力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面方程

为了解决力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面形状在埋深较大情况下趋于复杂的问题,根据力的平移定理,针对均质和非均质地基上的浅基础,提出了一种搜寻浅基础最优荷载参考点的数值计算方法.基于该方法得到荷载参考点,联合采用swipe加载和固定位移比加载方法进行平面应变有限元分析,得到的二维破坏包络面形状比传统的基于基底中心的包络面趋于对称和简单,给出了浅基础二维破坏包络面的统一数学方程.计算结果表明,该方程能合理描述较大埋深范围内的浅基础在力矩与水平荷载的复合加载情况下的承载性能.     

复合加载下非均质地基上矩形基础的极限承载力

复合加载情况下,精确求解非均质地基上矩形基础的极限承载力以及评价影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值.基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上矩形基础极限承载力问题等价为边界待定的泛函极值问题.利用变分方法得到与平衡方程等价的积分约束条件,和相应的欧拉方程与横截条件.在引入问题的边界条件后,求得复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面函数与破坏包络面.同时研究了土体内摩擦角φ_(i)、土体黏聚力c_(i)、矩形基础长宽比L/B、土层强度比c_(i)/c_(i+1)与地下水位变化等因素对地基极限承载力与地基破坏包络面的影响.     

组合荷载作用下输电线路掏挖基础承载特性数值分析

输电掏挖基础的承载特性是输电线路基础设计和施工中的一个关键问题,它通常会承受上拔与水平荷载的共同作用,现有的理论研究已不能满足工程实际应用的需要。利用有限元软件ABAQUS对在H-V荷载平面内输电线路掏挖基础与周围地基土体共同作用体系的弹塑性有限元模型进行数值计算分析,在改变土参数条件下,研究了3组埋深比的输电掏挖基础的承载力特性与破坏模式,绘制H-V荷载平面内的破坏包络线,研究其变化规律与趋势,并给出破坏包络线的具体方程。     

复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型

海上风机基础不但承受着上部结构传来的竖向荷载、风浪等引起的水平荷载与弯矩,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩。基于亚塑性本构理论框架,引入相应的圆形浅基础广义屈服面函数及塑性势函数,构建了一个六自由度复合加载模式下砂土地基上海上风机基础宏单元模型。为了能够合理描述循环加载条件下基础的宏观力学响应,该模型将等效粒间应变概念引入到广义力与其对应位移关系中。通过对已有模型试验结果的数值模拟,在一定程度上验证了提出的宏单元模型的合理性。     

砂土中浅埋竖向锚定板极限承载力

研究砂土中浅埋竖向锚定板的极限承载力.采用粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)开展模型试验研究,得到砂土中竖向锚定板在水平拉拔过程中的土体变形和破坏机理.采用有限元极限分析给出不同土体参数和埋深比时砂土中浅埋竖向锚定板承载力上下限解.基于观测到的土体破坏形式,依据极限平衡理论构...     

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型（HSS模型）;重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现：当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。     

考虑砂土地基轴对称压密变形的圆形深基础承载力研究

针对圆形深基础地基承载力的计算,在相关文献基础上,通过分析地基土的颗粒移动、土体压密和土体剪切三者之间的关系,同时考虑地基的轴对称变形特性和基础埋深、地基土相对密度因素的影响,建立了新的圆形深基础下砂土地基的破坏模式。根据刚塑性体的静力平衡条件,推导了适用于H/b不太大（2≤H/b≤5）时的圆形深基础下砂土地基极限承载力表达式。通过计算,发现本文所得圆形深基础地基极限承载力系数Nγq随地基土内摩擦角的增大而增大,随H/b的增加而减小,Nγq值在不同的内摩擦角条件下均小于常用的半经验公式解。当安全系数取为3时,本文所得圆形深基础下砂土地基的容许承载力值更接近于规范值。     

饱和砂土中吸力式沉箱基础的极限承载力计算方法

为了确定砂土地基中倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的极限抗拔承载力,利用极限包络线方法对其进行分析。基于25组模型试验得到水平、竖向以及倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的极限承载力,结合假定得到的水平、竖向极限承载力系数,回归分析得出:水平和竖向极限承载力系数与荷载作用点位置Z/L服从幂函数关系;随着荷载作用点位置的逐渐增大,水平承载力系数呈现出先增大后减小的趋势,竖向承载力系数逐渐增大;归一化竖向极限承载力与归一化水平极限承载力之间服从二次抛物线关系,通过求平方根的形式即可得到倾斜荷载作用下沉箱基础的极限抗拔承载力。     

浅基础地基极限承载力的有限元分析

为了对浅基础地基极限承载力的主要影响因素进行系统分析，采用关联流动的Mohr-coulomb内切圆屈服准则，通过增量加载的有限元方法，全程模拟了地基由初始的线弹性状态逐渐过渡到塑性流动的极限破坏状态的过程。通过对几种主要因素的对比分析，并结合对照国内外模型试验成果，可知基础刚度和基底粗糙程度对无重土地基的极限承载力影响不大，但刚度和基底粗糙程度对临塑荷载有明显的影响；主要土力学参数对地基破坏机理的影响存在着明显的区别。     

深厚软基上大圆筒结构循环承载力有限元分析

为了评价深厚软土地基上大圆筒结构在波浪荷载作用下的稳定性,考虑波浪可能导致的软黏土地基发生强度和刚度弱化的循环软化效应,将Andersen等建议的软黏土循环强度概念与不排水条件下Duncan-Chang非线性应力应变关系相结合,建议了非线性弹塑性-循环强度模型,并在ABAQUS软件中予以数值实施.并对深厚软基上深埋式大圆筒结构的承载力特性以及失稳模式进行了三维有限元数值分析,并与单调加载条件下的计算结果进行了比较.结果表明:大圆筒结构物地基在循环破坏时的失稳形态及地基中等效塑性应变的分布与极限破坏状态时存在较大差异;大圆筒结构的循环承载力相对于极限承载力有较大降低,并且受到荷载作用点高度及荷载循环破坏次数等诸多因素的影响.     

黏土中吸力式桶形破坏包络面数值模拟研究

为了应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面,利用有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,对比试验结果验证了使用硬化土(H S)本构模型的有效性;通过径向滑移试验进行了大量的有限元分析,进一步研究了竖向力(V)水平力(H)弯矩(M)空间的破...     

考虑土体不排水强度非平稳性对条形基础承载力影响的可靠度分析

采用随机有限元方法对考虑土体不排水抗剪强度空间变异性的条形地基承载力进行可靠度分析.使用随机有限元结合蒙特卡罗模拟的方法,分析了不排水抗剪强度的非平稳程度和相关距离对承载力均值和标准差的影响,计算并对比了各种参数组合条件下基础的失效概率和安全系数.结果表明,随着土体不排水抗剪强度非平稳程度的不断提高,基础承载力也不断提...     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

圆钢管RPC轴压短柱有限元分析与承载力计算

圆钢管RPC柱可为大跨、高层与高耸建筑、重载工程建设提供性能优越的竖向构件.现有圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式适用于直径不大于152 mm的钢管RPC柱,对大直径钢管RPC柱,计算值偏大.为研究大直径圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式,利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC轴压短柱分析模型,完成了134种钢管RPC轴压短柱受力全过程分析,研究了RPC相对约束应力与钢管位移曲线的关系,揭示了套箍系数、核心RPC强度等对其荷载-位移曲线的影响规律.结果表明:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%,延性更好.相同截面尺寸的圆钢管RPC柱,随核心RPC轴心抗压强度降低,其横向变形系数增大,钢管对核心RPC的约束作用增强.基于试验和数值分析结果,提出了直径达560 mm圆钢管RPC轴压短柱极限承载力计算公式.