考虑加筋体三维变形的桩承式路堤沉降计算方法

已有研究发现,外界荷载作用下加筋体将产生三维变形,且变形形状近似于椭圆抛物面.根据加筋体的三维变形特点推导了加筋体的三维变形表达式,并据此推导了加筋体的应变、加筋体上作用的竖向应力以及加筋体拉力的求解公式.将加筋体变形三维效应的解析方法应用于桩承式路堤中,分别分析了桩为正方形与梅花形布置情况下土拱破坏发生在拱顶与桩帽时,作用在路堤底部四桩中心处的竖向应力.进而推求了桩承式加筋路堤中同时考虑土拱效应、加筋体作用以及软土承载作用的简化计算方法.该简化计算方法可求解获得桩承式加筋路堤中软土表面最大沉降、软土表面作用的竖向应力,以及路堤中竖向应力沿深度的分布规律.将该简化计算方法应用于桩承式路堤的2个工程实例中,计算了软土表面中心处的沉降,并分析了桩间距的变化对软土表面最大沉降的影响.通过对比发现:采用简化方法计算出的结果与现场监测结果的误差分别为19.5%与13.0%,从而验证了该简化计算方法的正确性.从计算结果中同时可以看出:软土表面最大沉降随桩间距的增大基本呈线性增大的趋势,当桩间距增大75%时,软土表面最大沉降增大约86%～95%.     

双向增强体复合地基桩土应力比三维分析

针对双向增强体加筋软土路基作用特点,分析了筋材-桩-桩间土在路堤荷载作用下荷载传递机理.将一定厚度水平向加筋垫层视为具有一定刚度的薄板,基于大挠度薄板理论模拟筋材的挠曲变形,将单桩处理范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,推导出桩土应力比的计算式,给出了计算方法.采用相关文献中的试验结果对计算方法进行了验证,并与文献中的计算结果进行比较分析.结果表明:采用给出的方法计算出的桩土应力比与实测结果比较接近,说明该计算方法是合理的,可为工程实践提供理论参考.     

残余应力对排液蒸发器强度影响的有限元分析

某排液蒸发器管箱隔板与筒体焊接处产生了焊接变形,其凹陷处最大值为5 mm,影响结构的安全运行.焊接应力与变形是焊接过程的必然产物,计算和分析比较困难.采用固有应变分析法,计算出隔板和筒体的固有应变体积,然后获得简体的焊接残余应力.在此基础上只考虑焊接残余应力、设计应力以及焊接残余应力与工作应力叠加3种工况计算出变形区域的等效应变,并转化为等效残余应力.利用有限元方法对蒸发器的强度进行分析,计算结果可用于指导其实际运行.     

双向增强体复合地基桩土应力比分析

分析了双向增强体复合地基中筋材-桩-桩间土协同作用机理,利用圆弧线模拟筋材的挠曲变形,假设桩间土为理想弹塑性体,通过对筋材、桩体和桩间土进行力学分析,推导出了双向增强体复合地基桩土应力比的一种解析解和筋材挠曲变形的计算公式.结合算例和现场试验结果分析了桩土应力比和筋材挠曲变形的影响因素及其变化规律,算例分析结果说明该计算方法是合理的,可为工程实际提供理论参考.     

软土的非线性弹性卸荷损伤模型

在损伤土力学的基础上,结合上海软土的卸荷应力路径试验结果,构造损伤势函数,建立考虑卸荷损伤的非线性弹性应力应变关系.作为验证,应用该卸荷损伤模型,分析上海软土的卸荷应力路径试验,对理论分析与试验结果进行比较,表明该模型能够较好地描述软土的卸荷应力应变关系.计算结果表明,不同应力路径条件对土体的变形特性有显著影响.     

“桩承-加筋垫层”路堤设计方法讨论

桩承-加筋垫层法路基工作性状与设计方法,涉及软土地基承载力与路基变形控制、路基稳定性、新建与改造道路的使用寿命等.从分析土拱效应理论方法、路基变形控制、稳定性控制等方面入手,初步研究提出了桩承-垫层加筋法的简化计算方法,讨论了考虑变形控制与滑移稳定性控制条件下的加筋体应力、桩帽尺寸、变形控制设计方法.     

软土路基变形规律现场监测及FLAC模拟研究

以杭州绕城高速公路K28+830粉喷水泥搅拌桩处理试验段为工程背景,采用现场监测及FLAC2D数值模拟相结合的方法,对软土的蠕变-固结变形规律进行了研究.给出了路基变形现场监测方案,进行了软土路基变形平面FLAC2D模拟计算.结果表明,粉喷水泥搅拌桩使软土路基沉降和水平位移明显减小,地基稳定性增强,适宜加固饱和软粘土地基,尤其适合于桥头有相对硬层作为持力层的地段.FLAC2D计算结果总体上能反映实测的路基变形发展趋势,计算结果与现场监测结果基本一致.粘塑性蠕变本构模型可用于软土路基沉降预测预报,对软土路基沉降控制有一定参考价值.     

混凝土结构三维徐变的有限元计算方法

由于传统的杆系有限元程序和公式解法不能精确考虑和计算混凝土结构的三维徐变和局部效应,因此提出了一种混凝土结构三维徐变的有限元计算方法.首先说明了三维徐变的计算原理,并对有限元计算过程中的主要模块进行了阐述.在此基础上,对一个钢筋混凝土柱算例模型进行计算,并与Dischinger公式算法进行对比;钢筋及混凝土应力、模型变形等与公式解法相差在5%以内.同时,采用该方法实现了对箍筋影响及结构局部应力分布的时变分析.最后,为分析剪切应力对徐变变形的影响,对一预应力钢筋混凝土梁进行了三维徐变计算,计算结果与试验值吻合良好.     

一种用于力觉再现的柔性体变形仿真弹簧-质点模型

提出一种新型的在虚拟现实中可实现的弹簧-质点力/变形模型.它按质点连接顺序划分层次,以受力网格为第1层,构建类似同心环状的弹簧-质点系统.施力刚体以点接触的方式与柔性体进行力交互作用.运用虚功原理,结合施力刚体与受力柔性体组成的系统中虚拟力和质点位移的关系,区别于以往对局部变形的研究,对柔性体进行全局变形分析.柔性体变形是整个柔性体表面质点在力平衡条件下位移变化累加的结果.利用DELTA 手控器对柔性体的接触变形以及实时虚拟力反馈进行仿真,实验表明所提出的方法适用于柔性体的力反馈计算,满足精细作业对虚拟现实系统的要求.     

基于同心拱模型的桩承式加筋路堤简化分析方法

为准确、便捷地分析桩承式加筋路堤中加筋体的受力和变形特性,提出了一种正方形和正三角布桩形式下的三维简化分析方法.首先考虑加筋体的空间变形形态,假设内部区域和条带区域加筋体的变形曲面分别为旋转抛物面和抛物柱面;然后根据同心拱模型基本原理,推导出作用在加筋体上方荷载的简化表达式;最后通过求解加筋体在三维空间内竖向力的平衡方程,得出加筋体的最大竖向变形和最大拉力、桩顶平均应力、桩间土平均应力以及荷载传递效率.利用所提方法对2个工程案例进行计算,并将计算值与实测值进行对比分析.结果 表明,应用该简化分析方法所得的计算值与实测数据吻合良好,荷载传递效率的最大计算误差约为6％,从而验证了该方法的有效性.     

固结试验及其相关问题的讨论

固结系数是岩土工程中较常采用的计算参数之一,大量的实际工程计算与监测结果表明,试验得到的固结系数偏小．为了探讨固结试验过程的内在特征,将常规固结试验仪器进行了改进,使其能够进行土样底部的孔压测定．经过100kPa,200kPa,400kPa3个不同固结压力下的固结试验,分析了试样底部的孔压上升规律与太沙基固结理论差异的原因;通过减小土样与仪器侧壁摩擦的对比试验,使上述差异得到一定的改善;又通过全自动应力路径三轴试验,分析了其他因素对固结试验的影响．     

黄土标贯击数与物理力学参数相关性及微观机制分析

为了补充西安市黄土塬区利用标贯击数预测土的物理力学参数的方法,以西安市长安区黄土塬地基土为例,通过现场标贯试验和室内土工试验,对地基土的标贯击数值与物理力学参数进行了一元和多元相关性分析,给出了拟合关系式及其相关系数;并利用电镜扫描及PCAS图像处理技术,从黄土微观结构角度对研究结果做了进一步分析。结果表明：黄土塬地基土的含水率、干密度、孔隙比、液限、黏聚力、内摩擦角、压缩系数均与标贯击数N有很好的线性相关性,地基土的湿陷系数与标贯击数N的线性相关性良好,可用N值对地基土的物理力学参数进行预测。研究成果可为西安黄土塬区岩土工程勘察提供参考。     

重力式平台地基的模型律

土的非线性特性以及重力应力，目前只能在离心模型试验中按模型比模拟，而土 工常规模型试验仅限于研究地基和土工建筑物变形与破坏的机理及其相应的参数。鉴 于这种局限性，本文基于相似原理、伯金汉定律和土的特性，克服了模拟土非线性性 态及重力应力的困难，推导出适用于基础表层滑移和动态反应问题的土工常规模型试 验的模型律，以预测原型的情况，扩大了土工常规模型试验的实用性．     

基于区间分析的岩土结构非概率可靠性分析

根据岩土参数的区间性特点,引入区间分析方法,把岩土力学参数以及由此得到的响应量当作区间变量,建立基于区间分析的岩土结构稳定非概率可靠性分析模型.针对区间四则运算方法当输入变量的个数较多或输入变量的区间较宽时,常常会过宽地估算响应量变化区间,引入改进区间截断法对其进行求解,解决了区间运算结果扩张问题,在此基础上采用优化法解决了非概率可靠性指标的求解.将该方法应用于工程实例,分析结果表明了该方法的可行性.     

考虑土体软化的隧道盾构掘进界面稳定性分析

岩土工程中的许多土体有应变软化行为,这种软化行为能导致应变局部化,进而对土体的稳定性有重要影响．首先研究饱和砂土的排水平面应变压缩试验的剪切带的形成,进行数值分析,预测了实验现象．然后,考虑土体应变软化盾构掘进面失稳的影响,对深埋隧道的盾构掘进进行三维数值分析,对比分析渗流条件下应变硬化模型和应变软化模型以及应变软化条件下考虑渗流与未考虑渗流模型之间的区别．分析表明,土体应变软化更容易导致盾构掘进界面失稳,使得开挖面的极限支护压力和地表沉降增大、塑性区扩展比没有应变软化的土体更大．探讨了诸如内摩擦角、黏聚力等土质应变软化参数的变化对盾构掘进界面稳定性的影响,发现内摩擦角软化的影响较大,黏聚力次之．最后,对天津地铁9号线的一段盾构掘进进行了模拟,其结果与工程实测数据相吻合．     

基于分形理论的雷电冲击土体等离子体通道发展研究

等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。     

21世纪我国岩土工程的研究热点分析

21世纪将是岩土工程科学发展的关键时期,笔者认为在环境岩土工程、地下空间的开发与综合利用、岩土工程安全评价与测试技术、计算机分析、土体本构模型研究、工程可靠度分析、土工合成材料研究、地基处理新技术与复合地基研究、动荷载作用下地基性状研究等九个方面应该是广大岩土工程师给予重视的研究领域。     

季冻区路基填料基质吸力及平衡湿度研究

土水特征曲线(SWCC)的测定是岩土工程中的渗流分析和土壤的平衡状态下湿度（含水率）预估的重要环节,也是岩土数值模拟分析的关键性输入。本研究考虑季冻区的气候状况,对0,1,3,5次冻融循环后的油页岩废渣粉煤灰改良土路基填料（MC）及粉质黏土（SC）进行了不同含水率下的基质吸力测量,对冻融前后两种填料的SWCC进行了系统分析和比较,并对两种填料在吉林地区平衡湿度范围提出预测,可为实际工程提供参考。     

群桩基础中土工参数相关范围的分析

在群桩基础的可靠度分析中,随机场理论是考虑土工参数空间变异性的重要方法。本文采用相关函数法和变异函数法计算土层的相关范围,取其平均值,可以减小由计算方法的不确定性产生的误差。并根据实测资料为例,说明了土层相关范围经验值的具体确定。计算结果表明:采用取均值的方法对随机场模型中的相关范围进行研究,技术上真实可靠,选定的方法精度高,人为因素影响小,计算简便。     

天然沉积连云港软黏土的屈服特性

为了研究天然沉积结构性软黏土的屈服特性,采用大直径PVC管取样器获取连云港地区地表下2.5 m处的不扰动样,进行一维固结和应力路径三轴试验.一维固结试验结果表明, 天然沉积连云港软黏土具有较强的结构性. GDS三轴的不同应力路径试验结果表明,无论以体积变形还是剪切变形为主的应力路径下,连云港软黏土的应力应变曲线都有明显的屈服特征.根据试验各应力路径得到的屈服点,可以得到连云港软黏土的初始屈服轨迹大致呈倾斜的椭圆形状,与Nakano等人模型的屈服面比较吻合.沿各应力路径屈服后塑性应变方向与该模型屈服面法线方向的夹角在-22°～33°范围之内变化,表明屈服后塑性流动方向可简单采用相关联流动法则来描述.