新型桶式基础防波堤单桶桶壁土压力数值分析

对于软土地基上的新型桶式基础防波堤,其稳定性分析的关键是桶壁土压力分析。根据实际工程,通过数值模拟,分析了不同荷载水平、不同荷载作用点高度、不同土质状况下桶壁土压力的分布规律。分析发现,不同情况下的软土地基新型桶式基础防波堤,桶壁土压力分布区域可分为海侧圆弧端主动土压力区、两侧直壁端静止土压力区及陆侧圆弧端被动土压力区。经与理论计算的Rankine 主动、被动土压力和静止土压力的对比分析发现,海侧主动区的土压力与陆侧被动区土压力分别介于主动土压力与静止土压力、静止土压力与被动土压力之间,两侧直壁端的桶壁土压力与静止土压力比较接近。在两端圆弧段,桶壁土压力沿深度分段线性分布,且单宽桶壁土压力合力与荷载水平呈线性关系。当荷载作用点的高度发生变化时,桶壁土压力的分布规律相类似。基于桶壁土压力的分布形式,提出了桶壁土压力的简化计算方法,为计算桶体稳定性带来方便。     

桶式基础结构稳定性试验研究

桶式基础防波堤结构在深厚软泥土沿海工程中逐渐引起关注并大量应用于工程实践,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性尚未得到解决.采用原状软黏土,通过室内物理模型试验,探讨了桶式基础防波堤的稳定性,得到荷载—位移曲线的变化规律,下桶内的负压对荷载—位移曲线的影响及桶式基础结构破坏形式与外荷载的关系.试验证明,在表层土体的抗剪强度范围内,荷载与位移呈线性变化,否则,呈非线性变化.如果存在负压作用,荷载与位移的线性关系范围扩大,非线性关系范围缩小,最终破坏形式相同.桶式基础结构的破坏形式与外荷载的作用点及桶底面土体的强度直接相关.上述规律可以为新型桶式基础结构防波堤的设计、优化与完善提供参考.     

采用拟静力法的新型桶式基础防波堤结构稳定性分析

三维情况下,桶体稳定性是一个复杂的空间结构与土相互作用的问题。结合工程实例,建立了三维新型桶式基础防波堤有限元模型,对其稳定性进行分析。从而,动力作用下桶体结构位移与目前静力计算的结果相差较大,针对这个问题,分析提出等效拟静力法,通过与动力作用后相等的孔压等效成与之对应的静荷载,然后计算桶体位移。该方法的关键是找出桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的关系,同时找出此处土体孔压与动荷载之间的关系,从而建立静荷载与动荷载之间的关系。经数值模拟与试验对比,结果证明所提的等效拟静力法比较合理。在模拟与分析原型桶体基础上,进一步分析了不同尺度及不同荷载作用点高度时,桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的近似直线关系。     

关于挡土墙抗倾覆稳定性的计算

经研究认为,有些文献介绍的岩基上挡土墙抗倾覆稳定安全系数计算新公式存在一定问题。建议仍用传统的公式计算,传统公式合理、意义明确、其结果唯一。对土基上挡土墙,当基底应力的最大值与最小值之比值满足规范要求时,挡土墙抗倾覆稳定安全系数满足规范要求,即挡土墙抗倾覆稳定,挡土墙抗倾覆稳定性无需验算。     

三里河闸重力式挡土墙抗倾覆稳定性验算分析

通过对影响挡土墙抗倾覆稳定性问题的深入分析,提出了一种引入挡土墙主动土压力分项系数进行挡土墙抗倾覆稳定性验算的新方法.该方法将挡土墙的地基承载力验算与抗倾覆稳定性验算合并,概念清晰且计算结果可靠.     

沉入式大圆筒结构入土深度计算方法研究

沉入式大圆筒结构是一种适用于软土地基的新型港口与海岸水工建筑物。本文在由水平力和力矩平衡条件建立的入土深度计算方法的基础上，进一步考虑竖向力平衡条件，建立了沉入式大圆筒结构满足稳定性要求的新的入土深度计算方法。针对一工程实例的设计条件，研究了土性指标取值、波浪力大小和竖向力平衡条件对沉入式大圆筒结构稳定性(入土深度)的影响。结果表明，土性指标和波浪力对大圆筒结构的稳定性均有显著影响，且土性指标的影响大于波浪力的影响；当竖向力较大时，竖向力平衡条件对大圆筒结构的稳定性也有较大影响。建议在实际工程设计中，应准确选取土性指标，并采用考虑竖向力平衡条件的稳定性计算方法。     

桶式基础气压模型试验和有限元分析

桶式基础结构是一种适用于软土地基的新型海工结构。为保证结构的可靠性,已对桶式基础使用期的承载力、稳定性和水动力特性进行了大量试验研究,但施工阶段的性状并未得到足够关注。为此制作了1∶8的小比尺模型并进行室内试验,研究设计规定的正压和负压下结构模型的内力、变形和气密性,获取了测点应变-加载时间的关系曲线。采用通用有限元软件ABAQUS对模型进行了弹性有限元分析并与试验结果比较。研究表明,桶式基础模型能承受设计规定的正压力和负压力,模型混凝土和钢筋应变变化规律与加压规律大体相符;弹性有限元分析结果与试验结果基本吻合。     

双排桩支护结构抗倾覆稳定性改进计算与分析

基于相关规范中双排桩、重力式围护结构抗倾覆安全系数计算方法对比分析和双排桩支护体系倾覆力、抗倾覆力组成分析,提出了一种考虑前排桩抗压、后排桩抗拔力偶和地下水浮力对双排桩抗倾覆安全系数影响的改进计算方法。工程案例验算表明同条件下,改进后的双排桩抗倾覆安全系数计算值相比于规范中公式计算值可提高20%~55%。利用自主研发的中勘之星双排桩计算软件进行抗倾覆安全系数影响因素分析,结果表明随着支护桩嵌固深度变大,双排桩抗倾覆安全系数先减小后增大,前排桩抗压与后排桩抗拔力偶对转动点的力矩对抗倾覆安全系数起的作用越来越小;随着双排桩排距增大,抗倾覆安全系数呈近似线性增加,前排桩抗压与后排桩抗拔力偶对转动点的力矩对抗倾覆安全系数起的作用越来越大。改进的双排桩抗倾覆安全系数计算方法可为相关工程双排桩抗倾覆安全系数计算提供参考。     

大型升船机塔柱简化结构的抗倾覆稳定性分析

鉴于齿轮齿条式升船机过坝速度快、运行安全可靠,已在我国的大型水利水电工程中得到广泛应用。由于升船机支承塔柱高宽比通常大于6,在水平地震荷载作用下,受到很大的倾覆力矩,使得基础的一侧发生破坏,当结构倾覆力矩超过由结构自重产生的恢复力矩时,结构将发生转动,当转角大于临界倾覆角时结构将会发生倾覆。因此需要评价升船机塔柱结构在强震作用下的转动稳定性。本文基于MATLAB 7.0,编制了摇摆反应控制方程求解程序,利用该程序对大型升船机塔柱简化结构进行了抗倾覆稳定性分析。研究表明:地震波的频谱特性、高宽比、结构尺寸对结构抗倾覆能力有很大影响。应重点关注升船机塔柱结构底部拉应力集中区以防止应力过大引起底部脱开而发生摇摆失稳。     

斜壁桶形基础水平承载力计算方法研究

基于斜壁桶形基础的空间受力状态和基本假定,利用极限平衡法推导得到了斜壁桶形基础的水平承载力表达式,并与模型试验结果进行对比,验证了该计算方法的可靠性。通过变动参数,分别探讨了桶壁倾角、地基反力比例系数、桶基顶部直径、桶基高径比、水平力作用点高度等水平承载力的影响及相对敏感性。计算表明斜壁桶形基础的水平承载力随着桶壁倾角的增大而急剧增大。研究结果有助于对传统桶形基础进行优化设计。     

关于坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡法的改进

针对常见的坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡分析方法存在的问题（第三滑面假定为铅直面、该面上反力方向角计算时需作假定）作了改进,提出了三K法,其使第三滑面可为倾斜面,并在该面上也建立力的平衡方程式,对三个滑面建立三个方程式,用迭代法解算可求得安全系数最小的K值及其滑移模式（第二、三滑面的方向角）。通过多个算例计算分析,本文方法与FLAC法、有限元法的计算结果十分接近。因此,在进行坝基刚体极限平衡分析时,可以本文提出的三K法取代等K法,使坝基深层抗滑稳定设计计算更为安全、合理。     

多出水口蓄水池的三维数值模拟

本文运用FLUENT软件对不规则蓄水池在3种不同流量下的水流流场进行了数值模拟,得出 不同流量下流场中不同点沿水深方向的流速分布,并将数值计算结果与物理模型实验结果进行比较, 发现两者比较吻合。表明:FLUENT软件模拟不规则蓄水池水流流场是基本可行的。     

复杂坝基条件下混凝土面板堆石坝抗滑稳定分析方法

针对复杂坝基条件,阐述了这些坝基条件对于混凝土面板堆石坝抗滑稳定的影响机理。结合部分已建的面板堆石坝工程,对复杂坝基条件下的混凝土面板堆石坝应力变形特性进行了系统分析。对混凝土面板堆石坝抗滑稳定分析的传统方法进行了比较分析,指出了其存在的问题。在此基础上,探讨了复杂坝基条件下混凝土面板堆石坝抗滑稳定的分析方法,提出了用有限元应力代数和法进行复杂坝基条件下混凝土面板堆石坝抗滑稳定分析的方法。     

基于有限元滑面应力法的重力式挡土墙结构抗滑稳定分析

在平面应变条件下,采用基于弹塑性有限元应力应变分析的滑面应力分析法对重力式挡土墙结构的稳定性及主动土压力进行研究,该法可直接评判挡土墙结构整体的抗滑稳定。通过与传统土压力理论比较分析,发现挡土墙后土体达到临界状态时,利用该法得到的滑裂面的安全系数、破裂角和主动土压力幅值与理论解有较好的一致性,表明本文方法可行、可靠。随后对填土性质参数进行了敏感性分析,并运用该法对挡土墙结构进行了深层抗滑稳定安全验算,可为重力式挡土墙结构安全设计提供可靠依据和技术支撑。     

关于饱和软土地基堤坝边坡稳定分析总应力法的讨论

在饱和的软土地基上修筑堤坝,由于孔隙水压力不易准确测定,需采用“φ=0”的总应力法进行稳定分析。这一做法在国外已明确纳入设计规范,在国内工程界较少受到重视,导致过高地估计了安全系数。本文首先系统地回顾了临界状态土力学中的伏斯列夫强度理论,在理论上阐述了饱和软土地基快速填筑时采用总应力法的原因,同时引用了Bishop和Bjerrum、美国联邦公路局、美国陆军工程师团与我国水电水利工程边坡设计规范的相关条文,确认在饱和软土地基采用总应力法进行稳定分析的合理性。以花敖泡土石坝和拉哇水电站围堰为工程实例,分别采用对土的固结不排水剪的两种做法开展稳定性分析,结果表明,直接将土的固结不排水剪强度指标ccu与φcu作为填筑后的强度参数,将严重高估其安全系数。因此建议正在修订的碾压式土石坝与边坡设计规范增加相应条文,并期望引起工程界对这一问题的重视。     

基于ANSYS的复杂地基面上高导墙抗滑稳定有限元分析

将简单滑动面上的抗滑稳定有限元分析方法加以改进,并推广应用到各种复杂的地基面上,为有限元法计算类似结构的抗滑稳定性提供参考。利用ANSYS建立复杂地基面上高导墙的二维有限元计算模型,计算分析了5种方案下结构的抗滑稳定性,为锚索加固方案的选择和结构安全评估提供依据。计算结果表明:锚索布置应选择侧向倾斜锚索方案,且这种方案下结构在运行期中满足抗滑稳定要求。所采用的抗滑稳定计算方法在工程中得以应用,结果符合实际情况,适用性强,有一定的参考价值。     

土基上闸室抗滑稳定承载能力极限状态与分项系数套改研究

目前水闸工程结构设计所采用的设计准则仍为单一安全系数法,该方法不能定量、科学地反映水闸工程的可靠性。遵照《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(GB50199-94),在查阅了国内外大量相关文献资料基础上,主要进行了土基上水闸抗力参数统计特征,闸室抗滑稳定承载力极限状态表达式的提炼以及分项系数的研究,首次较系统地提出了土基上闸室抗滑稳定的承载能力极限状态表达式及分项系数(套改),并以四川省七座水闸工程予以检验其合理性。