分数阶黏弹性饱和地基与板的共同作用

基于层状分数阶黏弹性横观各向同性饱和地基的固结解答,采用边界元法与有限元法耦合的方法,探讨板与黏弹性饱和地基的共同作用。首先基于Mindlin中厚板理论,得到板的总刚度矩阵方程;随后引入分数阶黏弹性饱和地基的精细积分解答,获得地基柔度矩阵方程;最后利用板?土协调条件,得到黏弹性饱和地基与板共同作用的解答。与已有文献对比,验证了本文解的正确性,并讨论黏弹性饱和地基参数和地基加固深度等因素对筏板与地基共同作用的影响。     

基于分数阶导数的软土非线性流变本构模型

基于分数阶导数理论构建了新的五元件非线性流变本构模型,给出了该模型的理论解,利用该模型对不同应力水平条件下的香港海相软土和上海淤泥质黏土的试验结果进行了拟合分析.研究结果表明,在低应力条件下,串联的变系数黏壶关闭,模型能够更加精确地描述软土的瞬时蠕变、衰减蠕变和稳态蠕变特性;在高应力条件下,变系数黏壶元件参与工作,模型能够较好地描述软土的加速蠕变特性.并且模型参数较少,确定方法简单,具有较为广泛的适用性.     

分数导数黏弹性模型描述的土中单管桩的水平振动

将土体视为黏弹性介质,采用分数阶本构方程描述黏弹性土应力-应变关系,建立并求解了在轴对称坐标下单桩桩周-桩芯土水平振动控制方程,得到分数阶黏弹性土体单桩水平动力阻抗的解析解形式.通过数值算例分析了桩土常数和模型参数对单桩水平动力阻抗的影响.结果表明:桩周土的分数微分算子阶数对单桩水平动力阻抗影响较大;桩芯土和桩周土的本构模型常数会对水平动力阻抗刚度因子产生明显影响,而对阻抗因子的影响相对较小.     

基于分数阶微积分的黏弹性材料变形研究

黏弹性材料的变形行为更加复杂,为了合理地描述黏弹性材料的横向-纵向应变关系,利用分数阶微积分,建立了分数阶横向-纵向应变关系,并推导了等应变率加载时的相应公式,又根据新关系构建了分数阶体积应变公式,为黏弹性材料横向应变及体积应变的求解提供了一种新方法.通过验证,发现该模型能够描述黏弹性材料的横向-纵向应变关系及体积应变,不仅能够表现高分子聚合物等应变率拉伸初期的体积微缩现象,还能反映岩土材料的剪缩剪胀现象.     

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的理想砂井地基径向固结分析

引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型探究砂井地基的流变固结机理,以此描述土骨架的黏弹性变形行为.引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,在自由应变假定下修正了Barron的理想砂井地基固结方程,用隐式有限差分法进行数值求解.通过与Barron砂井固结理论的对比,验证了有限差分算法的有效性,分析了非牛顿指数渗流模型参数及分数阶Merchant流变模型参数对砂井地基径向固结过程的影响.结果表明,砂井地基中的孔压消散随着Kelvin体弹性模量的增大而加快;分数导数阶数和黏滞系数在不同的固结阶段对孔压消散的影响规律不同.相比Darcy渗流,非牛顿指数渗流会延缓砂井地基中的孔压消散.     

大粒径碎石桩在饱和超软土地基中的应用

对广东省西江下游航道整治工程中不排水抗剪强度7~15 kPa的淤泥土地基进行了碎石桩现场试验,得出了采用大粒径碎石桩加固不排水抗剪强度小于20 kPa软土地基的合理施工控制参数:碎石填料主要粒径为5~15 cm;充盈系数为1.4~1.6;密实电流大于50A;留振时间为5~15 s.现场桩径检测、动力触探试验和复合地基大型直剪试验结果表明,采用大粒径碎石桩加固超软土地基是可行的,大粒径碎石桩对增强地基土的抗剪强度和提高软土地基承载力十分有效.     

传递矩阵法在横向受荷桩计算分析中的应用

针对现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》在横向受荷桩计算分析中无法对地基分层、桩侧土地基比例系数变化或桩身抗弯刚度变化直接解答等缺点,将传递矩阵法引入横向受荷桩的结构计算分析中.根据线弹性地基反力法的基本原理,将桩划分为若干单元并将其简化为多点弹簧支承的连续梁,利用材料力学的知识求得结点之间状态向量的传递关系及桩的总体传递矩阵;根据桩底边界条件,求得桩顶的初始状态向量.通过实例分析与其他计算方法比较,结果表明该法可有效地解决现行规范计算方法存在的不足之处.     

水泥搅拌桩在淤泥质软土路基中的试验与应用研究

用水泥搅拌桩对湖州市创业大道跨长湖申线大桥工程东引桥桥头软土路基进行了处理,随机抽取3根水泥搅拌桩进行了桩基静载试验,并对桥头段2个断面工后变形进行了监测。试验及监测结果表明:桩基各参数均符合地基处理的力学要求,地基承载力得到了有效的提高;路基沉降较缓慢,且变形速率在施工之后几个月逐渐变小,符合桥头地基的变形要求。     

有限元-无限元耦合法在桩-土动态反应中的应用

推导了4+2节点动力无限元的位移形函数及坐标形函数,进而得到具有不同波动组合位移衰减形式的二维谐振无限元,并运用通用有限元软件建立了单桩动力荷载下的有限元-无限元(FEM-IEM)耦合模型,分析了竖向、水平及弯矩谐振作用下不同类型单桩在不同土性中的动力反应.计算结果证明,本文提出的耦合方法在计算效率和精度上具有优势.     

桩-土作用模型在桥梁设计中的研究与应用

文章论述了桩土水平作用机理的复杂性,通过宁波市后塘河大桥工程实例分析了目前常用桩-土模型在设计计算过程中的局限性,并提出了一个适用程序计算的桩-土水平作用m-P-y模型.     

分数导数型圆形隧道粘弹性围岩的应变位移分析

利用能较好地描述岩体粘弹性力学行为的分数导数本构模型,并运用弹性—粘弹性对应原理和分数导数的性质,通过Laplace逆变换得到了分数导数描述的圆形隧道粘弹性围岩的应变和位移的解析解,并对结果进行了讨论.结果表明,分数导数本构模型在描述岩体粘弹性力学行为方面具有建模精确,应用范围广等优点.     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

考虑土的粘弹性及成层土的砂井地基设计综述

本文采用广义Voigt模型,导出普遍适用于各种粘弹性土的竖向固结和轴对称固结基本方程及其解析解。它概括了太沙基、巴隆的弹性解和钱家欢60年代发表的粘弹性解等。对于砂井地基真空或堆载预压固结分析,提出一种孔隙压力按解析解近似计算,位移数值求解的半解析方法,全面考虑了土的粘弹性、砂井地基固结三向性、井阻、涂抹、砂井群和成层地基的共同影响。理论计算与工地实测较吻合。     

水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用

介绍了水泥搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。     

粘弹性岩层中顺序采掘的时变位移和应力的计算方法

本文在线性粘弹性问题解的基础上,利用应力复原原理,得出了关于在粘弹性岩层中顺序采掘时的时变位移和应力的计算方法。文中给出了在PDP-11/70机UNIX操作系统下实施的框图,程序有模块性,中心的弹性解的程序不变。最后给出了一个在粘弹性复合半平面中矿房组顺序开采的计算实例。     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

边界单元法在粘弹性参数位移反馈分析中的应用

本文提出由位移观测资料反馈分析粘弹性模型参数的边界元法.文中以鲍埃丁-汤姆生(PT)模型为例,介绍了求解的具体步骤,给出了算例,并将其结果与理论解作了比较.算例分析表明,PT粘弹性模型能较好地用于实际工程,特别是围岩较均匀的地下洞室;边界元法比解析法通用性强,比有限元法更能适用于地下洞室结构,特别是不规则形状的洞室,且简单明了,具有较高的计算精度,是位移反馈分析求粘弹性参数的有效方法.     

有限元与边界元耦合法在波浪力计算中的应用

利用有限元与边界元耦合法对三维无界区域中直立圆柱所受的波浪力进行计算,把整个求解区域分成内域和外域两部分,在内域采用有限元法,对外域采用边界元法计算,由加权余量法的理论知这种耦合在理论上是可行的,根据此耦合方法编制了完整的计算机程序,对海洋中直立圆柱的波浪力进行了分析.数值计算的结果与理论解吻合良好,表明该方法有效.     

膨胀土和软岩边坡加固优化设计的几个关键问题--以东深供水改造工程中BⅢ2边坡为例

结合东深供水改造工程中BⅢ2的特点，分析了膨胀土和软质岩土边坡的基本特征，提出了该类边坡固优化设计中的若干关键问题；指出在该类边坡加固设计中应着重考虑滑动面的搜索、计算参数的选择、加固计算模型和方法、坡形与排水设计以及表面护坡等问题，以保证边坡加固设计的合理有效性。