超长摩擦桩承载性状的有限元法

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量.     

基于埋深效应与宽度效应的高填方涵洞地基承载力计算

为探明上埋式涵洞侧填土荷载对地基承载力的影响,基于普朗特尔-赖斯纳与太沙基极限承载力理论,研究了涵洞基础深度效应与宽度效应下涵洞基底粉质黏土、黏性土与砂土地基承载力变化规律与曲线特征。此外,基于涵洞地基的实际受力情况与涵洞地基承载力计算图示,修正了太沙基地基承载力计算方法,并将用修正方法计算得到的涵底地基承载力结果与数值模拟计算结果、太沙基方法计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)涵洞基础深度效应与宽度效应对高填方涵洞地基承载力的提高作用明显,随着基础埋深系数的增加,粉质黏土、黏性土与砂土的地基承载力值随之增加,粉质黏土与黏性土地基增加的幅度较小,砂土地基增加的幅度较为显著;(2)当基础宽度系数k≥5时,黏土与砂土地基承载力增长幅度减小,而粉质黏土地基承载力增长幅度较大;(3)填土高度为6 m时,改进方法计算得到的地基承载力值比有限元法大8.78%,比太沙基计算公式法大18.72%,改进方法比太沙基方法更接近涵洞地基极限承载力值。     

条形基础下砂黏土双层地基极限承载力预测模型的不确定性分析

实际工程中常见砂—黏土双层地基,在这种分层地基的极限承载力问题上传统的太沙基承载力公式不再适用.工程中常用的条形基础下,砂—黏土双层地基极限承载力半经验计算方法可能会提供不可靠的预测.文中采用一种基于极限分析上限解的方法——不连续布局优化(DLO)对砂—黏土双层地基的极限承载力进行了计算.在传统地基承载力公式的基础上引入了承载力折减系数,给出了不同工况下该系数的设计图表.基于DLO的计算结果,提出了一个可适用于取值范围广泛的几何和土体强度参数的多项式回归公式.基于文献中条形基础下,砂—黏土双层地基极限承载力计算结果对所提出的简化公式进行了验证和不确定性分析.     

考虑中间主应力影响时条形地基极限承载力公式

基于Mohr-Coulomb理论的地基极限承载力公式，没有考虑中间主应力的影响．利用双剪强度理论建立了考虑中间主应力影响时的地基极限承载力公式．推导了凝聚力和基础两侧土的超载影响及自重作用影响的理论公式．以条形基础为例，计算了考虑中间主应力对地基极限承载力的影响．研究结果表明，考虑中间主应力影响，地基极限承载力将提高．     

岩石地基极限承载力的计算

针对岩石地基承载力问题,引入Hoek-Brown强度破坏准则,提出局部剪切破坏模式岩石地基承载力的计算表达式,基于极限平衡理论,建立破坏面上的静力平衡方程,推导出整体剪切破坏模式岩石地基承载力的计算公式.依据已有的成果假定空洞岩石地基顶板的冲切破坏体为一圆锥体,利用极限平衡法,得到了抗拉作用、抗剪作用及抗拉剪共同作用时下伏空洞地基极限承载力的计算表达式;并进一步通过模型试验验证了理论方法的合理性.结果表明:1)在计算完整岩石地基极限承载力时,采用整体剪切破坏模式得到的理论结果与实测结果较吻合;2)在计算空洞顶板极限承载力时,对比单独考虑冲切破坏面上的拉应力和剪应力作用得到的结果,考虑两者共同作用计算的结果更接近实测结果.     

碎石桩复合地基极限承载力研究

依据土力学中有关强度和极限承载力的基本理论,提出一种计算碎石桩复合地基中单桩和单桩复合土的极限承载力的理论方法,并结合工程算例,对该方法的精度进行了验证     

土层相对位置对桶形基础承载力的影响

为了研究双土层情况下土层相对位置不同时桶形基础地基土在单一荷载作用下的极限承载力,采用南水土体本构模型进行ABAQUS有限元建模。在分析过程中,首先采用位移控制法,通过计算地基的p-s曲线确定相应的地基极限承载力,然后以单一加载情况下的地基极限承载力为基准进行归一化,最后提出土层相对位置修正系数的概念,从而获得土层相对位置不同时的地基极限承载力表达式。分析结果表明:土层由单一黏土层向单一淤泥层变化的过程中,竖向承载力、水平承载力和力矩承载力都逐渐减小,且减小幅度最大的是竖向承载力,其次是水平承载力,最后是力矩承载力;当土层相对位置比分别达到0.33,0.25和0.2时,竖向承载力、水平承载力、力矩承载力依次趋于稳定。     

海上自升式钻井平台桩靴穿刺现象的数值分析

分析多层土条件下,桩靴承载力和孔穴的变化规律,揭示桩靴发生穿刺现象的实质;进一步提出桩靴极限安全深度的概念,系统描述上、下土层强度比、上层土相对厚度、下层土标准化抗剪强度和土体强度非均匀系数等参数变化对桩靴承载力的影响;给出适用于工程使用的上硬下软黏土中桩靴承载力系数的计算方法。研究结果表明:桩靴发生穿刺的深度主要受到上层土相对厚度、上层土强度和上下土层强度比的影响;标准化抗剪强度系数和土体强度不均匀性系数对于桩靴承载力系数极限值的影响都不超过5%,地基土最终承载力与上层土无关,取决于下层软土的强度。     

灰土挤密复合地基桩体极限承载力统一解

针对目前灰土挤密复合地基桩体极限承载力理论计算值与实测标准值存在较大差异的问题,将单桩加固区的土体视为一定深度的长厚壁圆筒,基于统一强度理论和桩土变形协调条件,推导了桩孔极限内压下的灰土桩极限承载力统一解.讨论中间主应力、桩长和内摩擦角对灰土桩极限承载力的影响特性,并将理论公式计算值与实测标准值进行了对比,吻合较好.研究结果表明:中间主应力对土体所能提供的侧向极限约束力有较大影响;考虑中间主应力影响对岩土材料的强度发挥有着积极作用;增加桩长和灰土的内摩擦角,灰土桩极限承载力相应提高.     

复合地基中褥垫层的极限下限分析

作为复合地基的重要组成部分,褥垫层影响着路堤下复合地基的桩、土承载力的发挥,所以有必要对其承载与变形特性进行研究。根据极限分析下限法,在满足应力边界条件和摩尔一库伦屈服条件下,通过构建应力场、应力叠加计算等步骤,分别推导出褥垫层在厚度无穷大和厚度较小时的极限承载力下限解,以及桩土应力比计算公式。通过对算例进行分析,揭示了褥垫层存在压密和塑性流动两个受力变形阶段;桩土应力比随着内摩擦角的增大而增大,随着褥垫层厚度的增大而减小等规律;以及桩土应力比试验值与理论计算值偏差的原因。     

斜坡地基承载力及其影响因素的数值模拟研究

本文从数值仿真的方法入手,利用有限差分软件FLAC3D,研究了斜坡地基极限承载力的数值模拟计算方法,并分析影响斜坡地基极限承载力的因素。最后研究了极限平衡状态下滑动面的形态。结果表明,数值模拟方法克服了传统方法无法考虑土体内部应力应变关系的缺陷,可较为真实地反映斜坡内的变形、破坏过程。埋深、临坡距和地基条件与极限承载成正比关系。但埋深对极限承载力的影响不甚明显。斜坡地基极限承载力与滑动面形态及岩土体强度相关。     

基于随机有限元的条形基础地基承载力概率分析

为分析岩土力学特性空间变异对条形基础地基承载力的影响,建立了基于蒙特-卡洛方法的随机有限元模型,并利用Matlab和ABAQUS软件予以实现。将模型应用于条形基础地基极限承载力分析中,将土体的弹性模量和黏聚力视作随机变量,变异系数为0.3,进行了250次蒙特-卡洛模拟,获得了相应的地基极限承载力,并进行了概率统计分析,结果表明：地基土体的空间变异性通常会使得地基的承载能力降低;对于90%可靠度,若按变异系数0.3考虑,其承载力比均质情况低5.4%。     

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.     

随机点蚀对Q460等边角钢抗拉性能的影响

为了揭示点蚀损伤对构件破坏模式和极限承载力的影响机理,完善腐蚀角钢构件的力学性能评估体系,基于腐蚀试验数据和数值模拟,提出针对随机点蚀角钢构件的有限元模型构建方法,研究腐蚀损伤体积、蚀坑尺寸和蚀坑分布位置对Q460点蚀等边角钢构件极限抗拉承载力的影响,并根据其极限抗拉承载力劣化规律,采用非线性回归的方式拟合了点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式.结果表明,随机点蚀角钢的极限抗拉承载力退化整体上与腐蚀损伤体积呈正相关,蚀坑半径和蚀坑分布位置对承载力的影响较小,但蚀坑深度和蚀坑分布范围的影响不容忽视,拟合的点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式较刚度折减法和厚度折减法误差更小,准确度较高,可见其适用于点蚀角钢构件极限抗拉承载力的计算,可以应用到实际工程分析中.     

基于有限元强度折减法的H-V加筋地基破坏机理

基于边坡稳定性分析中的有限元强度折减法,利用ABAQUS软件对纯砂地基、水平加筋地基和水平与竖向（H-V）加筋地基进行多组数值模拟.采用安全系数分析H-V加筋地基对地基承载力的影响,通过ABAQUS软件后处理功能观察地基在强度折减系数增大过程中塑性区的扩展情况及最后破坏时的破坏面,并对不同加筋地基的破坏模式进行分析.结果表明：H-V加筋能使地基承载力得到大幅提高;地基的破坏模式因加筋体的存在而发生一定程度的改变;在同等试验条件下,H-V加筋效果高于水平加筋,单层H-V加筋地基的加筋效果随加筋深度的增加而减弱.     

冷弯薄壁型钢四肢组合受弯构件承载力研究

针对冷弯薄壁型钢四肢组合箱形截面受弯构件,建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,进行了其承载力的数值分析.数值分析所得构件的破坏模式、极限承载力和荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.采用这一模型就钉距、截面高度、宽度及初始缺陷等对构件极限承载力的影响进行了一系列参数分析.提出了构件实用设计和计算的折减系数法,与现有AISI和中国规范基于有效宽度法的计算结果进行了比较,证明现有规范计算结果偏于保守,本文方法与数值分析结果吻合较好、简便可行.     

空间KK型钢管相贯节点极限承载力有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性，应用有限元法分析了空间KK型钢管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形等受力性能；揭示了影响管节点承载力主要参数以及这些参数与承载力的关系；提出了空间KK型钢管节点承载力稍低于平面K型的观点，为工程设计提供了有益的参考。同时验证了用有限元模拟试验的可能性。     

考虑循环软化效应的软基上深埋大圆筒结构承载力分析

大圆筒结构是一种适宜于软土地基上的新型港口水工建筑物,目前主要研究集中在极限承载力分析,而对这种结构在波浪荷载循环作用下的承我力尚缺乏合理的计算方法．基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将Duncan-Chang非线性弹性应力-应变关系与Mises屈服准则结合,针对大圆筒等结构及基础形式,基于拟静力分析建立了循环承载力的计算模型．结合长江口深水航道治理二期工程,对软基上大圆筒结构的循环承载力进行了三维非线性有限元计算,并与极限承载力进行了对比．结果表明,与不考虑软土地基强度弱化情况相比,循环荷载作用下大圆筒结构的承载力显著降低．     

圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究

进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验,探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明,混凝土强度等级提高,极限承载力增大而延性降低;局压面积比减小,则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳-实体三维有限元模型,在试验验证的基础之上,利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式,将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比,分析结果表明,笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.