基于CSA和薄层单元法主动土压力计算方法

土压力计算一直沿用经典朗肯和库仑士压力理论，所得土压力沿墙高呈三角形分布。而实际上认为挡土墙后土压力总是沿墙高呈三角形分布是不合理的，墙体位移量和形式不同，土压力分布将呈现不同的曲线形式，墙背与填土间的摩擦以及滑裂面的形状对土压力分布也有重要影响。假定挡土墙后土体潜在滑裂面由对数螺线滑动面和平面组合而成，根据挡土墙后土体薄层单元的平衡条件推导出粘性土层主动土压力的计算公式。通过在普通模拟退火算法中引入复合形法进行局部最优解搜索。得到了一种搜索性能更好的复合形模拟退火算法，并将其用于挡土墙后填土潜在最危险滑裂面搜索和相应的主动土压力计算，并给出了两个算例。其计算结果表明：与传统的朗肯和广义库仑土压力理论的计算结果相比，所提方法更符合实测结果。     

单元集成法在地基承载力分析中的应用

基于塑性力学上限定理的地基承载力分析,在数值上可以通过单元集成法来实现。它采用类似于有限元网格划分的方式离散地基,并设定一个机动许可的滑动机构,在此滑动模式下,可以求得每个单元贡献的外力功率和内能耗散率。把所有单元的能量变化率相加,就是地基滑裂体的总能量变化率。然后,根据上限定理可以求得与滑动机构相对应的极限外载荷,并通过非线性数学规划法找到其最小值。采用对数螺旋滑裂面的单滑块机制,对几个典型的地基极限承载力问题进行了分析,其结果说明了该方法的有效性。     

土力学极限分析的滑移单元最优化计算法及侧土压力计算

本文介绍了P.Gussmann提出的滑移单元(KEM)法,就档土结构的侧土压力问题给出了一些计算实例。该方法采用有限单元离散化,利用最优化过程求得最佳上限解。该方法可用于土和松散岩石的挡土结构、承载地基、边坡稳定性等问题的计算,与传统的工程方法相适应,便于工程应用,而且对三维问题也提供了解决的途径。     

极限平衡法计算土压力系数的新途径

对传统的极限平衡条分法进行改进,提出计算无超载情况下无粘性土的土压力系数的一种新途径.针对这种问题的特殊性,将土体划分成三角形条块体系;引入斜条块间推力倾角函数;根据最优性原理,迅速准确地确定最危险的滑裂面;从而得到最大的主动土压力系数或最小的被动土压力系数,并且保证破坏土体的力与力矩的平衡.本文方法避免了严格塑性力学解法的繁琐,同时很大程度上克服了其它近似方法的不精确性等缺点,可用于一般工程设计.     

基于上限分析法的有限宽度土体土压力计算

在基坑支护工程的设计计算中,由于拟开挖基坑距离已有建筑物与开挖深度相比较小,基坑围护结构所承受的为有限宽度土体的土压力,若根据常规的土压力计算,一般会造成偏大的计算结果,造成不必要的浪费。针对基坑工程中有限宽度土体土压力的计算问题,基于极限分析法的上限定理,推导了有限宽度土体的土压力计算公式,并与经典朗肯土压力的计算结果进行了对比,结果表明:有限宽度土体的土压力分布模式和量值与经典的朗肯土压力分布模式和量值存在着明显的差异,应根据不同土质、有限土体的宽度与基坑的开挖深度之比来计算土压力。     

极限上限法在抗滑桩桩间土稳定性研究中的应用

依据极限上限法分析抗滑桩桩间土的稳定性问题。结合桩间土体失稳现象,建立相应计算模型。分析了失稳土体的外力做功功率和内能耗散,并建立能量平衡方程,从而寻找最小稳定性系数,讨论桩间土的稳定性。     

改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用

对库尔曼图解法进行了改进 ,通过巧妙的作图 ,结合几何和物理两方面的关系导出了库仑主动土压力公式的另外一种表达形式 ,并由此得出了一种新的土压力图解法。和原库尔曼图解法相比 ,改进的方法计算量大大减少 ,作图更加方便 ,所得结果更加精确。算例表明 ,该方法所得的结果和库仑主动土压力理论公式所得到的结果吻合得非常好     

平移模式下挡墙非极限土压力计算方法

在考虑挡墙平动位移效应和内摩擦角折减系数的基础上,利用薄层斜条分法,提出墙后填土为无黏性土时挡墙非极限主动和被动土压力计算公式。为验证该方法的可行性,对平移模式下挡墙进行主动和被动土压力模型试验,并利用该方法对2个模型试验进行计算分析。试验及计算结果均表明:不同s/sc比值情况下,主动土压力随深度增加表现出先增大后减小的趋势,且在0.6H(H为挡土墙高度)位置与库仑土压力曲线出现交点;被动土压力沿深度非线性增大,但其值均小于库仑被动土压力值;主动土压力合力作用点位置均高于库仑土压力合力作用点,而被动土压力合力作用点位置均低于库伦土压力合力作用点,并且随着s/sc比值的提高差距越大。     

Usher曲线特征及其在土压力计算中的应用

基于土压力与位移之间的关系特点,将广泛用于经济和资源预测的Usher模型应用于土压力计算,建立了土压力Usher曲线计算模型,并从机理上对模型进行详细的分析,列举其特点和优越性;然后,在分析模型参数的基础上,阐述了各参数的计算方法,最后,将该模型的计算结果与实际模型试验的实测结果进行比较,证实了该计算方法的合理性,并指出了值得进一步研究的问题。     

折减吸力在非饱和土土压力和膨胀量 计算中的应用

 根据变形等效原则介绍确定折减吸力的具体方法,采用折减吸力代替真实吸力进行非饱和土土压力系数和膨胀量的计算,计算不同水位条件下非饱和土的静止土压力、主动土压力、被动土压力以及不同水位条件下非饱和土的膨胀量和降雨条件下非饱和土的膨胀量。计算结果合理地反映了非饱和土土压力和膨胀量的分布趋势。将计算结果与离心模型试验和模型槽试验结果进行对比,两者具有很好的一致性。     

位移反分析的有限元线法及其工程应用

有限元线法作为一种半解析的数值方法，具有网格剖分简单，计算精度高等优点。将有限元线法应用于岩土工程位移反分析，提出基于有限元线法的位移反分析方法。工程实例显示了该方法的可行性。     

土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究

系统地介绍了结构塑性极限分析的原理和方法。借助有限单元法和线性规划，运用塑性极限分析的上限法可求解土坡的极限承载力和安全系数，同时分析了该法的困难所在。以一经典土坡的稳定性作为算例，讨论了屈服条件近似对精度的影响和边坡土体容重对极限荷载的影响，论证了本方法的正确性。算例表明该方法具有较高的精度。     

地震动土压力水平层分析法

Mononobe-Okabe公式是挡土结构设计中关于侧向动土压力计算的常用方法。但Mononobe-Okabe公式的诸多假设使得其公式适用范围受限,而且无法给出地震动土压力合力作用点位置及地震动土压力强度沿墙背分布情况。为弥补以上不足,基于Mononobe-Okabe平面破裂面假设,采用水平层分析法推导地震条件下主动和被动土压力合力及其作用点位置、土压力强度分布公式,并采用图解法得到临界破裂角的显式解答。公式考虑水平和垂直地震加速度、墙背倾角、挡墙墙背与填料黏结力和外摩擦角、均布超载等诸多因素,可以适用于黏性土和无黏性土的主动和被动土压力计算。分析结果表明,地震条件下土压力强度沿墙高为非线性分布,在相应简化假设条件下公式与Mononobe-Okabe公式完全一致。     

有限元并行EBE方法及应用

结构开裂和破坏过程的三维有限元分析,对大规模数值计算提出了很高的要求。基于Jacobi预处理共轭梯度法,推导了适用于分布存储并行机的有限元并行方法。在数据交换方面,采用一种按需收集、按需散发的数据交换技术,使得该方法适合于分布内存的并行机,可极大降低数据交换量,提高并行计算效率。同时,可避免形成整体刚度矩阵,显著减少内存需求,并可自动实现计算任务的分配。编制了有限元并行计算程序,采用悬臂梁算例对其进行了验证,并和普通有限元方法进行了对比,然后应用于拱坝的有限元数值分析和基于网格加密技术的四点弯曲梁开裂过程的数值模拟中。指出该方法和区域分解方法的并行实现在本质上是相同的,但EBE方法更具有工程实用意义。计算结果表明,对复杂的三维结构,该方法是一种很有效的并行计算方法。     

均布荷载作用下的无黏性土地震被动土压力计算

 针对现有地震被动土压力计算方法的局限性与不足,在平面滑裂面假设下,提出采用拟动力法计算填土表面有均布荷载作用下的地震被动土压力,同时得到被动土压力沿墙高的分布曲线。通过分析墙土摩擦角、填土内摩擦角、水平向和竖向地震加速度系数对被动土压力值及其分布的影响,得出地震被动土压力随墙土摩擦角及填土内摩擦角的增大而增大,随水平向及竖向地震加速度的增大而减小。拟动力法计算得到的地震被动土压力值大于Mononobe-Okabe理论的计算值,且所得的地震被动土压力沿墙高呈非线性分布。     

无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用

基于Laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。     

基于隧道设计规范静土压力计算假设基础上的地震土压力拟静力计算法

结合现行公路和铁路隧道设计规范隧道围岩静土压力计算方法,假定地震作用下隧道围岩土体中形成的破裂面,由静力平衡推导出隧道地震土压力计算公式,并把常用的地震动土侧压力系数汇成可查的表格。该法属于滑楔—烈度法范畴,与目前常用的针对挡土墙结构提出的其他拟静力计算方法进行比较,它计算的地震动土侧压力系数与静土侧压力系数的增量计算值与其他方法的平均值接近,同时形式上与静土压力计算式接近,当水平地震系数为0时,公式与静土压力公式吻合,适合工程师应用。     

损伤模型接触面单元在有限元计算分析中的应用

简要介绍了接触面损伤模型 ,推导了接触面单元的有限元格式 ,编制了平面和轴对称问题有限元计算程序 ,对土与结构相互作用问题进行了有限元分析。对单个接触面单元进行了有限元计算 ,与损伤模型理论解比较 ,验证了计算程序的正确性。对不同边界约束条件的土工织物拉拔试验和桩土相互作用问题进行有限元计算 ,对接触面非线性模型和损伤模型的计算结果进行比较。计算结果表明 ,损伤模型能够反映土与结构物接触面剪切过程中的应变软化和剪胀特性 ,较非线性弹性模型接触面单元有显著的优越性 ;土体与结构物刚度、边界约束等条件对土与结构相互作用有明显的影响 ,这些影响在桩基础、加筋土与周围土体相互作用等问题的研究中必须加以考虑。