土-结构动力相互作用对结构弹塑性变形影响的探讨

罕遇地震作用下进行结构弹塑性变形验算是十分必要的,目前结构弹塑性变形验算的方法均是基于地基刚性假定提出的,而考虑土-结构动力相互作用的结构弹塑性变形验算有待研究．采用平面桩-土-结构弹塑性有限元分析,探讨了水平地震作用下土-结构相互作用对弹塑性变形特性的影响．分析发现,考虑相互作用后,多层框架结构弹塑性层间位移均有折减,薄弱层的塑性变形减小,发生塑性破坏的程度降低．对多层框架结构按现有规范进行弹塑性变形验算可能偏安全．     

桩-土-上部结构相互作用体系的非线性地震反应分析

本文采用双线性等向硬化模型考虑结构的非线性,并用Drucker-Prager理想弹塑性模型模拟土的非线性,同时在桩-土接触面上设置接触单元模拟桩-土间的非线性,建立了一个桩-土-上部结构相互作用体系的有限元分析模型,对不同的建筑场地条件下桩-土-上部结构相互作用体系的地震响应进行了探讨,分析了结构的内力以及变形分布情况,得到了一些有应用价值的结论．     

筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的计算与分析

针对筋箍碎石桩复合地基的受力变形特点,考虑桩-土的初始应力状态,假定桩为具有恒定剪胀角的弹塑性体,且满足摩尔库伦屈服准则与非关联流动法则,土体和加筋体为线弹性材料,考虑桩-筋材-土三者间相互作用,导得了筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算新公式.为验证本文计算公式的可行性,将本文方法计算结果与弹塑性极限分析方法结果进行对比分析,两者吻合良好.在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的影响.分析结果表明:筋材刚度是桩土应力比的主要影响因素,桩土应力比随筋材刚度、面积置换率、桩体内摩擦角的增大而增大,随着桩周土变形模量和桩体剪胀角的增大而减小.     

筒体-桩筏-地基土共同作用非线性数值分析

考虑上部结构、基础与地基土三者共同作用,以及土的弹塑性性质,采用中厚板理论分析筏板,建立了全三维有限元模型,对筒体结构下桩筏基础受力作了非线性数值分析。通过对弹性模型和弹塑性模型计算结果的比较,明确了非线性分析的意义。研究了地基土应力、应变随荷载的变化情况及桩顶反力分布的发展过程,并指出筏板厚度的增加并不总是使桩顶反力趋于不均匀。同时,讨论了土塑性及基础沉降曲面形状对桩筏基础工作性状的影响。     

地震载荷下桩-土-上部结构作用机理与数值模拟

桩-土-结构动力相互作用机理研究是提高动力作用下桩基础安全性的重要基础。在分析目前桩基抗震的主要计算模型及分析方法基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桩-土-结构动力相互作用体系进行了水平地震荷载下的二维弹塑性有限元分析。比较了角桩、中间桩和中间边桩的剪应力幅值沿桩身的分布,得出了桩身剪应力幅值分布都呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布;角桩剪应力幅值较大,边排中桩和中桩的剪应力幅值较小;随着桩间距的增大以及桩边长的减小,不同位置处的桩所分担的剪应力比例差距越来越小;桩土之间的滑移量在桩顶处大,桩尖处滑移量小;桩-土接触界面在动力作用过程中桩顶剪应力幅值有增大-减小-增大的变化规律。     

地震载荷下桩-土-上部结构作用机理与数值模拟

桩-土-结构动力相互作用机理研究是提高动力作用下桩基础安全性的重要基础.在分析目前桩基抗震的主要计算模型及分析方法基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桩-土-结构动力相互作用体系进行了水平地震荷载下的二维弹塑性有限元分析.比较了角桩、中间桩和中间边桩的剪应力幅值沿桩身的分布,得出了桩身剪应力幅值分布都呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布;角桩剪应力幅值较大,边排中桩和中桩的剪应力幅值较小;随着桩间距的增大以及桩边长的减小,不同位置处的桩所分担的剪应力比例差距越来越小;桩土之间的滑移量在桩顶处大,桩尖处滑移量小;桩-土接触界面在动力作用过程中桩顶剪应力幅值有增大-减小-增大的变化规律.     

土石坝空间非线性和弹塑性的应力应变分析

本文采用非线性弹性的邓肯-张模型和我们提出的分部屈服模型,编制了TDAD三维非线性程序,对典型河谷土石坝进行了三维和二维的应力应变计算及比较分析,并对铜街子水电站土石坝做了三堆的非线性弹性和弹塑性的计算及分析,取得了比较圆满的结果。     

柔性桩的三维弹塑性有限元研究

选用刻画土与柔性桩塑性特点的弹塑性本构模型 ,利用三维有限元对土与柔性桩在荷载作用下的塑性区扩展状况进行了研究 .计算结果表明 ,柔性桩对具有不同力学特性的土层 ,表现出传递荷载特性的不同     

受土体侧移作用的单桩的弹塑性地基反力解析法

不稳定边坡在开挖、降雨影响下会产生较大的土体侧向位移,导致邻近抗滑桩产生附加位移及弯矩.为此,文中基于Winkler地基梁模型,采用简化的桩周土体弹塑性本构关系来模拟非线性桩-土的相互作用,提出了抗滑桩与土坡相互作用的弹塑性地基反力法控制方程组,依据桩身响应在滑面处连续条件及桩顶底边界条件求得桩身响应的解析解矩阵表达式.最后,将文中的解析解与已有模型试验实测值进行对比分析,结果验证了文中解析方法的可靠性.     

引入三维接触单元模拟冻土与桩共同工作

运用虚位移原理推导出三维非线性接触单元的等效单元刚度一约束矩阵;通过建立冻土地基的热弹塑性-蠕变增量应力应变关系及几何方程得出冻土地基的热弹塑性-蠕变单元平衡方程。根据桩土共同作用的工作特性,通过引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模式与混凝土桩联系起来,建立了冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,通过模型计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能。     

节点刚接与螺栓连接的屈曲约束支撑框架结构抗震性能

为研究刚接和螺栓连接两种不同梁柱节点连接方式的BRBF结构的抗震性能。首先设计了3个β值分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构（TM模型）为基本的研究模型,然后通过对梁柱节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构（SM模型）,运用CLAP软件对模型进行静动力弹塑性分析。最后结果表明：梁柱节点从刚性连接改为螺栓连接后,结构首层和顶层失效时的最大破坏层剪力降低了一半,两种模型均表现出中下部楼层变形突出的特征;在地震波作用下,SM模型的层间位移均明显大于TM模型,但两组模型的层间位移均控制在1/50（失效点）以内,且几乎都大于弹性层间位移角1/250,都呈现先增大后减小的规律;TM模型与SM模型的BRB吸收塑性变形能量基本相差不大,且都出现往中下部楼层集中的现象;两组模型滞回曲线饱满,但SM模型的滞回曲线面积大于TM模型,因此地震需求耗能更多。     

水平连铸坯热应力的计算和分析

应用铸坯凝固过程中的热弹塑性应力模型,对马钢水平连铸热试期间的铸坯进行了传热、应力和应变分析计算。定量地反映了铸坯的热应力分布,指出水平连铸铸坯出结晶器后,表面温度回升太大,可能产生中间裂纹和中心裂纹。     

Pushover方法在双柱桥墩抗震性能评估上的应用

静力弹塑性分析方法(Pushover Analysis)是一种静力非线性计算方法,近年来在国内外结构设计中得到广泛研究应用,是评价结构抗震能力的新方法.Pushover分析方法多用于建筑结构,但在桥梁中的具体实施方法和结果表达方式与建筑中有所不同.本文针对客运专线的双柱桥墩,归纳与总结了Pushover分析方法的实施步骤及原理,结合能力谱法确定了结构在指定强度下的目标位移,并通过地震需求曲线和结构能力曲线的叠加来评估结构的抗震性能.分析结果表明,不同侧向加载模式分布下Pushover法的分析结果存在一定差异,客运专线双柱桥墩在多遇地震和罕遇地震下的横向抗震性能均满足工程使用要求.     

Constitutive modeling for unsaturated soils considering gas hardening effect

The influence of gases on unsaturated soils is discussed in the paper.First,the selection of stress state variables is discussed.It is shown that gas pressure as well as generalized effective stress and modified suction are required to construct a constitutive model of an unsaturated soil.The deformation mechanisms of solid,liquid and gas phases in soils are then investigated.It is realized that the deformation of gas phase interacts with the deformations of the other two phases in soils.Gas laws are used to describe the gas behavior.Similar to the other two phases in soil,the change of gas volume can be divided into an elastic part and a plastic part, and the latter part is then introduced to the soil hardening equation to reflect the impact of the gas on the soil.Then,a simple elasto-plastic model considering the gas effect for isotropic states is developed.Finally,the model predictions are given and compared with existing experimental data.A good agreement between them is found.Comparisons of the predictions between our model and Wheeler’s model are also performed.     

用二重网格法求解平面弹塑性问题

本文采用二重网格法求解弹性或弹塑性有限元中的非线性代数方程组.在二重网格过程中,分别采用了线性插值算子、逐点投影算子和Gauss-seidel迭代法,并通过计算不平衡力系数ω,从而提高了二重网格法的收敛速度.在非线性分析中,采用"修正的牛顿迭代法"和"二重网格法"的"综合迭代法"求解非线性方程组.根据塑性增量理论、D. C. Druckcer准则以及"综合迭代法"的有关公式,编制了一个平面非线性有限元分析程序MPDNON,给出了弹性和弹塑性问题的算例.计算结果表明,综合迭代法是求解弹塑性向题的一种有效的计算方法.     

冲击载荷作用下弹塑性圆板动力反直观行为的研究

The anomalous dynamic behaviors of struc-tures subjected to a short pulse load have attractedgreat interest.For the first ti me,Symonds andYu[1]found counter-intuitive response when theystudied dynamic behaviors of pin-ended beams un-der i mpact load.The counter-intuitive responsemeans that the permanent deflection of structure isin opposite direction to the load applied.A singledegree of freedom Shanley type model of beamisused to study the influence of thickness and damp-ing[2]to dynamic be…     

材料非线性问题的遗传算法与神经网络耦合分析

基于遗传算法的全局最优化功能以及BP网络的非线性映射功能，提出了用于结构非线性分析的遗传算法与神经网络耦合分析方法。该方法是利用遗传算法的全局优化功能搜索BP网络各神经元之间的连接权值。以受内压的厚壁圆筒为数值算例，利用建立的遗传算法与神经网络的耦合分析方法进行弹塑性分析。计算结果表明该方法是有效的，具有较高的计算精度和计算效率。     

结构动力弹塑性分析地震波的选取原则

总结分析国内外地震波研究成果,结合中国相关规范,提出地震波选取原则:根据结构动力特性、反应谱曲线初选地震波,对结构进行弹性时程分析;然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的"下限"要求以及波的离散性筛选地震波,确定动力弹塑性时程分析的地震波;最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断,确保分析结果真实可靠.理论分析和具体工程实例表明,利用这一原则选取地震波,概念比较清晰,实施相对简单,有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波.     

旋转体弹塑性统一解

采用双剪统一屈服准则对旋转圆盘、旋转圆柱体进行弹塑性分析，已有的Ｔｒｅｓｃａ准则、Ｍｉｓｅｓ准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或可以用文中解逼近，庐解答可适合于多种材料和结构，从得出的解析解和图示表明，正确认识材料强度并合理选择屈服准则对结核设计有重要的意义。     

钢结构弹塑性分析的样条有限点法

介绍钢结构弹塑性分析的样条有限点法.首先用混合参数法构造了样条基函数,在此基础上将梁单元进行单样条离散,建立了梁单元的样条离散化总势能泛函,利用最小势能原理,最终得到薄梁的挠度及弯矩.根据上述方法并结合FORTRAN语言的矩阵运算优势,编制了样条有限点法的FORTRAN程序.通过典型算例分析,结果表明此方法计算简便,精度高,经济有效.