行计算分析,对路堤荷载大小、工后沉降值、面积置换率、桩土刚度比进行了参数研究,并探讨了桩土应力比随其主要影响因素的变化规律,计算与实测结果吻合较好。     

加筋地基竖向位移分析

运用在半无限体内某一深度作用一水平集中力,体内任一点的竖向位移公式(Mindlin解),推导出加筋地基基础中心及端部的竖向位移公式,讨论加筋长度、加筋深度对加筋地基沉降的影响。计算结果表明加筋对基础端部沉降的减小效应较中心明显,加筋长度在一定范围时,加筋减小沉降的效果最好。建议第一层加筋深度不大于0.25b(b为基础宽度),以下各层加筋深度不大于1.0b,加筋长度取1.0~2.0b。给出的加筋参数与地基沉降的关系图表可为加筋工程的设计施工提供参考。     

考虑P-Δ效应的承重阻滑桩有限差分解

承重阻滑桩既需承受来自上部轴向与水平向的荷载作用,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上倾斜受荷桩复杂得多。综合考虑滑坡推力、地基系数、桩身侧摩阻力、桩身自重等影响因素,引入桩顶荷载对承重阻滑桩内力、位移的影响(P-?效应),推导得出不同特征桩段的微分方程,进而提出适用于承重阻滑桩内力及位移分析的有限差分解,并结合室内模型试验实测数据进行了分析比较,结果表明采用有限差分法分析承重阻滑桩内力及位移是可行的。     

考虑P-△效应的承重阻滑桩有限差分解

承重阻滑桩既需承受来自上部轴向与水平向的荷载作用,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上倾斜受荷桩复杂得多.综合考虑滑坡推力、地基系数、桩身侧摩阻力、桩身自重等影响因素,引入桩顶荷载对承重阻滑桩内力、位移的影响(P-△效应),推导得出不同特征桩段的微分方程,进而提出适用于承重阻滑桩内力及位移分析的有限差分解,并结合室内模型试验实测数据进行了分析比较,结果表明采用有限差分法分析承重阻滑桩内力及位移是可行的.     

埋置点源简谐荷载作用下Gibson土体动力Green函数

采用Hankel积分变换方法,研究了Gibson地基在内源简谐荷载作用下的动力响应问题;通过构造积分围道技术,利用对围道上奇点的特殊处理,以消除驻波相来满足实际波的辐射条件,得到了Gibson地基埋置点源简谐荷载的动力Green函数。通过具体算例,分析了地基土体非均质性、荷载埋置深度和激振频率等因素对地基土体表面竖向位移的影响。结果显示:(1)荷载埋置深度和荷载激振频率对地基表面位移幅值大小和波动性都影响较大;(2)低频荷载作用下,地基土体的非均质性对其表面位移有较大影响。     

基于Winkler地基Timoshenko梁理论的十字交叉条形基础节点荷载分配分析

考虑十字交叉条形基础截面剪切变形影响,利用Winkler地基Timoshenko梁无限长梁在集中力、集中力偶作用下的变形和内力关系,推导了带悬挑的半无限长梁的集中力、集中力偶作用下的悬挑系数计算公式。当条形基础抗剪刚度趋于无穷大时可退化成不考虑剪切变形影响的Euler梁理论结果,因此该文公式是一种通用公式。剪切变形对集中力的悬挑系数影响大、对集中力偶的悬挑系数影响小。对于节点较密、截面尺寸较大、对变形敏感的十字交叉条形基础,应该考虑截面的剪切变形影响。根据静力平衡条件和变形协调条件,建立了可同时考虑截面剪切变形和节点集中力、集中力偶作用的带悬挑十字交叉条形基础的节点荷载分配的统一公式。算例结果显示:虽然节点处作用的集中力偶较小,但其可以改变竖向荷载在节点x、y两方向上的分配,力偶数值越大,影响越明显。考虑条形基础截面剪切变形影响后,计算的节点荷载分配更均匀。     

FRP筋-钢筋增强ECC-混凝土组合柱抗震性能研究

提出一种在塑性铰区域采用高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)替代混凝土来改善FRP筋-钢筋增强混凝土柱抗震性能的新方法。对FRP筋-钢筋增强ECC-混凝土构件进行了低周往复荷载试验,系统地考察了基体材料、筋材种类、轴压比对构件破坏模态、裂缝模式、承载力、残余变形、延性和耗能能力的影响。结果表明,将ECC替代塑性铰区域混凝土能够有效避免FRP筋的受压屈曲,进而显著提升组合柱的抗震性能。与钢筋增强ECC-混凝土组合柱相比,复合筋增强ECC-混凝土组合柱的残余变形明显更小,且屈服后的刚度更高。随着轴压比的增大,构件极限强度升高但变形能力降低。通过有限元参数分析可知,组合柱的承载力和变形能力均随着ECC抗压强度及总配筋率的增大而增大;在总配筋率不变的情况下,FRP筋占比越高,构件的延性越好。     

基于Mindlin理论的Winkler地基参数动态Bayes识别

基于Bayes理论,提出了Winkler地基参数的动态识别方法。引入Mindlin理论,并利用考虑横向剪切效应板的基本方程,推导了Winkler地基上Mindlin板的控制微分方程。应用Fourier变换技术,推求了Winkler地基上简支板的Fourier闭式解。首次建立了Winkler地基参数的动态Bayes误差函数,推导了地基参数的动态Bayes均值和方差表达式,提出步长的一维自动寻优方案后,并结合共轭梯度法给出了Winkler地基参数的动态Bayes识别步骤。研究表明:动态Bayes识别方法能有效地动态识别Winkler地基参数;Winkler地基参数的收敛性依赖于地基参数先验信息的准确性和考察点位移实测资料的准确性;动态Bayes方法也可用于其它地基模型地基参数的动态识别。     

埋地钢管局部悬空的挠度和内力分析

在地质灾害作用下,埋地钢管下方的土壤下陷或流失会造成管道悬空,这给管道长期的安全运行构成了严重的威胁。对于埋地钢管在悬空时的失效问题曾有文献进行过研究,但均未推导出此种状态下埋地钢管的挠度和内力计算公式。该文基于Winkler假设的弹性地基梁理论,建立了埋地钢管在局部悬空时管道与土相互作用的力学模型。利用埋地钢管悬空段与非悬空段之间的变形协调性,通过求解管轴挠曲线微分方程,得出了埋地钢管在局部悬空时的挠度和内力计算公式。通过算例与有限元方法的结果进行了比较,结果表明:该方法在精度方面可满足工程要求。     

CFRP加固火灾作用后圆钢管混凝土构件的侧向撞击性能研究

建立了火灾作用后和碳纤维增强复合材料(CFRP)加固受火后圆钢管混凝土构件的侧向撞击数值模型,通过不同试验分别验证了模型的准确性。分析了加固受火后构件的撞击全过程,对比了构件的撞击力、跨中挠度和截面弯矩。对构件的抗撞击承载力和抗弯承载力,塑性变形和吸能能力,以及内力分布与发展进行了分析,并给出构件在撞击荷载作用下跨中最大挠度简化计算公式,最后讨论了CFRP加固方式对受火后构件撞击性能的影响。结果表明:采用CFRP加固受火后构件的撞击力平台值和平均截面弯矩提高,跨中挠度和撞击持续时间明显减小,CFRP加固对构件的抗撞击性能和抗弯能力提升显著;构件的抗撞击承载力、抗弯承载力和吸能能力随着受火时间的增加逐渐降低;构件在跨中产生不同程度的塑性变形,其主要通过形成塑性铰吸收能量;在峰值阶段构件的弯矩和剪力分布形态与相应静态荷载作用时差异明显,但在平台阶段时其分布形态与静态荷载作用时一致;简化计算公式可以很好地计算构件撞击后的跨中最大挠度,CFRP加固方式对受火后构件的抗撞击性能影响明显。     

开挖对地铁盾构隧道影响及控制措施

地铁盾构隧道有严格的变形控制要求。随着地铁网络的密集,邻近开挖已成为地铁隧道安全运营的重要隐患。该文首先介绍了深开挖工程数值模拟中常用的本构模型及参数获取方法。研究了地铁隧道侧面和上方深开挖情况下隧道变形和内力变化规律。提出了侧面开挖和上方开挖隧道变形控制措施。介绍了邻近开挖过程中隧道变形和内力的监测手段。最后,针对盾构隧道发生过大变形导致开裂渗漏水等情况,介绍了隧道结构的加固措施及其效果。     

基于混合单元法的预应力混凝土梁非线性分析

利用共旋坐标法提出了一种预应力钢筋混凝土梁非线性分析的混合单元模型,在随转坐标系内,采用分层梁单元来模拟混凝土结构,带初应变的杆单元来模拟预应力钢筋,预应力钢筋杆元和混凝土梁元的变形协调则通过非线性刚臂来实现,通过刚臂单元两端节点位移和力的关系形成预应力钢筋对混合单元刚度矩阵的贡献,从而导出随转坐标系下预应力混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,几何非线性则由单元随转坐标系到结构坐标系的转换矩阵及其微分来体现,从而获得结构坐标系下混合单元模型的几何与材料双非线性切线刚度矩阵。数个钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土梁非线性分析算例表明:所提出的混合单元模型能较好地分析预应力钢筋混凝土梁非线性性能,具有一定的实用价值。     

阶梯形圆形水池分析的传递矩阵法

考虑剪切变形的影响,推导了圆形水池在轴对称荷载作用下的中厚壳有矩理论公式,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当圆形水池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论公式.利用初参数法,推导了微分方程的解形式和建立了结构分析的传递矩阵法.分析了底部固结项部自由、在分布荷载和径向荷载作用...     

考虑翘曲的一字型配筋砌块砌体剪力墙悬臂梁模型恢复力特性数值模拟研究

基于经过试验验证过的考虑截面翘曲影响的纤维单元模型,该文考虑工程中剪力墙的可能高宽比范围、配筋率、轴压比、砌体抗压强度值等主要因素,用均匀设计法安排一字型配筋砌块砌体剪力墙悬臂梁模型数值模拟试验方案,进行拟静力试验数值模拟分析。结合实际试验结果,回归分析得到该类墙片恢复力特征参数与所考虑因素之间的经验公式,为一字型配筋砌块砌体剪力墙为抗侧力结构的高层结构弹塑性分析奠定了基础。