压力隧洞弹塑性分析的统一解

压力隧洞的弹塑性分析，工程上一直采用Mohr－Coulomb强度准则进行分析。由于该准则只能解决某一类材料的屈服问题，因此适用范围有限。本文采用统一强度理论对该问题进行分析，解决了这个问题。     

应变软化岩土材料内扩孔问题解析解

依据试验结果,本文对岩土材料的剪胀和应变软化特性进行了恰当的简化后,利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导出能反映岩上体的剪胀和应变软化的岩土体内扩孔问题的全部解析解,讨论了岩土的扩容和剪胀对扩孔结果的影响,并对一些工程现象进行了解释。     

考虑围岩软化的圆形巷道粘弹塑性解析

本文建立了考虑围岩应变软化的圆形巷道受静水压力作用时的粘弹塑性解析解，分析讨论了不同的残余强度对巷道围岩的变形和衬砌受力的影响，为进行合理有效的支护了理论提导，同时也讨论了锚喷支护的力学机理。     

考虑中间主应力和剪胀特性的深埋圆巷弹塑性应力位移解

平面应变条件下的深埋圆形巷道问题一般忽略中间主应力的影响,但这会与塑性区围岩的实际情况产生较大差异。为了充分考虑中间主应力对深埋圆形巷道的影响,基于平面应变假设与非关联流动法则将Mohr-Coulomb准则精确匹配为Drucker-Prager准则,在此基础上推导了考虑剪胀特性的理想弹塑性材料在塑性阶段的中间主应力表达式,中间主应力与剪胀角密切相关;根据所得的中间主应力表达式结合非关联流动法则,不引入任何假设,得出深埋圆巷塑性区由于剪胀角而发生体变的关系式;进一步推导了考虑中间主应力和剪胀特性的深埋圆形巷道塑性区应力位移解析式,其中径向应力、切向应力及塑性区半径的表达式与卡斯特奈(Kastner)解完全一致,但卡斯特奈(Kastner)解无法得出中间主应力,而新的位移解析式则与以往的文献完全不同;经与以往文献的位移理论解比较分析知,新的位移解答更加合理。因此考虑中间主应力和剪胀特性的解答为深埋圆形巷道的计算与设计提供一定的理论基础。     

不同拉压模量及软化特性材料的球形孔扩张问题的统一解

对于具有不同的拉压模量及软化特性的岩土类材料,提出了不同拉压模量及软化特性的控制参数,采用双剪统一强度理论推导了球形孔扩张问题的应力及位移的统一解.分析了模量、模型和软化等控制参数对球形孔扩张时的扩张压力、塑性区开展规律及应力场的影响.结果表明:圆孔极限扩张压力,塑性区的发展规律,应力场,位移场等均随着模量控制参数、模型参数及软化参数的变化而变化,因此若采用经典的弹性理论、单一的模型参数及传统的不考虑应变软化来对岩土类的工程材料进行设计计算,必会带来较大的误差.     

不同拉压模量及软化特性材料的柱形孔扩张问题的统一解

对于具有不同的拉压模量及软化特性的岩土类材料,提出了不同拉压模量及软化特性的控制参数,采用双剪统一强度理论推导了柱形孔扩张问题的应力及位移的统一解。分析了模量、模型和软化等控制参数对柱形孔扩张时的扩张压力、塑性区开展规律及应力场的影响。结果表明:圆孔极限扩张压力、塑性区的发展规律、应力场、位移场等均随着模量控制参数、模型参数及软化参数的变化而变化,因此若采用经典的弹性理论、单一的模型参数及传统的不考虑应变软化来对岩土类的工程材料进行设计计算,必会带来较大的误差。     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式。将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好。最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响。分析结果表明:采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的计算方法,会带来较大的误差。     

高地应力下圆形巷道临界冲击地压解析解

基于统一强度理论和靼性应变损伤模型,合理考虑中间主应力效应和剪胀特性,对高地应力下的圆形巷道进行弹塑性分析,由冲击地压扰动失稳理论建立圆形巷道临界冲击地压解析解.经与模型试验和工程实测数据比较,验证了解析解的正确性,并得出统一强度理论参数、剪胀参数、支护力、升降模量比和内摩擦角对临界冲击地压的影响规律.结果表明:确定高...     

钢筋混凝土框架中节点受剪承载力计算的修正软化拉压杆模型

应用软化拉压杆模型对钢筋混凝土框架节点核心区进行受剪承载力计算时,常常基于经验取柱截面宽度作为节点的有效宽度参与抗剪强度计算。但是,对于实际工程中含有现浇楼板的框架中节点,节点的有效宽度在核心区上下验算截面并不相同且随着作用外力的增加而逐步增大,直至软化拉压杆模型中结点域(nodal zone)混凝土达到其抗压强度后压溃而失效。本文对软化拉压杆模型中节点有效宽度的计算方法进行了改进,应用修正软化拉压杆模型(Modified Softened Strut-and-Tie,简称MSST)对国内外63个框架中节点试件的抗剪强度进行理论计算,并将受剪分析得到的峰值剪应力计算结果与现行规范建议方法及软化拉压杆模型方法的计算结果进行对比。结果表明：修正软化拉压杆模型计算得到的框架节点受剪承载力与软化拉压杆模型计算结果相比和试验结果吻合更好,与现行规范建议设计方法计算结果相当,该建议模型可较为合理地反映含现浇楼板框架节点的受力机理。     

剪压复合作用下砌体的静力与抗震抗剪强度

该文以经典的库仑破坏、主拉应力破坏和主压应力破坏理论为基础,引入模糊数学中模糊理论,首次提出将砌体在剪压复合作用下的剪摩、剪压和斜压三类破坏划分为两个破坏区,即剪摩-剪压破坏区和剪压-斜压破坏区。运用权函数将对应于不同破坏形态的经典破坏理论有机地结合起来,推导出相应的砌体在剪压复合作用下的抗剪强度公式,并加以简化。经对比表明,计算曲线与试验结果吻合良好。同时,针对现行《砌体结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》中关于砌体抗剪强度设计值计算上存在的一些问题,提出了基于上述破坏区理论的砌体静力与抗震抗剪强度设计值公式。计算结果表明,该公式不仅简单,偏于安全,且较现行规范公式有较大的改进,能直接应用于高层砌体结构设计。     

砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析

砂土强度和剪胀性一直是土力学强度和变形研究的难点和重点,对其进一步认识的关键取决于对砂土颗粒状微观结构的洞察。砂土的颗粒性和散碎性使其适合采用颗粒力学来研究。该文从颗粒力学角度出发,利用平面离散元模拟砂土变形,建立并标定了砂土单元实验的一个颗粒力学模型。在此基础上,通过颗粒力学参数影响分析,研究了砂土无侧限双轴试验的三种表观强度指标(临界状态强度、峰值强度和特征应力强度)、剪胀性及剪切模量的颗粒力学影响因素。研究结果表明:砂土临界状态强度仅受砂土颗粒摩擦系数的影响,是材料属性,符合临界状态土力学理论;砂土峰值强度和特征应力强度不但与砂土颗粒摩擦系数相关,还与围压水平和相对密实度有关。峰值强度不受砂土颗粒自身刚度性质的影响,而特征应力强度受颗粒刚度性质的影响较大,但后者的影响规律不是简单的正比或反比的关系。砂土剪切模量主要受其颗粒自身刚度性质的影响,就目前研究来看,它与砂土相对密实度的关系并不显著。用颗粒力学方法对剪胀性的深入研究比较困难,主要是因为诸多颗粒力学参数(砂土颗粒摩擦系数和刚度、砂土样品的孔隙率及围压水平)均与之相关。该文尝试研究了砂土剪胀性与其颗粒转角的关系。最后,用该文标定的颗粒力学模型,研究了无重地基极限承载力普朗德尔-瑞斯纳问题,通过颗粒力学计算结果与普朗德尔-瑞斯纳解的对比,深化了对砂土地基极限承载力的理解,也为计算颗粒力学方法在岩土工程尺度上的应用提供了参考。     

非均质围岩压力隧洞混凝土衬砌的初裂间距

非均质围岩中,水工压力隧洞混凝土衬砌间距不等,裂缝位置未知。建议一个能够确定初裂裂缝位置的数值计算方法,并利用现场试验结果验证了其可行性。阐明了典型地质条件对衬砌最大应力位置,即第一条裂缝位置的影响。通过大量计算,分析了混凝土开裂所引起的释放应力的特性,从而得出压力隧洞混凝土衬砌有关初裂间距的某些概念：相同围岩条件下,大直径压力隧洞混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于小直径隧洞;洞径相同条件下,非均质围岩中混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于均质围岩隧洞;各计算情况下,混凝土的初裂裂缝条数为 1条~4条,裂缝条数较少的主要原因是开裂时,围岩对衬砌的平均切向抗力较小(约为0.05MPa)和应力松弛范围较大,约90°。     

考虑压力追随效应的充气悬臂梁挠度计算模型与实验设计

针对以往研究只考虑充气内压的预应力效应,且存在褶皱判据定义不科学的问题,该文依据薄膜材料褶皱的基本理论,采用＂最小主应力为零＂作为薄膜褶皱判据,以承受端部集中载荷而弯曲的充气悬臂梁为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁模型,加入了压力追随效应修正,推导了充气悬臂梁挠度计算的基本方程,并给出了可行的求解方法及计...     

大断面隧道模型试验水压模拟加载方法

首先采用结构力学方法确定隧道拱部、仰拱部分不等值环箍力模拟水荷载,研制了马蹄形断面隧道模型试验的全周密闭非均匀水压加载装置,实现“灯泡型”水压模拟加载。在此基础上进行模型试验,所得结论与数值模拟在关键部位受力结果相吻合,从而验证了水压模拟加载方法的正确性,成功解决了隧道结构试验中水压模拟加载“瓶颈”问题。在水压作用下,衬砌底部弯矩大于拱部,仰拱向内和墙脚向外弯矩最大,处于大偏心受拉截面,成为高水压隧道衬砌关键控制部位。确定了高速铁路双线隧道衬砌水压极限承载力,墙脚先发生压剪破坏,接着仰拱出现压弯破坏。研究成果可为高水压隧道主体结构设计、施工提供参考。     

基于统一强度理论的大型浅圆筒仓侧压力计算

为合理计算大型浅仓贮料的侧压力,该文基于统一强度理论,采用静力平衡分析法,综合考虑了中间主应力、仓壁与贮料间的摩擦力以及由于锥堆产生的超压等影响,推导出大型浅仓侧压力计算公式,并与试验实测、Rankine公式和Coulomb公式进行了对比验证,探讨了统一强度理论参数、内摩擦角和贮料与仓壁间摩擦系数等影响特性。结果表明：该文计算值与试验实测值吻合较好,且计算简练;锥堆时Coulomb公式结果偏大,Rankine公式结果偏小,平堆时Coulomb公式和Rankine公式的结果均偏保守;统一强度理论参数、内摩擦角对侧压力的影响显著,贮料与仓壁间摩擦系数的影响较小。     

浅埋隧道围岩压力确定的极限分析方法

应用极限分析上限法计算浅埋隧道围岩压力,构造了浅埋隧道围岩两种刚体平动破坏模式,并推导了理论公式。将浅埋隧道围岩压力计算转化为一个数学优化模型,编制相应计算程序。通过算例分析了两种破坏模式下浅埋隧道围岩压力计算结果,对照太沙基理论,对结果进行探讨,指出对于浅埋隧道而言,利用极限分析上限法计算隧道围岩压力是一个可行的方法。     

地铁隧道临近次高压燃气管线爆破振动监测分析

针对深圳地铁隧道暗挖隧道临近次高压燃气管线爆破项目,对爆破振动进行了监测分析,结果表明:爆破振动速度满足燃气管线爆破允许振动速度的技术要求,主振频率也均在允许的控制范围内,爆破参数选择合理,采用电子雷管掏槽方式能够精确控制爆破延时,减小爆破振速,有利于燃气管线的保护.     

地铁隧道临近次高压燃气管线爆破振动监测分析

针对深圳地铁隧道暗挖隧道临近次高压燃气管线爆破项目,对爆破振动进行了监测分析,结果表明:爆破振动速度满足燃气管线爆破允许振动速度的技术要求,主振频率也均在允许的控制范围内,爆破参数选择合理,采用电子雷管掏槽方式能够精确控制爆破延时,减小爆破振速,有利于燃气管线的保护。