移动荷载作用下结构弹塑性安定分析方法及其应用研究

为了研究移动荷载作用下结构的安定性问题,以Melan静力型安定定理为基础,通过构造满足静力平衡条件的最佳残余应力场,并求解移动荷载作用下结构中的真实弹性应力场,发展了一种弹塑性安定性计算方法.该方法摆脱了传统安定性分析方法中的数学规划运算,解决了计算中维数障碍的问题.通过与前人研究结果对比,说明本方法的正确性.基于此方法,研究了列车荷载直接作用下路基的静力安定极限的第一类上限kI和静力安定极限kSD,进行轮载间距L和铁轨间距B对路基安定极限的敏感性分析,发现当轮载间距L和铁轨间距B大于等于10a时,轮载间距L和铁轨间距B对路基安定极限不再产生影响;通过分析材料泊松比v和内摩擦角φ对安定极限的影响,表明安定极限随着路基泊松比的增大略有减小,但随着内摩擦角的增大而有明显增加;并提出了一种基于安定极限荷载包络图的路基安定性评价方法和设计方法,据此可对铁路路基进行设计指导和安全性评价.     

基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元

基于室内Trapdoor模型试验，采用MatDEM离散元软件将双向土工格栅二维化，从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率，减少土体表面的差异沉降，且土工布比土工格栅更能保持土体内部土拱结构的稳定；采用土工格栅加筋时，拱脚处为受力薄弱点，易发生土体垮塌，对土拱结构的稳定性造成影响；随着活动门的下移，加筋层以上土体内形成半圆形的土拱结构，土拱效应和拉膜效应共同工作。为衡量拉膜效应对荷载转移的贡献情况，定义了拉膜效应贡献率，最终状态时土工格栅和土工布的拉膜效应贡献率分别为40.78%和30.32%,说明加筋情况下土拱效应在荷载转移中发挥主要作用，加筋体为土工格栅时，拉膜效应转移的荷载占比更大。