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。     

浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力

联合采用swipe加载模式和固定位移比加载模式,通过数值模拟,对条形浅基础在水平与力矩荷载作用下的承载性能进行了比较系统地分析,主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏包络面的影响,揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机理。计算结果表明:当浅基础埋深与宽度之比大于0.5时,基础的破坏包络面出现比较显著的倾斜,而且不满足前人建议的包络面方程;在归一化荷载平面内,埋深对于包络面的形状有较大影响,而在给定埋深情况下,其形状与地基土强度的各向异性无关。     

砂土地基上圆形浅基础三维破坏包络面的理论研究

对砂土地基上圆形浅基础在竖向荷载V 、水平荷载 H 及力矩 M 复合加载条件下的承载力进行了系统的三维有限元分析。在分析中,砂土假定为纯摩擦材料,遵循基于 Mohr-Coulomb 破坏准则的理想弹塑性本构关系。首先,对圆形浅基础的竖向承载力进行了有限元计算,并与滑移线解法进行了对比,两种方法所得结果比较吻合。进而探讨了砂土内摩擦角对于基础在 V-H 、V-M荷载平面与V-H-M 三维荷载空间内的破坏包络轨迹的影响。计算结果表明,与不排水情况下软黏土地基上基础破坏包络面相比,砂土地基上圆形浅基础的破坏包络面形状有较大差异,但V-H 和V-M 平面内的破坏包络面形状仍具有较好的归一化特性。基于有限元计算结果,建立了圆形浅基础在V-H-M 三维荷载空间内的破坏包络面方程,该方程可用来合理评价复合加载条件下砂土地基上圆形浅基础的整体稳定性。     

油库成品油存量安全系数模型构建和应用

构建油库成品油存量安全系数模型计算存量安全系数,有利于量化油库成品油库存安全程度。某油库成品油存量安全系数与该油库历史值对比,可得到纵向相对安全程度;与其他油库存量安全系数值对比,可得到横向相对安全程度。在模型建立方面,从进、销、存的维度找出影响油库成品油库存安全程度的9个因素,在对比层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和基于指标相关性的指标确定方法(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation, CRITIC)的优缺点后,采用AHP-CRITIC混合法确定各影响因素权重;在模型应用方面,具体说明确定油库成品油库存相对安全程度的方法。通过模型应用,管理者可方便、实时、精确地掌握各油库成品油库存相对安全程度,以便做出及时合理的油库经营管理决策。     

软土-结构界面接触对大圆筒导堤力学响应的影响

采用改进剑桥弹塑性动力本构模型,考虑了结构与地基之间的界面接触效应,对循环波压力作用下软土地基与大圆筒结构物耦合系统进行了弹塑性有限元分析。     

非均质软土地基上吸力式沉箱抗拔承载力数值分析

针对非均质软土地基上吸力式沉箱的抗拔极限承载力,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行了三维非线性数值分析。通过一定数量的数值计算与分析,较系统地考察了沉箱承受拉拔荷载过程中主动侧土体与结构接触状态对沉箱极限承载力的影响。由此表明:软土地基的不排水抗剪强度、吸力式沉箱结构的长径比、荷载作用点位置等因素对于主动侧土体与结构的接触状态具有一定影响。通过与有关模型试验结果及极限分析上限解的对比分析,在一定程度上验证了有限元计算模型与数值分析结果的合理性。     

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。     

各向异性软黏土地基上浅基础破坏包络面研究

 根据已有的关于土体强度各向异性的表达式,针对基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型进行改进,使之可以考虑不排水条件下软黏土强度的各向异性,并在大型通用有限元软件ABAQUS中予以数值实施。联合应用swipe加载模式和固定位移比加载模式,对于条形浅埋基础在竖向荷载V、水平荷载H与力矩荷载M的复合加载条件下的承载性能进行比较系统的数值模拟,主要探讨地基土不排水强度的各向异性、竖向荷载水平对于浅基础在H-M荷载空间内的破坏包络面的影响。首先进行浅基础分别在竖向、水平与力矩荷载单独作用下极限承载力的计算,并与已有结果进行对比。进而对于不同竖向荷载水平下浅基础在H-M荷载空间内的破坏包络面特性进行分析。计算结果表明：当浅基础埋深与宽度之比较大或基础承受三维自由度加载时,swipe加载模式得到的加载路径比真实的破坏包络面明显偏小;对于给定埋深的浅基础,其包络面的大小与地基土强度的各向异性与竖向荷载水平都有关系,而在归一化荷载平面内,包络面形状主要受到竖向荷载水平的影响,而与地基土强度的各向异性无关。     

双层黏土地基方形桩靴贯入过程与穿透机制

采用基于耦合欧拉拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对上硬下软黏土地基方形桩靴的贯入过程进行数值模拟,系统地探讨了上下土层强度之比、上层土厚度、土体重度及静止侧压力系数等指标对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了穿透现象发生时的土体变形机理。计算结果表明:上下土层强度之比与上层土厚度对于桩靴的贯入阻力曲线具有很大影响。静止侧压力系数的减小在一定程度上导致桩靴承载力系数的降低,而上下土层重度的差异导致桩靴的承载力系数不满足前人建议的方程。在上下土层重度差异不大以及上层土厚度确定的情况下,关于桩靴宽度、上层土重度与强度的无量纲化参数小于临界值时将会发生穿透现象。     

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.