土工合成材料加筋地基计算方法的研究

对土工合成材料加筋地基来说，现行的用于以太沙基极限承载力公式及压力扩散角理论为基础的加筋后地基承载力增量公式的计算模型不能完全符合其工作性状。为使计算模型能够满足加筋地基变形连续协调条件，现根据基础的实际沉降情况，设计出了新的计算模型。据此对增量公式进行了修正，提出了一种改进的加筋地基计算方法。     

基于正交设计的路堤稳定影响因素敏感性分析

针对边坡和地基2种路堤稳定主控条件,建立了路堤边坡和路堤地基稳定分析模型,采用正交设计方法研究了对应计算模型的各影响因素主次顺序,讨论了均质边坡条件下影响路堤边坡稳定性的各因素间交互作用.研究表明：路堤边坡稳定影响因素敏感性按内摩擦角、坡高、黏聚力、边坡比依次减小边坡比与内摩擦角、坡高与黏聚力间显著交互作用,取值水平不当会影响各因素的敏感性排序;地基及路堤稳定性主要受地基控制,地基土强度和地坡度是路堤稳定的主要因素.     

密实砂土地基承载力性状分析与研究

通过对密实砂土进行一系列三轴排水压缩试验，探讨了砂土的峰值内摩擦角ψmax和剩余内摩擦角ψres随应力水平的变化规律。运用三轴试验以及离心试验结果，从数值上计算并分析了土的内摩擦角对承载力因数Nr的影响，承载力因数Nr随着基础尺寸增加而减小是因为土的内摩擦角随着应力水平增加而减小以及土的渐进破坏所致，实际内摩擦角值在ψmax和ψres之间。     

水平成层土质边坡破坏机理及极限承载力研究

采用室内模型实验以及极限平衡水平条分法对水平成层土质边坡的破坏机理以及稳定性进行研究。通过建立室内模型试验分别研究了分层厚度以及边坡高度在坡顶施加荷载的情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置,得出了在坡顶作用相同宽度荷载的情况下,极限承载力随着分层厚度的增加而增大;当保持边坡坡比、加载方式以及分层厚度相同的情况下,不同边坡填筑高度对极限承载力的影响甚微。水平层状土质边坡滑动面为圆弧段与直线段的组合形式。基于极限平衡法的基本原理,针对边坡水平成层的性质以及圆弧+直线的破坏形式,对滑动体进行水平条分,推导了该类边坡极限承载力计算公式,并且与试验工况结果以及竖向条分法计算结果对比分析。结果表明:极限平衡水平条分法较之于竖向条分法在水平层状边坡稳定问题中具有一定合理性。     

岩质边坡地震加速度放大效应研究

建立一个高70 m的二维数值计算模型,对岩质边坡坡面的加速度放大系数进行计算,并将数值计算结果与大型振动台试验和地震台站实测数据进行对比,对比发现三者得到的岩质边坡坡面加速度放大系数十分接近,再将本文得到的加速度放大系数与《建筑抗震设计规范》中的规定值进行对比。研究表明:高度和坡角对岩质边坡坡面的加速度放大系数具有较大的影响,随着相对高度的增加,岩质边坡坡面的加速度放大系数逐渐增大,水平向的加速度放大系数大于垂直向,岩质边坡坡面的加速度放大系数随边坡坡角的增大而增大,且坡脚对放大系数的影响程度随坡角增大而减小;《建筑抗震设计规范》规范的加速度放大系数规定值过于保守,尤其是对于垂直方向。研究成果对认识岩质边坡坡面加速度放大系数具有一定的指导意义。     

彭湖高速公路高填路堤稳定性敏感分析

以彭湖高速公路K26+150高填路堤为研究对象,通过对现场调研并采样开展室内土的物理性质试验、击实实验和直剪试验。在不同压实度情况下取得粘聚力c、内摩擦角φ值的基础上,采用极限平衡法分析不同粘聚力c、内摩擦角φ、容重γ、坡高H和坡比m情况下高路堤的稳定性,并探讨了各种强度参数与边坡稳定性的敏感性关系。初步表明内摩擦角φ和坡比m对路堤边坡稳定性影响更为敏感。     

高填方路堤软弱地基的承载力分析

利用应力和孔隙水压力耦合的方法对路堤填筑过程中地基的孔隙水压力分布进行研究。在分析地基中孔隙水压力变化规律的基础上,利用极限平衡方法对地基的稳定性进行分析,探讨了上部荷载以及超孔隙水压力对地基中潜在滑动面形状、位置以及地基极限承载力的影响,提出了高填方路堤软弱地基承载力的合理计算方法。利用此方法研究了路堤下地基极限承载力随强度参数的变化规律,结果表明:软土地基的承载力随黏聚力和内摩擦角的增大而近似线性增大。     

考虑渗流作用的土坡稳定性上限有限元分析

根据上限有限元的基本原理,基于MATLAB平台编制了有限元上限分析程序,将Mohr-Coulomb屈服准则嵌入有限元计算程序中,利用计算机自动搜索得到边坡的破坏面。采用强度折减法对渗流作用下边坡的安全系数的上限解进行计算,并得到边坡的极限破坏模式,计算结果表明:稳定系数随边坡高度、边坡角度、水位位置h/H的增大而减小;随着坡高的增大,边坡破坏范围逐渐增大;当β=30°时,土坡的极限破坏面不经过坡趾,随着坡角的逐渐增大,边坡的极限破坏面通过坡趾;不同水位位置条件下边坡的破坏模式形态基本相同。通过与前人研究成果的对比,验证了本文方法的有效性,并将本文成果应用到实际工程中,取得了良好的效果,可为同类工程提供参考。     

西安地区洞桩法地铁车站基础结构选型

结合西安地层特点,依托5座在建洞桩法地铁车站实体工程,分析了不同基础型式的结构承载特性和最不利工况,选取地基承载力、水平抗剪切、抗倾覆、基底抗隆起、结构允许水平位移作为评价基础结构强度及刚度安全性的基本准则,构建了洞桩法基础结构的力学模型,推导了不同破坏模式下结构的安全系数计算公式,提出了适用于西安地区洞桩法基础结构选型理论体系中各项安全系数取值建议,给出了不同地层及埋深条件下单排长桩基础和柱下条形基础的适用范围。研究结果表明：西安地区洞桩法基础结构按地基承载力、水平抗剪切、抗倾覆、基底抗隆起及结构允许水平位移等基本准则计算时,安全系数应分别不小于1.2、1.3、1.3、1.6、1.4;洞桩法的中柱基础结构选型主要受地基竖向承载力准则的影响,采用相同柱跨型式时,柱下条形基础在砂土地层中的适用性优于其在粉质黏土-砂互层和粉质黏土地层中的适用性,而单排长桩基础可通过增加桩长等方式提高结构承载力,理论上在各类地层条件下的适用性均优于柱下条形基础;边桩基础结构需要采用复合准则综合分析其适用性,柱下条形基础结构的适用性受地层条件影响较大,在粉质黏土和粉质黏土-砂互层条件下结构抗倾覆安全性难以满足...     

覆盖型高陡边坡稳定性主控因素研究

为了确定百米级以上覆盖型高陡边坡稳定性主控因素,指导边坡现场支护工作,以川西某隧道工程边坡为典型案例开展研究,隧道出口上方为泥石流堆积体。选取上覆土层厚度H、坡面倾角β、地震动峰值加速度a、土体内摩擦角φ、黏聚力c、重度γ、弹性模量E、泊松比μ等参数,开展边坡稳定性影响因素敏感性分析。利用正交试验设计,采用有限差分强度折减法进行边坡安全系数的计算,基于方差分析和F检验完成影响因素敏感性排序和显著性检验,并开展边坡稳定显著性参数影响分析。分析结果表明：边坡稳定性影响因素敏感性顺序依次为β、φ、a、H、c、γ、E、μ,其中β、φ、a、H、c为边坡稳定性的显著性影响因素;地震工况下边坡处于不稳定状态,需对边坡进行支护,支护位置应选取泥石流阶地坡面缓变陡区域。     

非支配排序遗传算法的动压轴承形状多目标优化

为了克服以偏心率为初始参数的轴承优化模型优化结果局限于原始形状的缺点,提出用傅里叶级数表示通用膜厚方程,建立了多目标形状优化设计数学模型.应用基于非支配排序遗传算法,以最小功耗和最小侧漏流速为目标、最小油膜厚度和最小承载力为限制条件,以通用膜厚方程系数为设计变量,进行了轴承形状的多目标优化设计,并用Matlab偏微分方程工具箱求解基于通用膜厚的控制方程.实例分析结果表明:基于通用膜厚方程的多目标优化后的轴承形状不受固有型线的限制;在保证最大承载力的基础上,优化后的非圆轴承与仅以最大承载力为单目标优化的结果相比,最小功耗下降了80.8%,最小侧漏流速比优化前下降了3个数量级,并得出了Pareto最优解集.     

基于灰色马尔可夫组合模型的在役桥梁承载力模糊可靠性预测

在桥梁管理中,由于桥梁承载能力受到荷载、环境、材料等多种因素的影响,具有很大的不确定性,而马尔可夫模型能够以概率的形式反映出这种不确定性,因而预测的结果更为客观,可靠性相对较高。将灰色系统预测模型与马尔可夫概率预测模型相结合,用于我国桥梁承载能力的预测。     

一种轻型可展军用桥梁的设计与动力学分析

为保障人员迅速跨越沟渠、谷地等人工或天然障碍,研制了一种新型的轻型可展军用桥梁.该桥采用剪式铰和套筒可展机构实现轴向展开,用电机牵引主动索,展开至设计位置后锁定成工作状态.分析了预应力索和加劲桁架机构在减小桥梁变形、提高承载力方面的作用;制作缩比模型并进行了展开试验验证.研究结果表明:预应力索的设置使桥梁挠度从1/114减小到1/386,加劲桁架使桥梁承载力提高35.1%;该结构形式能稳定展开并投入使用,模型试验结果与展开的仿真结果吻合.      

“释能法”提高石拱桥承载能力的设计与实践

以遇仙桥为例,介绍“释能法”在具体桥梁加固设计和实践中的应用。通过计算表明“释能法”加固后的遇仙桥承载能力满足加固设计荷载的使用要求,达到了加固目的。从而证明用“释能法”加固提高石拱桥承载力是完全可行的、安全的。     

双曲线上曲率最大点预测桩基竖向极限承载力的预测

从解析几何的角度分析了传统双曲线方法,该方法是用平行于沉降轴的渐近线来判定极限承载力;提出了采用双曲线上曲率最大点来判定极限承载力.在实际工程应用中,与传统方法进行了对比分析.结果表明:采用曲率最大点判定极限承载力得到的Qu是传统的以渐近线判定得到的Qult作折减所得,曲线越平坦折减越多;在极限承载力随拟合采用荷载级数...     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

钢管复合桩承载特性模型试验研究

为研究钢管复合桩的承载性能,进行了剪力环、泥皮和防腐涂层共同作用下的钢管复合桩和钢筋混凝土桩室内模型试验,对比分析了试件的荷载-变形曲线、钢管变形等参数,并采用分解分析法对钢管复合桩的套箍效应进行了分析.试验及计算结果表明,钢管复合桩承载性能较钢筋混凝土桩显著提高,套箍效应使得钢管复合桩承载力较空钢管和钢筋混凝土桩承载之和提高9.8%,混凝土抗剪强度提高了1.2倍;钢管对核心混凝土产生的紧箍作用沿界面长度增大,且随荷载的增加而增大;在防腐涂层、泥皮和剪力环(间距90 cm)共同作用下,钢管套箍效应带来的混凝土紧箍力最大值可达2.32 MPa;规范ACI (2005)适合于泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用时钢管复合桩极限承载力的计算.      

矩形不锈钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响. 研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,壁厚由4 mm增加到6 mm时,试件承载力增加25%~57%;在相同壁厚的情况下,长宽比由1增加到2,试件承载力减小22%~30%;将本文试验数据与国内外普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果进行对比分析,发现不锈钢管混凝土短柱轴压承载力较相同截面的普通碳钢钢管混凝土短柱承载力平均高出14%;通过数值拟合得到了轴压承载力计算公式,该计算公式能较好地预测矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力.      

基于蒙特卡罗法的抗拔桩可靠度指标分析

运用蒙特卡罗法,并结合工程实例,对抗拔桩可靠度指标进行分析.计算表明:考虑场地承载力不定性较未考虑时桩更趋于安全,不考虑场地承载力不定性时可靠度指标对计算模式和桩侧摩阻力折减系数的均值和变异系数均敏感,荷载变异系数对可靠度指标有较大影响.此外,得出可靠度指标较安全系数更能符合抗拔桩的客观实际.     

双曲线上曲率最大点预测桩基竖向极限承载力的预测

从解析几何的角度分析了传统双曲线方法,该方法是用平行于沉降轴的渐近线来判定极限承载力;提出了采用双曲线上曲率最大点来判定极限承载力。在实际工程应用中,与传统方法进行了对比分析。结果表明:采用曲率最大点判定极限承载力得到的Qu是传统的以渐近线判定得到的Qult作折减所得,曲线越平坦折减越多;在极限承载力随拟合采用荷载级数的规律方面,最大曲率点法与传统方法一致,得到的极限承载力均随着采用级数的增多逐步增大并逐渐趋于稳定。