基础沉降计算的数值积分算法

基于弹性半空间体在竖向集中力作用下的弹性力学解答,给出了基础沉降计算的数值积分算法。对基础底面进行二维网格离散,并引入平面四节点等参元的插值形函数,采用高斯积分法计算下卧土层的附加应力。沿土层厚度做一维离散,并采用两节点杆单元的插值形函数对附加应力进行积分计算基础的沉降量。介绍的算法可适应任意形状的基础形式和任意分布荷载,用较少的积分点数即可获得满意的计算精度,可供相关工程设计应用。     

竖向荷载下饱和黏土地基的侧向变形性状分析

目前关于竖向荷载下地基侧向变形最大发生位置的确定,大都是基于数值模拟或模型分析,鲜有理论上的分析与计算。为深入研究地基侧向变形,基于布辛奈斯克等垂直荷载下黏土地基侧向位移的弹性理论解,对饱和黏土地基进行推导分析,分别得出其在竖向集中力、无限长线荷载、均布条形荷载下同一深度处各点的侧向变形规律及相应荷载下侧向变形最大发生位置。同时,以某均布条形荷载下饱和黏土地基的侧向变形为例进行数值模拟,结果表明:数值解与理论计算值吻合较好。     

冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

机场刚性道面是通过具有一定传荷能力的接缝,达到共同工作的目的,基于此建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的新型力学模型。利用变分原理、Laplace变换和互等功定理求解了该系统的位移解析解,计算了弹性地基和粘弹性地基上有限矩形板的动力响应,探讨了地基参数和弹性嵌固边界刚性系数对板的动态响应的影响。得到了冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板系统参数影响的动力特性规律。该研究结果可为路面结构的动力响应分析、板厚设计、参数识别和质量评价等提供理论依据。     

集中力作用在弹性半无限平面内的Melan解研究

针对长条形基坑开挖的变形问题，通过对Melan给出的集中力作用在弹性半无限平面内应力解的研究，发现其不满足弹性力学相容方程。对此，利用弹性力学中平衡方程、应力几何方程结合位移边界条件，给出了集中力作用在弹性半无限平面内应力修正解，推导出相应的位移解，并利用有限元ABAQUS计算结果验证位移解的正确性，同时说明了应力修正解的正确性。     

双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的一种新型力学模型,利用Laplace变换,变分原理及互等功定理求解了该系统的位移解析解,并进一步讨论了地基参数和弹性支撑刚性系数对板的位移的影响。经过实例计算,表明结果正确,该研究结果可为路面结构的动力响应分析和质量评价提供一些理论依据。     

双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的一种新型力学模型,利用Laplace变换,变分原理及互等功定理求解了该系统的位移解析解,并进一步讨论了地基参数和弹性支撑刚性系数对板的位移的影响.经过实例计算,表明结果正确,该研究结果可为路面结构的动力响应分析和质量评价提供一些理论依据.     

双参数粘弹性地基无限长梁移动荷载作用下瞬态动力响应

基于双参数弹性地基模型,推导建立考虑变形随时间变化的双参数粘弹性地基无限长梁的动力方程;分别采用直接积分变换法和Green函数求解动力方程,对比两种方法的解,验证求解过程的正确性;并分别讨论了不同动荷载工况,得到相应梁挠度的积分形式解。     

交通荷载作用下软土地基累积塑性变形分析

针对交通荷载作用下软土地基的变形问题,采用累积应变的经验公式计算其累积沉降。首先通过确定车辆荷载引起的动偏应力和土层的力学指标计算出静力破坏偏应力,然后通过考虑土物理力学性质、循环荷载次数的累积变形公式计算软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的残余累积应变,最后用分层总和法计算总沉降。采用该方法对交通荷载作用下上海地区典型软土地基的累积沉降进行了实例分析。     

影响成层土地基附加应力分布因素分析

在沉降计算中,土中附加应力分布是一个重要因素。传统的Boussinesq应力分配是在土层均质各向同性的弹性半无限空间体的假设下得到的。而在上下土层性质区别很大的情况下,不能很好地满足Boussinesq的条件。为此,采用层状体系理论分析成层地基的附加应力,比较与Boussinesq解的区别,并讨论了不同影响因素对层状地基附加应力分布的影响。     

粉喷桩处理高速公路软土地基地基内附加应力及沉降计算分析

考虑高速公路路基承受柔性荷载的特点，采用弹性力学中Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性荷载下粉喷桩复合地基中及复合地基下卧层土中应力及沉降。计算表明由于桩的作用，加固区的附加应力大大减少，而下卧层的附加应力有所增加，从而导致下卧层的沉降增大。将此方法计算沉降与工程中常用计算方法及实测结果比较，Mindlin解与Boussinesq解联合求解法与实测能较好吻合。     

移动荷载下粘弹地基上刚性道面板弯沉求解

文中以一种更符合机场刚性道面实际情况的力学计算模型——移动荷载作用下粘弹性地基上无限大弹性薄板系统来研究道面弯沉的求解。应用线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解系统的动力响应广义积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数。利用拉普拉斯和汉克尔变换求板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解。     

大型飞机荷载作用下站坪结构对地基土附加应力的影响分析

基于轴对称荷载层状弹性理论,可得垂直均布荷载作用下分层地基土的解析解;利用BISAR3软件进行计算,分析了在大型飞机多轮荷载作用下,刚性及柔性道面各结构层刚度及厚度变化时,对地基土附加应力的影响。分析结果表明:刚性道面相对于柔性道面,土基内应力扩散较大,土基顶部附加应力相对小了46 %左右;无论对于刚性道面或柔性道面,各结构层厚度变化的影响均要大于刚度变化的影响。此分析方法,可为机场站坪沉降及道面设计提供参考。     

浅置基础地基等效水平刚度研究

采用弹性力学中三维弹性半空间内作用水平集中荷载时的任意位置位移和应力解析解,对浅置基础(不考虑桩基与土的相互作用)下的地基等效水平刚度进行探讨。根据三维弹性半空间内作用水平向集中荷载时的任意位置位移和应力解析解及基础底面作用力分布形式,分别给出了三种不同类型圆形基础底面作用力分布形式下的地基水平向等效刚度;针对常见的矩形基础,给出了基于圆形基础底面下地基水平等效刚度的修正公式;讨论了常见水平层状地基中的地基水平向等效刚度修正方法,给出了水平层状地基中的地基水平向等效刚度的解析形式。对地基水平等效刚度解析形式的分析,可为求解考虑土-结构相互作用时的结构动力响应分析提供地基刚度特性。     

基于m法的高承台桩复合受力计算分析

为分析高承台桩竖向荷载对水平承载性能的影响,考虑桩身摩阻力、桩身自重及土抗力的影响,从弹性桩的挠曲微分方程出发,假定均匀地基土地基系数按m法线性增大,推导了在水平荷载、竖向荷载及弯矩共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答。结果表明:在桩头自由长度较小的情况下,竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能,随着自由长度的增加,竖向荷载的作用引起基桩的P-Δ效应,但影响不大,可忽略不计。     

横向荷载对基桩竖向承载力的影响分析

为研究横向荷载时基桩竖向承载力的影响,首先利用m法假设下轴横向受荷桩桩身挠曲方程的幂级数解,得到桩周土对桩身抗力沿桩轴向的分布,在此基础上利用横向受荷桩桩侧土体应力分布弹性解,求得桩周所受法向压力的变化量,进而得到桩侧阻力极限值的变化量沿桩轴向的分布,将此变化量积分得到由横向荷载引起的桩侧极限摩阻力的变化量,由于横向荷载对桩端阻力影响不大,故此即为基桩竖向承载力的变化量,横向受荷桩的竖向承载力即为此变化值与无横向荷载作用时基桩的竖向承载力之和.然后将导得的计算公式对某试验进行分析,其结果表明计算值与实测值吻合较好.最后对横向荷载下基桩极限侧阻力变化量的影响因素进行了分析.分析结果进一步证明了横向荷载对基桩竖向承载力有一定影响,在工程设计中值得注意.     

有轨电车荷载作用下路基结构动力响应分析

采用有限元程序ABAQUS建立数值模型，研究有轨电车路基在荷载作用下的动应力变化规律，分析有轨电车动应力随着不同行车速度、路基横断面位置、路基深度的传递规律，同时分析不同基床结构与地基土下动力响应的变化情况。结果表明：动应力在路基中呈现出两端大，中间小的特点，总体上呈马鞍形分布；有轨电车轮载所引起的附加应力快速衰减，在深度达到0.7 m左右时，动应力衰减一半；路基结构中的动应力随基床结构弹性模量的增大而逐渐减小，并且受基床底层弹性模量影响更大；随着地基土弹性模量增大，路基结构内动应力会略微增大，但路基结构的竖向位移会大大减小。     

复合地基荷载传递规律及变形计算

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩-土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推导出了路堤荷载作用下复合地基加固区桩及桩周土压缩量计算的解析式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析式。为验证该方法的可行性,通过算例将该方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型试验结果进行了比较。算例及模型试验结果均表明:该方法在分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形时具有足够的精度,且该方法计算工作量小,便于工程应用。     

多因素下大断面矩形顶管施工对地层竖向变形影响研究

为对大断面矩形顶管施工过程中引起的地表沉降进行准确预测和有效控制，依托苏州市城北路综合管廊矩形顶管项目，基于力学理论、实测数据与数值计算等分析方法对多因素下施工引起的地层竖向变形进行研究。基于弹性力学的 Mindlin解和随机介质理论，探究管周土体变形模式，推导顶管正面附加应力、侧面摩阻力、地层损失、注浆填充等引起的地层竖向变形计算公式，结合现场实测数据发现该计算方法基本符合地表变形规律；进一步利用Matlab数值分析各个因素对地层竖向变形的影响，探究大断面矩形顶管顶进时地层竖向变形的一般性规律。研究结果表明： 理论推导的地层竖向变形解析式基本符合现场实际规律，地层损失对地表土体沉降的影响程度最大，顶管机头与周围土体的摩阻力影响次之，注浆会对地表产生一定抬升效果。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算

针对刚性桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,通过拟合桩土单元体竖向相对位移分布函数,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形以及中性点和桩土界面变形协调,对桩土相对位移变形形式、桩侧摩阻力变化规律、桩端土反力模型作一定的简化,建立出刚性桩桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算方法。最后,采用该沉降计算方法对模型试验及工程实例进行分析。结果表明,柔性基础下与刚性基础下刚性桩复合地基变形模式与桩土应力比有很大的差异,沉降计算值及桩土应力比与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,能够对刚性桩复合地基沉降量计算提供参考。