黄土中联合板索基础的抗拔承载力变化规律及其影响因素

 假设黄土为符合Mohr-Coulomb 屈服准则的理想弹塑性材料且锚板为刚性体, 采用有限差分模拟软件FLAC^3D建立三维数值模型, 利用接触面单元分析联合板索基础锚板上拔过程中黄土变形破坏机理, 研究了锚板抗拔承载力的变化规律及其影响因素。结果表明, 锚板的抗拔承载力随着锚板埋置深度的增加呈现近似线性增大, 但当埋深超过临界深度时锚板抗拔承载力趋于定值;增大锚板面积能够提高总承载力, 但单位面积承载力会下降;相同面积条件下, 圆形锚板抗拔承载力最大, 方形锚板次之, 矩形锚板抗拔承载力随着长宽比的增大而逐渐减小;锚板抗拔承载力随土体抗剪强度的增大而增大, 提升地基土体的抗剪强度指标(特别是黏聚力), 能够有效提高联合板索基础的抗拔承载力。     

砂土中水平锚板抗拔特性试验研究

运用改装的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔特性进行系统的试验研究。分析不同砂土密实度条件下锚板抗拔力和位移的关系曲线特征,研究不同埋深比下抗拔力、破坏系数和破坏位移的变化规律,并根据破坏力与破坏位移随埋深比的变化趋势得到不同密实状态下的临界埋深比。研究结果表明:砂土密实度对锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,并显著减小锚板的位移变形;增加锚板的埋置深度同样可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深比的限制,临界埋深比随密度增加有增大的趋势。以上试验结果可为建立锚板上拔预测模型提供参考依据。     

均质黏土中平板锚抗拔承载力研究

采用Abaqus软件中CEL技术对平板锚在均质黏土中的抗拔特性进行大变形有限元分析(LDFE).通过比较大变形有限元分析(LDFE)结果与离心机试验数据、解析解和数值计算结果,发现具有良好的一致性.通过研究不同参数下平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力,分析平板锚埋置深度,长宽比和土体刚度的影响.分析平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力可以发现:1)平板锚的抗拔承载力会随着埋置深度的增加而增加,并在达到临界深度之后保持稳定;2)平板锚的抗拔承载力随土体刚度的增加而增大,随着长宽比的增加而减小;3)当平板锚预埋深度达到一定深度时,可以观察到合理的土体流动破坏机理,相应的拔出承载力趋于稳定.     

非线性破坏准则下法向受力条形浅锚抗拔力上限计算方法

在上限定理、相关联流动法则基础上,根据非线性破坏准则对法向受力条形浅锚极限抗拔力上限进行计算,其方法是:通过"切线法"引进变量,把锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限抗拔力的目标函数与约束条件;基于MATLAB软件平台,利用"序列二次规划算法"对该问题进行优化求解.计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,计算结果与实际结果相符;非线性参数对锚板的极限抗拔力有重要影响,对非线性岩土体进行线性简化不利于正确评价抗拔基础的承载性能,恰当引入岩土体破坏准则的非线性更加符合工程实际;提高岩土抗剪强度,加大锚板埋深,提高锚板板面粗糙度和锚板倾斜埋置均有利于提高法向受力浅埋条锚基础抗拔承载力.     

浅埋圆形基础竖向地基承载力极限分析上限解

圆形基础是一种应用广泛的基础形式,而目前基础承载力研究主要集中在条形基础上,对圆形基础研究较少.针对现有圆形基础承载力求解方法中存在的问题,构建了多块体离散破坏模式,同时考虑土体自重、黏聚力及边载因素,求得竖向极限承载力的上限解表达式,并编制了最优化计算程序.将计算结果与已有的滑移线解、上限解、Hansen解以及工程实测资料进行广泛比较,证明该处计算浅埋圆形基础承载力的方法是更加准确合理的.然后根据计算结果分析了圆形基础地基滑裂面特性,发现由于同时考虑了土体重度,计算得到的地基滑裂面范围小于经典的对数螺旋滑裂面,滑裂面范围随内摩擦角的增大而增大,随重度增加而减小,随基础埋深的增大而增大.     

基于Meyerhof理论的临坡地基极限承载力简化分析方法

针对现有临坡地基承载力研究方法中采用竖向均布作用力代替基础埋深影响而不能充分考虑埋深内土体抗剪强度贡献的问题,引入Meyerhof理论.首先,基于临坡条形基础地基的工程特点,通过研究其破坏机理,构建出考虑临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用的单侧滑移破坏模式.然后,在此破坏模式研究基础上,基于Meyerhof理论求解基础埋深内土体抗剪强度影响作用的思路,通过引入刚体极限平衡分析方法,导出了能够反映临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用、基础距坡顶距离、基础两侧埋置深度不同以及基础两侧侧壁与土体摩擦作用影响的临坡条形基础地基极限承载力简化计算公式,较已有研究成果计算方法更简便,更具工程适用性.最后,通过工程实例计算分析并与现有研究分析方法对比分析,表明了本研究方法的可行性与合理性.     

斜坡地形输电线路原状土基础抗拔的稳定性

采用剪切法及滑移线场理论,假定斜坡地形条件下掏挖原状土基础土体破裂面为对数螺旋面,推导出在斜坡地形条件下土体极限抗拔承载力简化计算公式.与现有的平地条件下基础抗拔力的研究成果对比,分析证明简化公式的合理性.运用简化理论公式分析,定义土体破裂面扩展影响系数,得知随着斜坡倾角β的增加,基础两侧土体的抗拔承载力降低,高坡侧土体破裂面向桩身方向移动,低坡侧土体破裂面向桩身外侧移动.随着基础埋深的增加,抗拔承载力显著提高,基础两侧土抗力的不均衡性并没有显著改善.倾角β在0°~20°时,基础两侧土抗力均衡性较好.     

不排水条件下坡上条形基础的承载力

【目的】对不排水条件下坡上条形基础的极限承载力进行研究,分析承载力系数的变化规律,以及土体归一化强度、边坡坡角、基础距坡顶的相对距离等参数对承载力系数的影响。【方法】采用数值模拟和理论分析相结合的方法。【结果】土体归一化强度对坡上基础的破坏模式有直接影响,当归一化强度小于某临界值时,不建议在坡上修建建筑物。研究还发现,坡上基础的承载力受土体和边坡等多种因素的影响,很难从结果中直接整理得到承载力的计算公式。为了得到坡上条形基础承载力的理论解,引入了极限分析的上限解,推导出坡上条形基础承载力系数的计算公式,并对公式进行了合理的简化。将不同参数组合下的数值模拟结果同公式计算结果进行了对比,结果表明,大部分误差在6%以内,尤其是当土体强度较高时,误差较小。【结论】所模拟公式计算结果的准确性较高且使用方便,可用于计算不排水条件下坡上条形基础的承载力。     

斜坡桩基上拔极限承载力数值模拟研究

利用有限差分软件FLAC3D,开展了斜坡桩基上拔极限承载力研究。分析了斜坡桩基上拔极限承载力的变化规律及其影响因素;并与平地桩基进行对比。分析了斜坡的存在对承载力的影响,给出了斜坡影响度的概念。研究表明:影响度大小呈现一定规律:随临坡距的增加呈现减小趋势;随坡度的增大呈现增大趋势,随桩长的增大呈现先增大后减小的趋势。实际工况中可以通过增大桩长、增大临坡距、减小坡度来提高斜坡上桩基的上拔承载力。当临坡距大于2倍桩径或边坡坡度小于1∶1.5时,再通过增大临坡距或减小坡度来提高斜坡桩基的上拔承载力效果并不显著。     

山区风电临坡圆形基础倾覆失稳对坡体变形的影响

山区风电塔架均修建于山区丘陵坡顶。若风电基础倾覆失稳,将对边坡稳定性造成影响。通过数值模拟方法,研究了临坡圆形基础倾覆失稳引起的边坡土体变形,讨论了基础直径、边坡角对坡体变形的影响。结果表明：坡面隆起随基础直径增大使坡面隆起量增大,随临坡距增大而减小,临坡距e/D=3（e为基础边缘距离边坡距离,D为基础直径）较e/D=5时最大隆起值增大了143%。此外,边坡角增大不仅使坡面隆起增加,而且边坡土体变形范围增大。讨论了基础转动点与基础临坡距离之间的关系,发现圆形基础的转动点位置随临坡距增加呈先上升后下降的趋势。     

钢管插入式基础抗拔承载性能数值模拟

为研究输电线路杆塔三角锚固盘钢管插入式基础在承受上拔荷载时锚固盘的受力性能,使用有限元分析软件对钢管插入式基础进行数值模拟分析,研究锚固件尺寸、混凝土强度、钢管截面和混凝土柱截面对试件抗拔承载性能的影响。结果表明：使用三角锚固盘能够改善锚固盘与钢管焊接部分的应力集中情况,显著提升钢管插入式基础的抗拔承载能力,且混凝土强度越高优势越明显;在一定范围内增加锚固盘尺寸可以提高基础抗拔承载力,提高初始刚度和延性系数,超出范围则影响不明显,最佳的锚固盘尺寸由基础混凝土强度决定;增加混凝土强度、钢管截面尺寸和混凝土柱截面尺寸都可以提高基础的抗拔承载力和初始刚度,延性系数则随混凝土强度的提高先减小后增大,随钢管截面尺寸的提高而减小。     

临坡双层粘土地基极限承载力的上限分析

在现有研究基础上,结合临坡条形基础双层粘土地基临近边坡的非对称性特征和层状地基特征,构建出临坡条形基础双层粘土地基的多滑块组合单侧滑移破坏模式;根据速度相容关系和速度三角形闭合条件,确定出多滑块离散模式相对应的机动允许速度场;引入上限极限分析理论,导出临坡条形基础双层粘土地基极限承载力计算模型,在此模型上采用序列二次规划算法进行优化求解,建立了临坡条形基础双层粘土地基极限承载力确定方法.利用Matlab的符号运算功能和优化函数编程计算进行实例分析,并与有限元数值计算结果进行对比分析,表明了本文研究方法的可行性与合理性.     

地锚的设计计算与施工方法

在不具备放坡条件且地下水较高的深基坑中,地连墙锚杆外加地锚支护,具有极其复杂抗拔承载机理及极限抗拔承载力。锚杆挡墙中的地锚能提供足够的抗滑力,且能提高潜在滑移面上的抗剪强度,有效地阻止坡体滑移,应用于深基坑、公路高边坡等工程。具体操作有：测量定位、成孔、投放地锚杆体、下瓜米石、注浆、锚头安装等步骤。     

梁侧锚固钢板法加固混凝土梁的非线性有限元分析

以4根梁侧锚固钢板加固混凝土梁(BSP梁)受剪性能试验研究为基础,基于弹塑性有限元软件OpenSees,建立了BSP梁的非线性有限元模型,模拟了构件加载全过程和受剪破坏时的受力性能.模型中考虑了材料的非线性、钢板和混凝土梁交界面上滑移等.计算结果与试验结果吻合良好.并对影响BSP梁性能的主要参数进行分析,包括锚栓行数、纵向锚固间距、钢板高度、钢板厚度、钢板屈服强度、锚栓直径及混凝土强度等,得出了各参数对BSP梁受剪承载力和纵横向滑移的影响规律,为BSP法加固设计提供了依据.     

确定循环荷载作用下吸力锚承载力的塑性上限法

塑性上限分析法是计算静荷载作用下吸力锚极限承载力的一种方法,依据塑性上限分析原理,为了计算静荷载与循环荷载共同作用下吸力锚的承载力,建议了一种基于塑性上限分析理论计算静荷载和循环荷载共同作用下软黏土中张紧式吸力锚循环承载力的方法.该方法首先假定在静荷载作用下吸力锚的破坏模式,并依据静力平衡原理计算静荷载在土体中产生的平均剪应力,然后依据循环强度与土体平均剪应力和循环破坏次数的相互关系确定相应的循环强度,将循环荷载对土体的作用转化成土体强度的变化,再假定吸力锚在循环荷载下的破坏模式与静荷载作用下其破坏模式一致,并依照塑性上限分析原理和土体的循环强度计算强度变化后的承载力.为了验证该方法的合理性,进行了1g条件下的吸力锚模型试验,并应用该方法对模型试验结果进行了预测,预测结果与试验结果吻合较好.     

混凝土独立基础底板抗拔承载性能试验

对16个不同宽高比、不同斜边坡度的混凝土独立基础底板进行了上拔试验,研究了此类基础底板的破坏模式与抗拔承载性能.基于试验结果,对比分析了斜边坡度与宽高比因素对底板抗拔承载力的影响.试验结果表明,在宽高比、底板尺寸、截面配筋均相同的情况下,抗拔承载力随斜边坡度的增大而明显降低;在斜边坡度、基础底板尺寸相同的情况下,随着宽高比的增大,抗拔承载力也逐渐降低.研究结果可为混凝土独立基础底板抗拔承载设计方法的提出提供试验基础.     

装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

装配式钢牛腿,因其结构简单、安装方便、使用安全得到广泛肯定.针对一种新型装配式钢牛腿开展研究.考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验.测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系.结果 表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征.牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度.从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中.连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大地提高节点的承载能力.钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大.节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差.     

基于模型试验的齿坎型重力锚抗滑机制

为了探究齿坎型重力式锚碇的承载特性与抗滑机制,依托贵州省牂牁江特大桥纳雍岸重力式锚碇工程,开展了相同试验条件下平底锚碇1/4埋深、齿坎锚碇1/4埋深、平底锚碇半埋深及齿坎锚碇半埋深四种工况的室内物理模型试验,并对各工况锚碇位移-荷载曲线、锚碇-地基接触应力、地基应变及地基宏观变形破坏特征进行分析。结果表明：四种工况锚碇模型的极限承载力分别为3P（平底1/4埋深）、4P（齿坎1/4埋深）、7P（平底半埋深）和8P（齿坎半埋深）;同种型式锚碇模型增大埋深可以显著提升锚碇的承载能力,同等埋深条件下齿坎型重力式锚碇承载性能要优于平底重力式锚碇;齿坎构造能够充分调动地基联合承载;基于地基的宏观变形破坏特征将其变形破坏过程划分为无裂隙、裂隙初现、裂隙发展以及破坏四个阶段;对齿坎型重力式锚碇承力过程进行了力学分析,得出齿坎构造力学特性较好,对限制锚碇变位和提高锚碇承载能力作用明显。