土钉墙支护极限高度的有限元分析与拟合

利用地基极限承载力的有限元分析法求解思路分析基坑工程中土钉墙支护的极限高度,研究土钉墙支护的主要影响因素与极限高度之间的变化规律,具体包括地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角、地基土体弹性模量和复合土体弹性模量等因素.通过拟合分析方法,重点考虑地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角4个主要因素,提出计算土钉墙支护极限高度的经验公式,该公式在垂直开挖无支护情况下即为无支护下竖直陡坡的临界高度理论解.通过2个工程实例分析,证明了采用经验公式的计算结果与工程实际情况比较吻合,对基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

桩支承混凝土底板约束收缩裂缝计算模型

为了对承受内外部约束作用的桩支承混凝土底板约束应力分布和开裂危险区域进行预测,采用直接刚度法建立了桩支承混凝土底板约束收缩裂缝计算模型,并编制了相应的计算程序.通过算例验证了计算模型中若干参数取值的合理性,并对参数进行敏感性分析.结果表明,混凝土底板约束收缩应力与地基土的弹性模量和不排水抗剪强度、混凝土收缩应变以及底板配筋率成正比,与板的有效宽度成反比.其中,混凝土收缩应变、底板配筋率和地基土弹性模量的影响较大,并据此提出了相应的防裂措施.     

基于弹性地基板理论的桩网复合地基桩土应力比及沉降计算

将桩网复合地基中的水平加筋垫层视为弹性薄板,垫层下的竖向桩体及桩间土体视为不同刚度的弹簧体系,基于Filonenko-Borodich双参数弹性地基模型,考虑加筋垫层的抗弯、拉作用,根据静力平衡建立薄板挠曲变形控制微分方程,并利用Bessel复变函数推导出相应的挠度函数。在此基础上,考虑桩土变形协调,推导桩网复合地基桩土应力比及沉降的计算公式。为验证本文方法的可行性,对某工程算例进行计算分析。最后,基于本文方法,探讨分析加筋垫层复合弹性模量、筋材拉力、桩土刚度比等因素对桩网复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:计算与实测结果吻合良好。桩土应力比随桩土刚度比、加筋垫层复合弹性模量及格栅拉力的增大而增大。     

地基加固深度对矩形综合管廊力学性能的影响分析

为反映地基加固深度对软土地基综合管廊结构受力性能的影响,以广州大学城综合管廊为例,通过对加固综合管廊断面宽度范围内的土体进行仿真模拟,研究了地基加固深度(0~4.8 m)对软土地基综合管廊结构受力性能的影响。分析表明:综合管廊结构竖向位移和宽度范围内的地表土体竖向位移随地基加固深度的增加而线性减小;地表竖向位移受地基加固深度的影响较大,而在综合管廊宽度范围外,地表竖向位移随地基加固深度的增大而减小,但其受地基加固深度的影响较小。     

弹性地基板模型在钢柱脚底板内力中的应用

钢柱脚底板计算内力时,采用倒楼盖方法忽略基础刚度与相邻板件间影响,与板件的受力状态相差较大。为精确计算底板内力与变形,采用弹性地基板模型计算底板内力,考虑基础混凝土刚度对底板内力的影响,通过有限元软件壳单元建立分析模型,利用壳单元面外刚度考虑基础对底板内力影响。对比混凝土刚度取值的变化对底板内力影响,并与倒楼盖方法计算结果对比。分析结果对比,采用弹性地基模型确定底板厚度,并考虑相邻板件间影响的板厚计算结果与常用方法有较大差别。方法能够考虑混凝土刚度对底板内力影响,可为提高底板分析精度提供理论基础。     

冲击波作用下剪力墙结构人防地下室倾覆的简化算法

为在人防工程设计中评估冲击波作用下高层建筑对其下附建人防地下室的倾覆作用,提出了剪力墙结构附建人防倾覆的简化算法.该算法基于结构弯曲刚度远大于地基抗倾刚度,将结构与地下室简化为单自由度体系、地基土简化为转动弹簧计算;并通过对地下室倾覆过程中的受力分析提出了弹簧抗力函数的简化三折线形式.该简化算法结果与有限元结果基本一致.在地基抗倾刚度与结构弯曲刚度之比小于0.8时,该算法与有限元方法的计算结果的相对误差小于5%. 可见该算法在常见工程条件下是可靠的.     

十字交叉梁基础合理基础底板宽度的计算方法

以文克尔地基梁的计算理论为基础 ,讨论了基础底板宽度对基础梁刚度的影响以及基础梁刚度对正交十字交叉基础荷载分配的影响 .建立了满足地基承载能力要求的基础底板宽度的计算公式 ,运用迭代法可以较方便地求出基础底板的宽度 ,从而克服了工程设计中初设底板宽度与柱荷载分配不一致的情况 .     

十字交叉梁基础的设计计算方法

根据文克尔半无限长梁理论推导了十字交叉梁基础中柱荷载在纵横向的分配公式,讨论了基础底板宽度对基础梁赐度的影响以及基础梁刚度对十字交叉梁基础荷载分配的影响,建立了满足地基承载能力要求的基础底板宽度的计算公式,运用迭代法可以方便地求出基础底板的宽度,从而克服了工程设计中底板宽度与柱荷载分配不一致的缺点。     

波纹钢板桥涵结构计算及其敏感性分析

将波纹钢板桥涵结构简化为单位宽度的固支圆弧梁,同时考虑波纹钢板桥涵结构和土的共同作用,首次建立了该结构的计算模型,推导了该结构位移、应力的解析解.实例计算结果表明:理论计算结果和现场实测结果相当吻合.在此基础上,编制MATLAB程序,进一步分析波纹板厚、波峰高度、波长、结构半径,土体自重、侧压力系数,以及弹性模量对结构位移、应力的影响,为该结构优化设计和施工提供了理论依据.     

基于分层地基模型的闸首分缝底板计算方法

为研究深基坑开挖对地基沉降和分缝底板内力的影响，分析地基应力在船闸施工期、运行期的变化全过程，探讨土体回弹模量和压缩模量的关系，基于分层总和法，建立反映地基应力历史影响的非线性分层地基模型。结合龙洲垸船闸实例，探讨自重折扣法、并列铰接空间地基梁法在分缝底板计算中的应用。回弹模量比的影响分析表明，在合缝至完建期，底板下地基刚度呈现中部大、两侧小的特征，若不考虑再压缩模量的影响，则计算的底板沉降偏大、负弯矩偏小。通过多种合缝方案对比分析，建议合缝前边墩尽可能一次浇筑到顶，必要时再通过回填土调整底板内力。施工时应加强沉降与应力监测，应用基于分层地基模型的反分析方法，及时验证设计，动态调整施工方案，以确保底板弯矩在可控范围内。     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件--ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

预应力锚杆复合土钉墙的侧向变形

为了研究土钉加预应力锚杆复合土钉墙柔性支护结构的侧向变形,通过考虑柔性支护结构中土体自身的抗侧移刚度,将土体简化为无数个连续分布的土弹簧模型,并考虑土弹簧刚度随土体的塑性发展而折减.基于基坑开挖产生的土压力由土体、土钉和预应力锚杆按刚度大小共同分担的假定,以及预应力以外荷载的形式作用到土体的假定,得到柔性支护结构中土体在自身所分担的土压力荷载、预应力和地面超载的共同作用下侧移变形的计算方法.采用有限差分软件FLAC3d对某一工程实例进行数值模拟,并与采用该方法计算所得结果进行对比,结果显示两种途径所得变形基本一致,表明该方法可以计算柔性支护结构的基坑侧向变形.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件———ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

考虑流变效应的软黏土地基大应变固结研究

软黏土压缩性高,在固结过程中变形较大时需要考虑大应变的影响.同时,软黏土具有明显的流变效应,对地基的长期沉降有着重要影响.为此,基于通用有限元软件ABAQUS平台编制土体流变模型UMAT子程序,进行软黏土地基大应变流变固结分析.比较大应变与小应变固结过程中超静孔压消散与沉降发展的差别,并分析模型参数对计算结果的影响.采用半对数经验公式考虑渗透系数随孔隙比的变化,分析渗透指数对固结过程的影响.研究结果表明:大应变固结最终沉降比小应变小,超静孔压消散比小应变快;土体固结对模型中Hooke体弹性模量的变化比Kelvin体弹性模量变化敏感;随着渗透指数的增大,土体固结速率增大.     

碗扣式满堂支架整体稳定性分析

文章根据碗扣式满堂支架的受力性能确定了计算单元,提出了基于水平杆不连续性的简化模型,即有多个弹簧支座的多节间连续压杆模型,考虑了剪刀撑、扫地杆高度和顶托高度、架体高度及杆件的初始缺陷等因素对稳定承载力的影响,并对理论临界荷载做了合理修正;从结构和材料特性2个方面推导了压杆的弹簧刚度计算公式,偏于安全取两者的较小值;借助支架承载力试验值与该模型计算结果对比来证明此简化模型的正确性,并根据修正公式快速地计算支架的稳定荷载,为碗扣式满堂支架的整体稳定性分析提供了一种方法。     

地基—筒体结构的地震反应分析

采用子结构法对地基－高层筒体结构进行地震反应分析，地基阻抗采用拟合数值结果得到的近似公式，上部结构采用有限条法计算结构侧向刚度矩阵，综合考虑基础与结构的动力平衡条件导出地基－结构耦合系统的运动方程，文中对一栋２１层筒中筒结构进行了地震反应分析，讨论了不同场地，不同地震输入以及基础埋深等因素对结构地震反应的影响。     

桥门机主梁设计时强度与刚度的关系

针对桥门机主梁设计时主要是强度限制还是刚度限制进行了研究。通过结构理论分析并结合相关计算数据与曲线,得出强度刚度限制主要与对刚度的要求、起重机跨度的范围及主梁高度与宽度的比值等因素有关,即当对主梁刚度要求较严时,在一定的跨度范围内,或者主梁截面高度与宽度的比值较小时,桥门机主梁设计主要由刚度限制;而当对主梁刚度要求不高及较小跨度和超大跨度时,或者主梁截面高度与宽度的比值较大时,桥门机主梁设计则由强度限制。这为起重机设计提供了参考依据,有一定的实际意义。     

混凝土龄期弹性模量变化对泵站底板及桩土地基受力特性的影响研究

为了研究施工过程中混凝土龄期弹性模量变化对泵站底板及桩土地基受力特性的影响,首先以变形协调方程为理论基础,阐述了底板施工过程中底板应力重分布规律和混凝土龄期弹性模量变化对桩土地基荷载分担的影响;然后以某桩土复合地基泵站工程为例,利用Midas/GTS NX软件建立了泵站和桩土地基的三维有限元模型,并通过监测数据验证了模型的有效性;最后通过数值模拟的方法分析了施工过程中混凝土龄期弹性模量变化对泵站底板沉降和桩土地基荷载分担比的影响.结果显示：底板施工完成工况下,考虑混凝土龄期弹性模量变化的泵站底板最大沉降和单位面积地基土承担的平均荷载比不考虑混凝土龄期弹性模量变化的泵站底板最大沉降和单位面积地基土承担的平均荷载分别高出了91.53%、16.41%;泵站上部结构施工完成工况下,考虑混凝土龄期弹性模量变化的泵站底板最大沉降和单位面积地基土承担的平均荷载比不考虑混凝土龄期弹性模量变化的泵站底板最大沉降和单位面积地基土承担的平均荷载分别高出了27.81%、15.09%;数值模拟结果表明,混凝土龄期弹性模量变化对泵站底板及桩土地基受力特性均有不同程度的影响.     

地铁用嵌入式轨道结构合理刚度研究

针对嵌入式轨道应用于地铁环境时的刚度设计方法及合理取值开展研究。基于温克尔弹性地基梁理论,系统性地分析地铁用无扣件嵌入式轨道结构垂向、横向、抗倾覆、纵向及抗拔等各项刚度的组成及影响因素,并与传统扣件式轨道结构类比,形成各项刚度的设计、测试方法,给出取值建议。研究结果表明:嵌入式轨道垂、横向刚度可用钢轨基础弹性模量表征;纵向刚度与线路无缝化、限位结构以及高分子浇筑料施工锁定等有关;室内轨道结构样件测试验证了上述结果。建议:地铁用嵌入式轨道结构垂向钢轨单位长度基础弹性模量取32~64k N/mm,横向钢轨单位长度基础弹性模量取24.76~91.57 k N/mm,一般地段纵向刚度不小于每轨15 k N/m,小阻力地段约每轨6.4 k N/m,抗拔力应不小于每轨32 k N/m。     

基于Pasternak双参数模型的滑坡段埋地管道受力分析方法

为改进基于Winkler模型的弹性地基梁法固有缺陷,提高计算精度,引入Pasternak双参数模型,考虑土弹簧间相互作用,提出一种考虑轴向载荷的滑坡段埋地管道受力分析方法,通过参数分析讨论轴向载荷、地基反力系数及地基剪切刚度对滑坡段管道受力变形性状的影响。研究结果表明:基于Pasternak双参数模型的滑坡段管道受力变形分析方法比基于Winkler模型的弹性地基梁法具有更高的精度,更符合工程应用;轴向载荷对滑坡段管道受力变形影响显著,在管道强度设计和校核中不能忽略;地基反力系数较大时,荷载对临近单元体的传力性减弱,管道受力变形性状主要受地基反力系数影响;地基剪切刚度较大时,荷载对临近单元体的传力作用较强,减弱土体对管道的约束作用,影响管道受力变形性状。