土体不排水抗剪强度非平稳性对深基础极限承载力影响的可靠度分析

目前有关抗剪强度参数随深度变化的随机场对深基础地基稳定性的影响研究还不深入。为此,建立了土体不排水抗剪强度均值和标准差随深度有不同程度线性增加的非平稳随机场模型,此外,还建立了与非平稳随机场对应的不排水抗剪强度均值与其相同的平稳随机场模型。探讨了不同非平稳程度的随机场对深基础地基承载力及其失效概率的影响规律,比较了各个非平稳随机场地基模型与其对应的平稳随机场地基模型的地基承载力的差异性。结果表明:当考虑不排水抗剪强度的非平稳性时,地基承载力均值和差异性随非平稳程度的提高而线性增加。基础埋深越大,地基承载力均值随非平稳程度提高而增加的趋势也越大。在相同的安全系数水平下(FS1),地基失效概率随着非平稳程度的提高而增大。对深基础而言,在相同的安全水平下(FS1),平稳随机模型会低估具有非平稳性的地基的失效概率,且非平稳程度越高,估计误差也越大。     

基于非平稳随机场的水泥土堤坝边坡可靠度分析

采用水泥固化疏浚淤泥作为堤坝填料往往会使堤坝土体参数具有较高的变异性;同时,在水泥土堤坝填筑过程中,通常设置水平排水板加速土体排水固结,这使得主固结完成后水泥土强度随排水板位置呈现一定空间变化趋势,通常的平稳或准平稳随机场模型很难表征这一趋势。为此,提出一种不排水抗剪强度垂直排水板方向衰减的非平稳随机场模型,并以水泥土堤坝边坡为例,结合强度折减法和蒙特卡洛模拟,对比提出的非平稳随机场模型和传统平稳随机场模型、深度趋势非平稳随机场模型对边坡安全系数和滑动面分布的影响,讨论模型中趋势参数对可靠度的影响。结果表明:平稳随机场模型及深度趋势非平稳随机场模型的计算结果偏于危险,提出的非平稳随机场模型既能考虑土体不排水抗剪强度沿深度方向的趋势项与随机波动项,又能考虑其沿垂直排水板方向的衰减趋势,与现有研究符合较好。     

不同随机场模拟对斜坡失稳风险评估结果的影响

使用不确定性分析方法定量评估斜坡失稳风险结果受到学者们的日益重视。针对现有斜坡失稳风险评估中仅采用平稳随机场模拟土体抗剪强度参数分布特征的问题,以一不排水饱和粘土斜坡为例,结合有限元极限分析、强度折减法和蒙特卡洛模拟,讨论了使用非平稳随机场模型和平稳随机场模型模拟土体抗剪强度参数对计算斜坡失稳风险评估结果的影响。结果表明：使用传统的平稳随机场计算斜坡失稳风险的方法会高估斜坡失稳风险,使工程造价增加;安全系数高的斜坡滑面不一定是浅层滑面;斜坡竖直相关距离对采用非平稳随机场计算其失稳风险结果影响较小,而斜坡竖直相关距离对采用平稳随机场计算其失稳风险结果影响显著;斜坡竖直相关距离对滑动面位置和形状的影响较弱。     

竖向荷载对黏土地基中单桩水平受荷性能的影响

为了研究正常固结土(NC)和超固结土(OC)中,竖向荷载作用后,允许土体固结和超静孔压消散的条件下,桩体的水平静、循环受荷性能,开展8组离心模型试验.基于试验结果,开展三维有限元模拟(FEA),揭示竖向荷载对桩体水平受荷性能的影响机理,分析不同竖向荷载作用下,桩体水平初始刚度和极限承载力的变化规律.结果表明,在正常固结土中,施加竖向工作荷载,并允许土体孔压消散,减少了土体的初始应力比,增加了可发挥的土体不排水抗剪强度,提高10%的桩基水平极限承载力和50%的初始桩头刚度;在超固结土中,施加竖向荷载,增加了土体的初始应力比,减少了可发挥的土体不排水抗剪强度,降低了13%桩基的水平静极限承载力和33%的初始桩头刚度.     

考虑土体参数非平稳特性下开挖边坡稳定性可靠度分析

基于极限分析上限法和随机场理论,采用蒙特卡洛模拟针对不排水条件下开挖边坡的稳定性开展可靠度分析。黏土不排水抗剪强度被模拟为非平稳随机场,并在参数敏感性分析中重点研究了非平稳程度和变异系数对边坡可靠度指标的影响。其中,将随机场中边坡的失效模式分为三类,研究了不同随机参数输入组合下每种失效模式的发生概率。结果表明边坡的可靠度指标随着非平稳程度的增加而增加,随着变异系数的增大而减小。结果显示,土体的空间变异性对边坡的失效模式影响显著。在考虑的随机参数组合下,失效模式以深部破坏模式为主,并且随着非平稳程度和变异系数的增加,深部破坏模式的发生概率逐渐降低,但坡趾破坏和深部坡趾破坏模式的发生概率增加。     

基于随机场-贝叶斯的滑面抗剪强度参数反演

为了合理地表征滑面的抗剪强度参数,针对参数的空间变异性与不确定性问题,以三峡库区白水河滑坡为例,基于随机场、自适应条件抽样与可靠度贝叶斯更新方法,建立滑面抗剪强度参数的反演框架. 采用新的全局敏感性方法PAWN,研究不同位置条块滑面抗剪强度参数对稳定性的贡献度. 基于滑面抗剪强度参数随机场模型的反演结果,开展库水位下降工况下非侵入式随机有限元滑坡渗流变形的模拟,分析更新前、后滑面抗剪强度参数的变化特征及空间变异性对滑坡变形的影响. 结果表明：敏感度大的区域分布在滑坡前缘和后缘道路附近;反演后平稳随机场变为非平稳状态,滑坡前、后缘的位移变异性分别增大和减小.     

纳米蒙脱土对软黏土性能影响的试验

由于土地需求量的日益增大,沿海、沿江地区对淤泥质软黏土的改造也更加迫切。现有的技术对淤泥质土的加固效果不太理想,纳米材料作为一种新材料在其他领域已经有了广泛的运用,但在岩土工程方面应用较少。通过加入纳米蒙脱土对淤泥质软黏土的抗剪强度、承载力及电渗排水的影响做了一些探索,得出以下结论：纳米蒙脱土可有效提高淤泥质软黏土的内摩擦角,对土体黏聚力影响不大,因此可有效提高土体的抗剪强度,改善土体工程性能;淤泥质软黏土加入纳米蒙脱土导致土体排水孔道减少,对电渗排水不利;纳米蒙脱土可明显提升电渗后土体的抗剪强度。     

基坑开挖过程中软土性状若干问题的分析

通过对基坑工程中主动区和被动区土体的应力路径、应力状态、土的不排水抗剪强度和孔隙水压力变化规律的讨论,几个模糊概念得到澄清．研究表明：基坑开挖过程中无论主动区还是被动区都处于卸荷状态;土体抗剪强度在不同区域、不同加载阶段是不同的．在同一固结压力下,不排水抗剪强度是卸荷抗剪强度的2倍．在模拟基坑工程应力路径的三轴室内试验研究基础上,发展了一个孔隙水压力公式．根据常规三轴试验得到的抗剪强度和孔隙水压力系数变化规律可确定不同应力路径下的土体抗剪强度．     

饱和软黏土不同固结程度下的抗剪强度特性研究

为了研究饱和软黏土在不同固结度下的抗剪强度特性,利用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪开展饱和软黏土不同固结程度下的三轴剪切试验研究,对不同围压下不同固结度对土体孔压增量和抗剪强度的影响进行了分析。结果表明:在部分固结不排水剪切试验中,试样的剪前固结程度越低、剪前孔压越大,则剪切引起的孔压增量越小,但总孔压却是越大,不排水强度低。通过归一化,得到了孔压增量和固结度之间的相关关系。     

钻孔灌注桩后压浆作用机理分析

在后压浆施工工艺基础上,从分析降低钻孔灌注桩单桩承载力的因素入手,总结了后压浆浆液的作用机理,研究了后压浆浆液对土体应力和抗剪强度的影响.经实践检验,浆液的作用改善了土体的应力情况,使土体固结,强度增大,压缩性减小,抗剪强度增大,表明后压浆技术是地基处理的有效方法.     

Bending behaviour of lightweight aggregate concrete-filled steel tube spatial truss beam

A lightweight aggregate concrete-filled steel tube(LACFST) spatial truss beam was tested under bending load. The performance was studied by the analysis of the beam deflection and strains in its chords and webs. According to the test results, several assumptions were made to deduce the bearing capacity calculation method based on the force balance of the whole section. An optimal dimension relationship for the truss beam chords was proposed and verified by finite element analysis. Results show that the LACFST spatial truss beam failed after excessive deflection. The strain distribution agreed with Bernoulli-Euler theoretical prediction. The truss beam flexural bearing capacity calculation results matched test evidence with only a 3% difference between the two. Finite element analyses with different chord dimensions show that the ultimate bearing capacity increases as the chord dimensions increase when the chords have a diameter smaller than optimal one; otherwise, it remains almost unchanged as the chord dimensions increase.     

Bearing capacity and settlement of strip footing on geosynthetic reinforced clayey slopes

The effect of geosynthetic reinforcing on bearing capacity of a strip footing resting on georeinforced clayey slopes was investigated. The results of a series of numerical study using finite element analyses on strip footing upon both reinforced and unreinforced clayey slopes were presented. The objectives of this work are to: 1) determine the influence of reinforcement on the bearing-capacity of the strip footings adjacent slopes, 2) suggest an optimum number of reinforcement and 3) survey the effect of friction angle in clayey soils reinforced by geogrids. The investigations were carried out by varying the edge distance of the footing from slope. Also different numbers of geosynthetic layers were applied to obtaining the maximum bearing capacity and minimum settlement. To achieve the third objective, two different friction angles were used. The results show that the load-settlement behavior and ultimate bearing capacity of footing can be considerably improved by the inclusion of reinforcing layer. But using more than one layer reinforcement, the ultimate bearing capacity does not change considerably. It is also shown that for both reinforced and unreinforced slopes, the bearing capacity increases with an increase in edge distance. In addition, as the soil friction angle is increased, the efficiency of reinforcing reduces.     

剪力键高度对蜂窝空腹楼盖承载力的影响

基于ANSYS有限元分析软件,对大跨度钢-混凝土正六边形蜂窝型空腹夹层楼盖结构进行了静力分析,研究了剪力键高度对其静力承载力的影响.结果表明,最大挠度发生在楼盖跨中附近.针对特定模型,在只改变剪力键高度的条件下,利用有限元方法进一步研究了剪力键高度对该楼盖承载力的影响.结果与分析表明,随着剪力键高度的增加,楼盖高度增加...     

内衬管长度与冻结管的极限承载力关系研究

对含内衬管的坡口对焊接头冻结管抗弯承载能力与变形进行了实验和有限元计算,实验结果验证了有限元数值计算是可靠的。把“回归正交试验分析法”引入到数值计算中,用较少的计算次数,计算出不同长度内衬管对坡口对焊接头冻结管承载力的影响。计算结果表明：冻结管直径越大,增加内衬管长度对提高冻结管承载力的影响越显著;对直径小于130mm的冻结管,增加内衬管长度对提高冻结管承载力的影响很小。同时,回归出内衬管长度与坡口对焊接头冻结管承载力之间的经验公式,计算结果与试验结果误差很小,可为冻结管接头设计提供理论依据。     

工程结构的空间非线性有限元分析

有限元法作为一种非常有效的数值分析方法,在分析大型复杂结构中得到广泛应用。探讨了在分析非线性问题时常使用的迭代法和增量法及其各自的缺点。而由迭代法和增量法结合而成的混合方法,有效的解决了纯粹迭代法和增量法的不足。并应用此混合方法,对工程结构进行了有限元计算,分析了其承载能力,减小了分析空间非线性问题的误差。     

Bearing capacity of foundation on slope determined by energy dissipation method and model experiments

To determine the ultimate bearing capacity of foundations on sloping ground surface in practice, energy dissipation method was used to formulate the bearing capacity as programming problem, and full-scale model experiments were investigated to analyze the performance of the soil slopes loaded by a strip footing in laboratory. The soil failure is governed by a linear Mohr-Coulomb yield criterion, and soil deformation follows an associated flow rule. Based on the energy dissipation method of plastic mechanics, a multi-wedge translational failure mechanism was employed to obtain the three bearing capacity factors related to cohesion, equivalent surcharge load and the unit gravity for various slope inclination angles. Numerical results were compared with those of the published solutions using finite element method and those of model experiments. The bearing capacity factors were presented in the form of design charts for practical use in engineering. The results show that limit analysis solutions approximate to those of model tests, and that the energy dissipation method is effective to estimate bearing capacity of soil slope.     

考虑结构空间约束的现浇楼盖梁跨中受弯性能试验

为研究结构空间约束导致现浇钢筋混凝土楼盖梁跨中受弯承载力超强的机制,以楼盖梁在结构中的空间位置和配筋率为变量,设计12根上部架立筋不伸入支座的楼盖梁试件并开展跨中受弯静力试验,并基于建立经典混凝土理论的试验方法进行了4根简支梁对比试验。对梁试件破坏形态、承载力、变形能力、轴向伸长进行研究,结果表明:楼盖梁试件承载力与按受弯构件计算承载力之比为1.57~2.77,与相应矩形简支梁试件和T形简支梁试件承载力相比均有较大提高,超强程度与配筋率成反比;与简支梁试件相比,楼盖梁试件跨中截面破坏形态未因轴压力而发生显著改变,但楼盖梁试件延性降低;楼盖梁试件轴向伸长随挠度的增大而增大。将楼盖梁视为压弯构件,提出根据楼盖梁试验峰值荷载确定相应轴力和弯矩的方法。计算结果表明,楼盖梁试件跨中截面压弯状态弯矩与受弯状态弯矩的比值为1.28~2.19。楼盖梁试件有限元数值模拟结果表明,随着楼盖梁截面包含的楼板范围增大,轴力沿梁跨分布趋于均匀。     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

空间管桁架混凝土组合梁受弯性能试验研究

设计制作了空间管桁架混凝土组合梁,通过组合梁的试验研究,得到了荷载-跨中挠度关系曲线、组合梁沿梁长方向的挠度曲线以及组合梁跨中截面应变沿梁高变化曲线,对比有限元分析结果表明：组合梁纵向应变沿梁高近似符合平截面假定;在整个受力阶段钢管桁架和混凝土翼板共同受力性能良好;组合梁在荷载作用下的抗变形能力较强;管桁架节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;有限元模型可以真实地反映实际结构的受弯承载力和挠度发展的情况。     

短肢剪力墙结构扭转效应有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立三层短肢剪力墙空间结构有限元模型,通过改变控制参数和受力条件,研究轴压比、荷载偏心距和节点区箍筋配筋率对短肢剪力墙结构抗扭承载能力的影响,并将计算结果与一个结构模型试验结果进行对比。计算结果表明:当轴压比小于等于0.5时,短肢剪力墙结构抗扭承载能力随轴压比增加而增大,当轴压比超过0.5以后,结构抗扭承载能力随轴压比增加而降低;荷载偏心距增大,扭转效应加强,结构承载能力降低,扭矩增加加速了连梁端部受拉破坏,外边缘结构的连梁端部受到弯剪扭复合作用,是结构抗震的薄弱位置,建议加强配筋;适当增加节点区水平箍筋配筋率能有效提高结构抗扭承载能力。