复合地基沉降计算新方法-桩体沉降法

通过模型试验和数值模拟对复合地基进行研究,提出了桩体沉降法计算复合地基沉降的新方法.根据对不同参数(桩长、桩径、桩体模量、褥垫层厚度、褥垫层模量、加固区土体模量、下卧层土体模量)的复合地基的分析,提出了桩体沉降法的两个重要参数:桩顶应力比和桩端应力比,并推导其经验公式.通过与工程实测对比分析表明,采用桩体沉降法计算的沉降量与实测数据相吻合,可以认为是工程设计的一种可靠方法.     

CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

基于FDM-PFM耦合方法的刚性桩复合地基性能

为揭示褥垫层颗粒材料的力学本质,深入研究其对刚性桩复合地基性能的影响,开发了有限差分-颗粒流(FDM-PFM)耦合方法,建立了刚性桩复合地基静载试验耦合模型;将耦合模型计算结果与某高层建筑结构现场静载试验结果进行了对比,吻合良好,证明该耦合方法有效,材料宏观、细观参数取值正确.并进一步模拟分析了不同褥垫层材料对刚性桩复合地基性能的影响,结果表明:随褥垫层刚度增大,沉降减小,桩土应力比增大,桩顶对褥垫层刺入量减小;不同褥垫层材料桩顶负摩阻区范围为中粗砂0.30L、碎石0.25 L、级配砂石0.20 L(L为桩长);随褥垫层刚度增大,负摩阻力减小,桩身轴力则增大.     

埕岛粉喷桩复合地基应力比试验

桩土应力比是反映桩体和桩间土协同工作的重要指标,也是复合地基承载力和沉降计算的重要参数,与地基土的物理力学性质密切相关,影响因素复杂。结合某大型工程,首次对埕岛软土上粉喷桩复合地基进行大型应力比试验,得到埕岛粉喷桩复合地基应力比随荷载、时间、褥垫层厚度、褥垫层刚度的变化规律,并进行有限元分析,对两种结果进行对比。结果表明:粉喷桩复合地基桩土应力比值没有时间效应;粉喷桩复合地基桩土应力比与褥垫层厚度负相关,一定厚度褥垫层可协调桩土工作,宜试验确定最佳厚度范围;应力比与褥垫层弹性模量正相关,模量达到某一值时桩土应力比不再变化,应根据桩体材料选用适当弹性模量褥垫材料;该地区粉喷桩复合地基桩土应力比主要分布在6.5～9.0。     

褥垫层对CFG桩复合地基承载力影响分析

褥垫层技术一直是复合地基的核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。本文针对CFG桩复合地基，利用有限差分分析软件FLAC3D建立三维弹塑性模型，从褥垫层厚度和褥垫层刚度两个角度，分析褥垫层对CFG桩复合地基桩土应力的调节作用。为CFG桩复合地基的设计和施工提供了合理的参考依据。     

灰土褥垫层工作性能的数值模拟

结合CFG桩复合地基研究状况,利用ANSYS有限元程序,以数值分析的方法建立了CFG桩复合地基的整体弹塑性模型,分析了灰土褥垫层粘聚力和内摩擦角两个因素的变化对复合地基工作性能所产生的影响,得出:桩身应力沿深度变化的一个重要特征是其最大应力点不在桩顶,而是在桩顶下的某一深度处;随着灰土褥垫层粘聚力、内摩擦角、变形模量的增加,CFG桩复合地基的桩顶沉降量、桩顶应力值以及桩土应力比均增加,桩顶刺入量减小。     

橡胶轮胎散体桩群桩复合地基有限元分析

目的分析橡胶轮胎散体材料桩(RGP)群桩的承载性能,为橡胶轮胎散体桩复合地基的实际应用提供设计参数.方法通过ABAQUS有限元软件建立桩土三维有限元模型,研究不同桩长、桩径、桩间距及褥垫层厚度等对橡胶轮胎散体桩群桩承载性能的影响,得到载荷-位移、桩身应力等关系曲线.结果 RGP桩复合地基的沉降随桩长的增加而减小,但存在有效桩长.随着桩间距的增加,RGP桩复合地基的承载力、桩顶应力和桩身最大应力增加,桩土应力比先增大后减小.随着桩径的增加和褥垫层厚度的增加,RGP桩复合地基的承载力均呈增加趋势,桩土应力比减小.桩径的增加在提高复合地基置换率的同时也使得橡胶轮胎的环箍能力降低,所以RGP桩复合地基设计时应综合考虑桩土承载能力和橡胶轮胎的环箍作用.结论合理调节桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度等参数会促进桩土协同作用的发挥,进而改善RGP桩复合地基的承载能力.     

基于DUNCAN-CHANG模型的刚性桩复合地基沉降变形分析

为研究影响刚性桩复合地基沉降的影响因素,对刚性桩复合地基进行室内压缩试验,基于DUNCAN-CHANG模型利用有限元软件对不同桩长、不同桩径、不同褥垫层厚度和不同桩数(相同置换率)等影响刚性桩复合地基沉降的主要影响因素进行数值模拟.结果表明:随着桩长和桩径的增加,刚性桩复合地基沉降减小,控制桩长比控制桩径对刚性桩复合地基沉降影响效果更加显著,桩侧正负摩阻力的分界点大致在0.4～0.6倍桩长范围内变化,桩土应力比则是在15～17之间变化;当褥垫层厚度较小时,对桩侧摩阻力和桩土之间的受力调节效果不明显,而褥垫层厚度较大时,造成的总体沉降增大,在实际工程中应对褥垫层厚度进行合理设计,建议采用30～50cm.     

CFG桩复合地基褥垫层作用效应分析

褥垫层的设置是CFG桩复合地基的重要技术之一,影响着CFG桩复合地基的众多特性.该文通过运用ANSYS有限元数值模拟方法,分析了竖向荷载作用于单桩时,褥垫层厚度和弹性模量对CFG桩复合地基性能的影响,结果表明选择适宜的褥垫层材料和厚度对提高CFG桩复合地基承载性能具有重要意义.     

刚性桩复合地基的变形计算及研究

分析了复合地基变形计算的两条路径和垫层压缩模量随荷载水平的变化,计算桩顶应力和桩顶应力变化范围,对刚性桩复合地基的变形进行控制,得出结论:褥垫层的压缩量会成为复合地基变形量的主要部分,其厚度不应与桩径挂钩,褥垫层厚度越薄,越能减少地基的不均匀变形。     

三维流固两相流的颗粒群轨道柔性模型

为解决工程应用中三维流固两相流动力学建模的难题，提出了基于离散单元法(DEM)的颗粒群轨道柔性模型．即在Euler坐标系中表达流体连续相，在Lagrangian坐标系中运用DEM表达颗粒离散相，从而简单且有效地解决了三维流固两相流中颗粒相和流体相间的双向耦合和求解问题，同时以三维管道中气固两相流的建模和典型实例，可视化地说明了该方法的有效性．     

夯实水泥土桩复合地基中桩-土-垫层共同作用机理

基于剪切位移法,引入Mylonakis&Gazetas桩-土相互作用及温克尔地基模型,导出复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数计算式;在此基础上,考虑垫层的影响,提出路堤荷载作用下桩-土-垫层共同作用分析的新方法,并利用Matlab软件编制相应的计算程序。以夯实水泥土桩复合地基为例,进行路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基的室内模型试验,探讨垫层模量及厚度对桩与土差异沉降的影响。研究结果表明:在路堤荷载作用下,设置合适的柔性垫层,能有效增加桩体承担荷载的比例,发挥桩的承载能力,减少桩与桩间土之间的差异沉降及复合地基的沉降,改善复合地基的工作性状。     

离散元-有限差分耦合法在铁路有砟道床研究中的应用

将离散元-有限差分耦合算法引入铁路有砟道床结构的力学分析中.通过激光扫描法建立了基于真实道砟颗粒外形的离散单元数值模型,以此对由碎石道砟所组成的散体道床进行精细化模拟;采用有限差分法对连续介质的轨枕及轨下路基基础进行仿真.通过在层间结构边界处设置虚拟耦合过渡层,并将力和位移作为媒介物理量于一个时间步内在两种程序之间进行交互迭代的方式实现了两种数值分析方法的动态耦合.在此基础上建立了轨枕-散体道床-路基的离散元-有限差分耦合数值模型.并通过现场实测结果验证了模型的正确性.     

基于元／网格动量传递的离散元与有限元耦合的时空多尺度算法

建立了时间多尺度与空间多尺度兼顾的离散元与有限元耦合的时空多尺度计算模型,并推导了基于元/网格动量传递的力学和动力学参变量的过渡算法,实现了离散元与有限元耦合过渡区内参变量信息的合理交换,从理论上解决了时空多尺度计算中离散元区域与有限元区域之间物理和力学特征的光滑过渡问题.通过弹性应力波在细长杆中传播的算例,验证了该时空多尺度数值计算方法具有较高的准确性和计算效率.     

变刚度刚性桩复合地基上筏板基础的计算方法

建立了变刚度刚性桩复合地基的桩-土体系近似分析模型,并采用无单元法模拟筏板,有限元方法模拟褥垫层,将三者耦合建立了刚性桩复合地基筏板基础的一种计算方法.根据大比尺模型实验的结果,对该方法的合理性和可行性进行了论证.     

DEM最优线性生成技术——MADEM

讨论了DEM生成方法和高精度、高保真问题.指出评价生成方法的误差必须顾及内插模型的截断误差,并把它作为主要部分;给出了新型的地图代数DEM生成方法--MADEM(map algebra DEM),它是定义在最速下降线水平投影上的线性插值方法,通过赋值点线间的加权Voronoi的递归内插过程实现.它在同样条件下,具有远高于Delaunay构网下三角形上的线性插值方法精度,并具有高保真特性.分析和实例比较表明它是目前DEM最优的线性内插方法.     

打桩锤击解析模型及垫层材料参数的优化

针对桩锤、桩帽、锤垫、桩垫组成的锤击系统 ,提出一种新的解析模型 .该模型分别用不同的集中质量块表示桩锤、桩帽 ,用一并联的弹簧、阻尼器表示锤垫 ,用一弹簧表示桩垫 ,同时用一阻尼器表示桩 ,建立平衡方程 ,利用拉普拉斯变换推导出锤击力的解析解 .根据锤击力的解析解 ,采用优化设计技术 ,调整参数 ,使桩顶锤击力的解析解与实测桩顶应力波的差值最小 ,得出合理的垫层材料的参数 ,供工程实践参考 .     

基于MBD和DEM耦合的新型CAE软件

针对播种机工作过程分析和优化设计中存在的问题, 提出一种将多刚体动力学（multiple rigid body dynamics, MBD）与离散元法（discrete element method, DEM）耦合的方法, 通过将自主研发的多刚体动力学计算仿真软件与离散元法分析软件进行集成, 研发出一种新型CAE软件〖CD2〗AgriCAE（agricultural computer aid engineering）, 介绍了该软件的实现方法, 并通过实例验证了AgriCAE软件的可行性和有效性.      

数字高程模型(DEM)的建立及应用——以新疆师范大学为例

数字高程模型的是"数字地球"概念中的核心技术.数字高程模型具有运用多样性的特点,在实际生活有广泛的应用性。文章中提出用地理信息系统3D功能和数字高程模型形成的线性模式与计量地理学的相关知识形成数字高程模型的方法,并以新疆师范大学为例介绍数字高程模型的应用性并在DEM上建立新疆师范大学可视三维模型.