用初始函数法计算多层地基的位移和应力

本文应用Fourier积分变换,求出单层横观各向同性弹性地基位移和应力的初始函数解答。然后,利用矩阵递推方法,求出多层横观各向同性地基在表面荷载作用下位移和应力的一般表达式。根据导出的公式编制了微型计算机程序。文中的算例与其它方法结果比较说明了本方法的正确性。     

内部作用集中力双层地基位移和应力场

利用Muki提出的半无限弹性体的基本解，根据土层表面的边界条件和各土层分界处的应力和位移连续条件，并进行相应的Hankel数值逆变换，得到内部作用在任意轴对称荷载的两层地基的位移和应力计算公式.通过改变参数进行了大量的数值计算.数值计算结果表明，本文研究结果与以往文献中的研究结果一致.这说明本文的公式推导和程序实现都是正确和可靠的.上述研究结果对实际工程具有重要的意义，可以应用于层状地基的桩基沉降计算.     

弹性地基上正交各向异性板的低速冲击响应

为了研究弹性地基上钢筋混凝土板在冲击荷载作用下的应力及位移特征,文中以弹性地基与正交各向异性板的接触作用为分析模型,采用显式有限元方法建立了弹性地基与四边自由的正交各向异性板冲击作用的分析模型,计算了弹性地基和正交各向异性弹性板的应力场及位移场。数值模拟结果表明:四边自由的正交各向异性板在冲击荷载作用下其底部受拉,顶部受压,其应力分布特征与薄板弯曲的应力分布特征相近,板中最大应力对称出现在距板底中央的1/3处;地基沉降主要出现在与板接触的有限区域内,且发生在距地基表面的0. 0～1. 2 m深度范围内。本文的计算结果可为评估弹性地基及正交各向异性板在冲击荷载作用下的安全性提供计算依据。     

弹性地基上复合路面的受力分析

为探讨水泥混凝土路面上覆沥青层复合结构(PCC-AC)的设计计算方法,通过建立层状弹性地基上多层复合路面的统一计算模型,采用弹性地基上的多层薄板理论,得出了分离式路面和结合式路面的求解方法.并应用该方法对圆形均布荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析,其混凝土板底弯沉值及应力值与ANSYS有限元分析结果及规范方法吻合较好,表明用该方法计算PCC-AC结构水泥混凝土板荷载应力具有足够精度.     

钢筋混凝土厚板的变形分析

本文用有限层法研究钢筋混凝土矩形厚板的变形规律.分析计算表明,当钢筋混凝土板的厚度较小时,用层状体系理论和有限层法计算应力、位移,都与薄板理论结果十分接近;当钢筋混凝土板厚度较大时,有限层法的计算结果,较薄板和中厚板理论的结果小,而与层状体系理论的相同.这说明对于弹性地基上的钢筋混凝土厚板,按薄板理论计算是偏于保守的.本文的方法对于弹性地基上钢筋混凝土薄、厚板计算通用,不受层数、层间接触条件、地基模型、荷载类型和位置的限制.     

水平向线荷载作用下土中应力

在MELAN积分的思想上,通过积分法详细完整推导了在水平向线荷载下、任意泊松比下的土中应力公式,通过比较发现,当线荷载作用在地基表面时,任意泊松比下的土中应力公式等同于泊松比为0.5时的应力表达式.同时,鉴于国内土力学教材中无此荷载下的应力泡图形,给出了应力泡的详细绘制方法,为工程中地基中的应力分布形式的判断提供方便.     

非均匀地基在矩形移动荷载作用下的动力响应

利用半解析法研究矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力响应问题.基于双向Fourier级数展开技术,建立矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力计算模型,其中考虑地基剪切模量为随深度任意变化的连续函数.经过理论推导,给出非均匀地基在矩形移动荷载作用下地基中位移级数形式的解析解答.通过数值算例分析并讨论地基非均匀参数、荷载移动速度以及地基表面的剪切模量等对地基力学响应的影响规律.从数值计算结果看,表面土体的剪切模量越大、非均匀程度越大、移动荷载速度越小,都会使土体中各点的竖向位移减小.     

弹性地基上长梁局部滑移的位移与应力分析

利用Green函数法求得半平面问题的位移,可以得到边界积分公式,利用该公式可以对于弹性地基与基础的相互作用进行分析。对长梁局部滑移在地基中引起的位移和应力进行了计算和分析,其计算结果与用Ansys软件算得的位移和应力值进行对比后表明是一致的。算例说明本结果用于弹性地基与基础的相互作用十分方便。     

水平集中荷载作用下两层弹性半空间的基本解

将Muki提出的半无限弹性体作用一水平荷载时的基本解应用于每一层,根据两层弹性半空间模型的自由边界条件和各层之间的位移和应力连续条件,利用Hankel变换推导出水平集中荷载作用下两层弹性半空间的基本解,得到了内部任意一点的位移场和应力场,从而为研究层状地基中水平受荷的单桩和群桩的工作性态提供了有力的工具.文中给出了数值计算实例,并将其与Mindlin解以及Davies&Banerjee的计算结果进行了比较.     

考虑土拱效应的高路堤桩土复合地基受力分析

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,综合考虑路堤填土的土拱效应和桩、土的荷载传递性状,采用假定的桩间土位移模式同时考虑桩土界面的相对滑移和同一深度处桩间土沉降的非同步性,基于典型单元体建立考虑路堤一桩土加固区一下卧层三者变形与应力协调的平衡方程,并求解获得表征桩土复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形解析公式.研究结果表明:由本文方法所得结果与工程实测结果较吻合,验证了本文方法的可行性.     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法

为了准确简便地预测路堤在荷载下发生的沉降变形,必须对桩基复合地基的桩土应力比进行合理正确的评价计算.针对高速公路地基处理中采用刚性桩复合地基的情况,假设路堤土中基底相对位移下土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,分析了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用.通过迭代计算求得路堤内等沉面高度与加固区中性点位置,得到戴帽刚性桩复合地基在路堤荷载下的简单桩土应力比计算公式.通过2个工程实例实测数据对提出的计算方法进行了合理性验证,分析结果表明该方法对于填土路堤高度大于2倍桩净间距的工况计算结果具有较高的精度.     

多层地基中桩的荷载传递分析

利用剪切位移法和传递矩阵法,根据分层分析原理,推导出了多层地基中桩的荷载传递矩阵,并在桩端应用双曲线荷载传递模型,模拟土的非线性变形特性,从而建立了可考虑土非线性影响的多层地基中桩荷载传递分析理论.该理论可用于计算多层地基中桩的沉降和极限承载力,也可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律.通过与现场实测结果对比可知,计算结果与实测所得到的p s结果非常吻合,计算所得到的桩身轴力和桩侧摩阻力沿深度的分布与土层分布的实际情况相符,也与用其他分析方法得到的结果一致.荷载传递分析理论比有限元方法简单,并具有较强的实用性.它不但可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律,也可用于分析嵌岩桩和扩底桩的荷载传递规律.     

太浦河泵站底板的温度应力

计算了完全粘合于刚性下卧层的中厚度地基上作用单位均布荷载时的沉降系数，研究了中厚度地基上基础梁的温度应力，计算了不同层厚比情况下各种柔度的基础梁在温度改变时所受的地基反力及梁的弯矩，并针对太浦河泵站工程将计算结果制成表格，便于设计时查用.     

刚性桩复合地基下卧层沉降计算

刚性桩复合地基工作过程中,桩体会向下卧层产生一定的刺入,从而使下卧层产生沉降差异.为了得到发生刺入的下卧层应力分布情况,取下卧层等效单元体进行分析.将内外土柱接触面分为破坏滑动段和弹性滑动段2部分.采用有效应力法计算接触面破坏滑动段摩阻力,并考虑侧向土压力变化的影响;在接触面弹性滑动段,假定摩阻力与相对位移为线弹性关系,利用荷载传递法进行计算,得到下卧层土体的竖向附加应力分布,给出了复合地基下卧层沉降计算公式.通过实例表明,该计算方法与现场实测结果吻合较好.     

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。     

刚性路面荷载应力的有限元分析(弹性半空间地基假定)

在简要介绍了位移模型有限元法计算刚性路面荷载应力的一般概念后,本文对于S.K.Wang与Y.K.Chueng最先提出的半空间地基假定下刚性路面荷载应力有限元分析中所采用的地基反力处理方法提出一些不同的看法。作者认为采用集中反力法不符合荷载移置的静力等效原则,并且地基反力的分块方法也不够妥当。木文提出以均布反力代替集中反力进行应力计算。通过计算结果的对比分析,证明均布反力法更为合理。此外,本文对于面积相等的圆形均布菏载与方形均布荷载的计算结果进行了比较,证明二者是等效的,可以相互置换。     

多层弹性体空间一般问题的解析解

本文利用广义柔度矩阵递推法,成功地导出了多层半无限弹性体空间一般问题,在任意荷载作用和两种层间接触条件下的通解.对于这个通解,不管弹性体的层数为多少,最后均不需再解任何联立方程.作为应用,文末计算了地基位移和应力问题实例.     

半空间地基与正交异性矩形中厚板相互作用解析解

将3个广义位移变量描述的正交各向异性矩形中厚板的控制方程,与基于弹性半空间地基受任意竖向荷载作用的位移积分解建立的板与地基变形协调方程相结合,用三角级数法,得出弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用的解析解.用该方法对算例进行计算,并将其数值结果与文献结果进行对比,发现吻合良好,说明了该方法的有效性.     

废弃橡胶轮胎构造地基有限元分析

目的分析废弃橡胶轮胎构造地基在上部荷载作用下的受力性能,探索地基加固新方法,解决废弃橡胶轮胎构造地基应力传递问题.方法通过ABAQUS有限元软件建立废弃橡胶轮胎构造地基三维模型,研究不同空间构造形式、不同橡胶轮胎直径及不同水平置换长度对废弃橡胶轮胎构造地基附加应力分布、承载性能和位移场的影响,得到附加应力、荷载-位移、侧向位移分布规律曲线.结果废弃橡胶轮胎构造地基的承载性能远优于天然地基;不同空间构造形式和不同水平置换长度对废弃橡胶轮胎构造地基的受力性能影响较大;不同橡胶轮胎直径对废弃橡胶轮胎构造地基的受力性能影响较小.结论由于废弃橡胶轮胎对地基土的环箍效应,废弃橡胶轮胎构造地基能将上部荷载传递下来的应力均匀地扩散在构造地基内部,从而提高地基承载性能.     

求解地基位移的影响函数法

本文利用圆心位移影响函数,提出弹性地基中圆形、环形、矩形面积上作用竖向均布荷载对地基位移的一般计算式.这些公式简单明了,便于数值计算,对时间和空间变量是否可分离不作任何限制,既可用于动力分析,又可用于静力分析等多种情况.大量数值计算比较表明,对于地基沉降计算,圆心位移影响函数法是一种简单有效和通用的方法,在许多情况下还可以求得问题的解析解.