对地下连续墙弹性支点法的改进

对深基坑挡土结构地下连续墙的弹性支点法作了改造,提出了能考虑地下连续墙与土之间摩擦效应的分析方法。运用虚位移原理,推导出考虑接触摩擦效应的杆单元刚度短阵,计算结果表明新的方法比传统的弹性支点分析法更为合理。     

考虑薄层连接单元的桩-土-结构动力有限元分析

考虑土和结构物的动力相互作用时，两者之间的接触状态必然对基础和结构反应产生影响．通过假定桩土接触面薄层单元本构关系特征，人为地在两种不同材料交界面上引入一种位移间断面，并采用有限元方法将其位移及刚度反应到桩土子结构中．文中给出了桩-土-上部结构动力有限元平衡方程．计算分析表明，考虑薄层单元接触效应与假定桩土位移一致协调条件下所得的动力反应结果是有一定差异的     

深基坑双排桩支护结构体系受力分析与计算

从工程实用角度出发，建立一个以被支挡土体假想滑裂面为分界面，滑裂面以上采用土拱理论，滑裂面以下采用土抗力法的分析计算模型，考虑深基坑空间效应及支护桩顶的水平图梁作用，对双排桩支护结构体系进行三维分析，并编制了大型程序使双排桩支护结构分析计算软件化，算例的计算对比表明该计算方法的可行性。     

考虑土与结构共同作用的挡土结构内力和变形

分析了作用在挡土结构上的土压力产生的机理，指出土压力应分为两部分：一部分产生于开挖卸载，另一部分产生于挡土结构位移。提出了一种考虑挡土结构与土体共同作用的分段弹性地基梁分析方法。     

刚柔复合挡土结构模型实验

针对传统刚性挡土结构承受土压力较大的现状,提出刚柔复合挡土结构的概念.利用柔性材料泡沫的易压缩性,增加土与挡土结构接触面的相对位移量,使作用于挡土结构的土压力趋向主动土压力,从而减小挡土结构上的土压力.通过室内模型实验,得到不同厚度泡沫挡墙后的土压力及土体位移,以及泡沫厚度对墙后土压力、土体接触面位移的影响.结果表明:泡沫厚度对土压力与土-结构接触面位移有影响;刚柔复合挡土结构能够明显降低作用于墙体的土压力.     

考虑SSI效应的TMD减震特性振动台模型试验

设计并完成了考虑土与结构相互作用的TMD减震控制振动台模型试验。通过试验，分析了刚性地基和柔性地基上TMD对主体结构的减震效应，探讨了SSI效应对结构震控制的影响，在此基础上，将柔性地基上结构－TMD体系中主体结构地震反应看作是SSI效应，TMD减震效应以及SSI和TMD的耦合效应三部分共同作用结果，分析了不同工况下三种效应对主体结构地震反应的影响大小。试验结果表明：SSI效应对TMD的减震性能有很大影响，这使得基于刚性地基假设设计的TMD系统在柔性地基上的减震效果不理想，甚至在某些时候可能产生负面效果，对刚性地基和柔性地基上影响TMD减震性能的一些因素进行了探讨。     

水电站垫层蜗壳配筋计算

为研究“Г”形框架简化、平面简化和接触摩擦对垫层蜗壳配筋计算的影响,分别采用结构力学法和有限元法对某垫层蜗壳进行计算结构力学法对蜗壳进口断面进行等截面简化,将其作为深受弯构件进行配筋计算;有限元计算采用ABAQUS软件,建立完整标;住机组段蜗壳结构模型及蜗壳进口断面平面轴对称模型,在铜蜗壳和混凝土及垫层之间创建接触对,模拟接触摩擦关系,将计算得到的弹性应力图形作为配筋依据计算结果表明,采用平面“Г”形框架法可能造成计算配筋面积偏小;在考虑接触摩擦的前提下,将蜗壳结构简化为轴对称结构进行初步配筋计算是可行的;对垫层蜗壳结构进行有限元分析时有必要考虑接触摩擦,摩擦系数f应慎重取值.     

桩-土-结构相互作用下新型抗拔摩擦摆支座对单层柱面网壳结构地震响应的影响

基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座(FPB)试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用(PSSI)、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震(PSSII)单层柱面网壳结构模型,研究桩-土-结构相互作用下铜基面抗拔摩擦摆支座对网壳结构地震响应的影响及地震波输入的空间效应问题。研究结果表明:铜基面抗拔摩擦摆支座使桩-土-结构作用下的网壳结构的节点加速度峰值衰减50%~60%,网壳杆件的内力衰减50%~80%,地震波频谱特性对抗拔摩擦摆支座的隔震效应有着不可忽略的影响;PSSII体系网壳节点加速度最大值未必在地震波垂直入射时最大,入射角度45°~60°是一重要的考虑区间;当地震波入射角度为55°~80°时,在进行抗震计算时可按国家标准规定进行地震波输入,当不在此范围时,不宜按照规范规定进行地震波输入,应考虑地震波的空间效应。     

生态挡土面层与格栅连接特性分离式试验研究

生态袋与加筋格栅柔性挡土结构充分利用并改良土体材料的变形和强度特性,对地基承载力要求低,对环境适应性高,在许多挡土结构工程和边坡防护工程中被广泛应用.该种工艺下生态袋与加筋的连接强度强弱成为控制生态挡土结构面层乃至整个挡土结构稳定性的关键。通过室内拉拔试验和格栅拉伸试验对它们的连接强度作分离式试验研究。研究显示：生态袋装粘土被格栅反包拉拔试验分离式研究中拉拔总强度,直剪强度,格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度均随法向应力的增大而增大;其中格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度所占总强度比重范围分别是23.2%~47.4%,19.2%~29.2%,57.6%~22.7%。拉拔试验越来越表现为加筋格栅的拉伸,甚至纵筋被拉出。     

生态挡土结构面层与加筋连接强度的试验研究

生态袋加筋柔性挡土结构对地基承载力要求低,具有良好的地基条件适应性,并可以形成绿色挡土墙或边坡,是工程措施与自然和谐共存的一种挡土结构形式.生态袋面层和面层后填土与加筋格栅的连接强度大小,是控制生态挡土结构稳定性的关键.采用室内试验的方法,研究生态袋和填土与加筋格栅的连接强度,结果表明:生态袋与加筋格栅界面摩擦角仅在9°-15°,远小于生态袋间的界面摩擦角(20°以上).为解决生态袋与加筋格栅界面摩擦强度低的问题,提出了反包加筋连接的新连接形式,反包加筋连接的界面摩擦强度高于生态袋间的界面摩擦强度,解决了生态袋墙面可能在生态袋与加筋格栅界面发生滑动破坏的问题.试验结果还表明,生态袋装不同填土时其抗剪强度(摩擦强度)有明显差别,袋装红粘土时,生态袋界面摩擦角为20.4°,袋装碎石时,生态袋界面摩擦角为25.5°.     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中,用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析,建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程,得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式,并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布,能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

基于PSO搜索潜在滑裂面非极限状态土压力计算

作用于刚性挡土墙侧土压力的计算一直沿用经典的朗肯或库仑土压力理论,这两种理论只能求得极限状态的土压力,而在许多实际情况下,挡土墙的土压力处于非极限状态.本文将潜在滑裂面视为一任意曲线,改进水平层分析法,同时基于摩擦角随位移的变化关系,对平动模式下墙后填土进行分析,推导出非极限状态下主动方向土压力分布、合力大小及作用点的理论公式.以各薄层微元的滑裂面倾角为变量,利用PSO(粒子群算法)对潜在滑裂面进行搜索从而获得土压力最优解.分析了内摩擦角、刚性挡土墙位移量对非极限状态主动方向土压力分布、土压力合力大小、土压力合力作用点高度以及潜在滑裂面的影响.本文提出的计算方法得出的结果与试验数据的大小及变化趋势基本吻合,具有推广应用价值.     

基坑开挖挡土墙的有限元模型

提出基坑开挖中作为挡土墙的地下连续墙视为支撑在弹性地基上板的模型,假定土压力是位移的函数,挡土墙内创支撑的作用采用杆单元刚度矩阵表示波动区土体支撑作用,采用Boussinesq解积分建立地基柔度矩阵,挡土墙本身来用厚板理论求出板的刚度矩阵,得到总体平衡方程,解方程及回代,求得档土墙任意点的位移和各道支撑的轴向力．最后以上海某基坑工程为例进行计算,计算值与实测值较吻合,模型为基坑开挖围护结构设计提供了一个实用的计算方法．     

三维弹性摩擦接触分析的边界元柔度矩阵法

将边界元柔度矩阵法用于求解摩擦接触问题,论述了求解方法和收敛判定准则,并开发了计算程序·该方法集中了边界元法和柔度矩阵法的优越性,建模简便、求解精度高、迭代求解过程简捷、速度快·算例分析结果表明:摩擦系数对接触区大小及粘着、滑动区域分布和切向力的影响大于对法向力的影响;考虑摩擦影响时,法向力略大于忽略摩擦影响的法向力,接触区略小于忽略摩擦的接触区;摩擦系数增加时,接触区减小,粘着区相对扩大,滑动量减小,切向力和法向力增加     

衡重式挡土墙外倾对山区公路拓宽路基沉降的影响

山区公路路基单侧拼接式拓宽改建多下设包括衡重式挡土墙在内的支挡建筑物于新路基外侧.运用Phase2有限元软件,引入Joint单元,构建可精细描述土-墙相互作用的数值模型,采用两步走、墙面施加非零位移约束方式模拟挡土墙平动加绕墙趾转动(RBT)主动外倾变位,分析挡土墙不同主动外倾变位量对新旧路基顶面差异沉降的影响,并与土工离心模型试验结果进行验证比较.结果表明:下设的刚性挡土墙与新老路基相互作用,共同依存.数值模拟反映当主动外倾量与墙高之比为1%~3%时,由挡土墙主动外倾变位产生的附加差异沉降占总差异沉降的51%~67%,此值明显低于土工离心模型试验结果.     

筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^3D数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。     

用摩擦—接触耦合结点计算挡土墙压力

本文分析了挡土墙上静土压力分布形式、墙体位移形式对土压力的影响等问题.应用摩察-接触耦合结点(FCCN)模拟不同介质间的接触问题,结果表明:该方法具有概念清晰和使用方便等优点.主要结论:1.本方法计算结果与应用库伦主动土压力理论计算的土压力合力值基本接近,但合力作用点应在墙高的下1/5左右,并且随填土摩擦角的不同而变.土压力分布具有非线性分布规律;2.被动土压力大小、分布没有固定形式而取决于墙体的位移形式和受力状态,并且认为,通常被动土压力值远达不到朗肯或库伦计算的量值,因此实际工程中不宜采用库伦或朗肯被动土压力理论.     

双边摩擦接触力学问题和第二类混合变分不等式的等价性及其数值近似

摩擦接触问题的数学模型是一个变分不等式,一般的变分不等式对应力,表面力及位移是利用应力-应变关系,应变-位移关系逐个进行求解,而混合变分不等形式则可同时求解应力和位移,这是混合变分不等式的优点.王烈衡[1]曾以混合变分形式为基础,利用有限元法求解无摩擦弹性力学问题.本文以弹性力学问题中的双边摩擦接触问题为背景,讨论了第二类混合变分不等形式和能量泛函的极小值问题,并对它们的等价性进行了研究,接着用有限元法求双边摩擦的弹性接触问题以及近似解的误差估计.     

砂袋挡土墙宽度对承载特性影响的试验研究

为了探讨砂袋挡土墙宽度是挡土墙设计过程中的关键因素,直接影响挡土墙的整体稳定性,通过砂袋挡土墙在墙宽分别为40、60、80 cm条件下的室内模型试验方法,研究了砂袋挡墙墙后填土沉降规律、墙面水平位移分布和墙背及墙内土压力分布规律。试验结果表明,砂袋挡土墙墙后填土沉降与墙体宽度成正相关;水平位移随墙宽度的增加逐渐减小,所以增加挡土墙宽度可以提高其整体稳定性;土压力随墙高度的增加先增加到最大值而后逐渐减小,成鼓型分布,距离墙背越远,土压力越小,随墙高度变化越不明显;可见砂袋挡土墙宽度对其承载特性具有较大的影响。