有限差分方法在锚索框格梁内力计算中的应用

为使锚索框格梁内力计算方法更通用,能适应不同类型框架形式,基于Winkler弹性地基模型,用有限差分法方法推导了单根有限长梁内力计算公式,以此为基础提出了框格梁内力整体求解的计算方法,即根据框格梁锚索作用位置力的平衡和变形协调条件求解锚索力在横梁和竖梁上的分配,并根据分配结果分别计算每根梁的内力.单根梁计算实例证明,有限差分法是一种较精确的数值计算方法.整体求解计算实例及现场试验结果表明:整体求解方法不受结构对称性及锚索力个数的限制,更适用于一般情况;计算结果与现场试验结果吻合较好,Winkler 弹性地基模型用于计算锚索框格梁内力是合适的;锚索位置弯矩计算结果偏于安全可进行适当修正,同时此处应增加构造措施保证局部承载能力.     

地面堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形的解析解

为研究地面堆载作用对既有盾构隧道纵向变形的不利影响,将既有盾构隧道简化为置于Pasternak地基上的Timoshenko梁(定义为T-P模型),通过理论推导得到考虑盾构隧道剪切效应和地基剪切刚度的地面堆载诱发下,既有盾构隧道纵向变形的解析解。研究结果表明:1)与其他模型计算结果相比,在实测数据的最大值附近,T-P理论模型计算结果与实测数据更为吻合,从而验证该模型的可靠性。2)在隧道纵向变形计算上,T-P模型相比常用Euler-Bernoulli梁模型计算结果较大,而稍小于T-W模型计算结果,更接近实际监测数据;在内力计算上,Euler-Bernoulli梁模型计算结果较大,常用的EB-W模型弯矩、剪力最大值均为T-P模型的1. 3倍。3)随着隧道与堆载中心水平距离的增大,隧道竖向变形减小;提高土层弹性模量以及隧道等效抗弯刚度可以有效减少隧道竖向变形;当等效剪切刚度超过一定数值后,隧道变形趋于稳定。     

锚索框架内力计算的弹性地基梁法

锚索框架梁近年来越来越多地应用于滑坡治理和边坡工程的加固与防护,其内力计 算目前大多简化采用刚性梁法,忽略了锚索作用下框架的变形。根据Winkler假定采用弹性地基 梁法计算锚索框架梁的内力,考虑了框架梁和地基反力的弹性变化,由此得出的地基反力和框架 梁的弯矩与实测结果较为一致。     

弹塑性地基梁在ABAQUS中的开发与应用

在Winker弹性地基梁的理论上,考虑地基土体的弹塑性性质、地基弹簧受拉脱开、多结点曲形地基梁单元,在ABAQUS二次开发平台UEL上开发了弹塑性地基梁的单元子程序.以实际P-s曲线出发,导出地基土体的一维弹塑性本构关系,用于计算弹塑性地基梁的基床系数.通过算例验证,对比解析解与数值解,验证了所编制单元子程序的正确性....     

基坑三维弹性地基梁法中m值的确定方法

数值分析是预测基坑工程变形响应的重要手段,三维弹性地基梁法是一种简化的基坑工程开挖数值模拟方法,m值的确定是三维弹性地基梁法的关键。依托上海地区地铁车站基坑,提出了结合有限元的多目标反分析参数确定理论与算法,以不同开挖工况中基坑长边和短边的围护墙体水平位移作为目标,分析确定m值。对基坑开挖施工过程用ABAQUS进行有限元模拟,同时选取AMALGAM算法,利用MATLAB对基坑工程中的土体参数进行反分析。对比发现,根据基坑开挖前一步实测变形确定的计算参数能够有效预测下一步开挖变形,证实了多目标反分析对后续施工步预测的精确度,并且得到了长寿路车站基坑第二至第六步的m值的反分析结果,可作为基坑工程的借鉴。     

车辆荷载下地基数值模型的边界影响分析

针对有限单元法模拟实际为半无限土体时有限边界分析模型会引起较大误差的缺点,引入黏弹性人工边界结合有限元数值模型以便准确地描述循环动荷载作用下地基的响应问题。分别采用固定边界、黏性边界及黏弹性边界有限元3种方法计算了交通荷载作用下的地基响应。通过与Lamb问题解析解对比分析表明,黏弹性边界有限元数值模型的计算结果与解析解非常吻合,而固定边界、黏性边界数值模型的计算结果存在不合理现象。算例表明研究交通荷载作用下地基响应时,尤其是分析重复交通荷载作用下的残余变形,宜采用黏弹性边界有限元模型。     

大角度斜拉桩计算方法及工程应用

针对现有预应力锚索抗滑桩使用空间受限的情况，提出一种大角度斜拉桩，结合Winker弹性地基梁理论和弹性支座法，为其建立力学计算模型。用桩锚变形协调条件，推导锚索拉力计算公式，并将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分，滑面以上部分按结构力学方法计算，滑面以下部分按Winker弹性地基梁法计算。通过Matlab编程实现锚索拉力、桩身内力及位移计算结果输出。采用Optum G2软件建立数值模型对理论模型进行验证，结果表明：计算方法能准确反映桩顶大角度斜拉桩的受力、变形特点，计算结果的精确程度取决于地基系数选取的合理性与准确性。最后，以重庆某基坑边坡工程为例，与普通抗滑桩进行对比分析，计算结果表明：大角度斜拉桩受力模式更加合理，大角度斜拉锚索可有效减小桩身弯矩、剪力、位移等，进而减小桩身截面尺寸、配筋和嵌固段长度。     

连续梁传递矩阵法单桩内力分析与计算

根据弹性地基梁法,利用连续梁传递矩阵求解桩基的内力与变形.与传统方法相比,具有计算精度较高,不用查表,可以通过计算机通用软件求解等优点,是传统方法的补充和改进.采用连续梁传递矩阵进行桩基内力计算,结果与常规方法相差小,用计算机软件计算,大大减化了计算量.     

基于Winkler理论悬臂U型路基底板分析方法

系统开展了U型路基底板竖向荷载等效方法和Winkler弹性地基梁通用解法的研究,并将其应用于U型路基底板内力及变形关键影响因素分析。结果表明:U型路基内部填土产生的底板竖向荷载应采用等效均布方法;底板上表面分布荷载通过微段集中荷载叠加方法,能够得到复杂荷载条件下的Winkler弹性地基梁通用解答,并可实现U型路基底板内力与变形的快速求解;地基系数和底板厚度是决定底板承载性能的关键因素,地基系数越大,底板不均匀变形越小,结构内力越小;底板厚度同其刚度直接相关,厚度越大,底板内力及变形的不均匀性相对越小,但内力绝对值增大。     

深基坑支护结构考虑桩-土相互作用的弹性地基梁法

为解决深基坑支护结构设计中土压力与支护结构变形的非线性相关问题,提出了一种竖向弹性地基梁模型。明确了土弹簧刚度和支撑刚度的计算方法,阐述了考虑桩-土相互作用的弹性地基梁法的计算流程,并提出土弹簧压力不得大于被动土压力这一关键指标。工程实例对比分析表明,本方法适应性广、准确性高,可以更好地满足工程建设要求。     

盾构管片纵向接缝位置对结构内力和变形的影响分析

根据盾构隧道管片衬砌之间的连接特性、衬砌结构与土层之间的相互作用性质，提出了基于弹性地基理论的盾构隧道管片衬砌结构的梁-弹性铰-地基系统模型，并研制了相应的有限元分析程序FHEF，该模型能直接计算出盾构隧道管片衬砌结枸的轴力、剪力、弯矩和变形，将计算结果直接用于工程设计。依据二维计算模型，就盾构隧道管片衬砌结构纵向接缝不同位置对衬砌结构的内力影响进行了详细计算分析，计算结果表明，纵向接缝的不同位置对结构的内力和变形不容忽视，工程设计时应从结构设计和防水设计等多个角度来确定纵向接缝的设置，从而指导工程实践。     

采用折减刚度系数法计算简支体系地震中动态二阶效应

根据简支体系的受力特点,提出采用刚度折减法快速计算非线性动力分析中二阶效应的方法,通过解析法推导出考虑P-δ效应的Euler-Bernoulli梁刚度修正系数,且给出了Timoshenko梁的P-δ效应刚度修正系数。编制相应计算程序,将所得修正系数引入结构Pushover计算和直接积分的非线性动力时程计算,并将该法应用在实际桥梁抗震计算中。各种计算结果与采用增量迭代法的高精度实体单元结果进行了对比分析,结果表明,采折减刚度系数法能够有效、准确地计算结构动态二阶效应;Timoshenko理论中的二阶效应计算要比Euler-Bernoulli理论的更为准确;在地震作用下梁结构中二阶效应会被放大,必须考虑其对结构的影响。     

波形钢腹板组合箱梁横向内力有限元分析

为研究波形钢腹板PC组合箱梁在局部荷载作用下的横向内力问题,通过对建立与实桥缩尺比为1:5的有限元模型,利用空间有限元对其在局部荷载作用下的横向内力进行了数值仿真分析,并得到其横向内力的有效分布宽度,与规范计算得到的值相对比,表明采用现行公路桥梁设计规范中的有关规定来计算波形钢腹板组合箱梁的横向受力有效分布宽度是安全的...     

下穿盾构隧道施工对铁路的影响研究

盾构隧道开挖对邻近建筑物的扰动是必然存在的,此类问题已得到了愈来愈广泛的关注。以佛山市三水区下穿盾构隧道工程为依托,利用数值摸拟法,计算分析了近距离下穿盾构隧道施工对既有铁路的影响规律。基于弹性地基梁理论,将盾构开挖影响等效成一位移,推导了盾构隧道开挖引起的既有铁路竖向位移理论计算公式。分析结果表明:盾构隧道开挖引起的轨道沉降近似呈正态分布曲线,主要影响范围为隧道轴线两侧约2.5倍隧道直径范围内,与Peck估算公式计算所得影响范围一致,且其分布规律与实测结果吻合。对比数值与理论计算结果表明,采用弹性地基梁法可以有效地计算既有铁路受下穿盾构开挖影响后的位移。     

基于Timoshenko梁理论的薄壁箱梁剪力滞效应研究

基于Timoshenko梁理论,对单箱单室混凝土薄壁箱梁的翘曲位移函数进行了修正,合理构造了考虑各翼板剪切变形差幅值关系、横截面轴力平衡条件以及腹板剪切变形影响的翘曲位移函数,建立了体系总势能函数,利用Euler-Lagrange方程得到了结构稳定平衡状态下薄壁箱梁剪力滞效应计算理论的微分方程。结合ABAQUS有限元数值模型,对比分析了简支箱梁在集中力荷载和满跨均布荷载作用下横截面各翼板纵向应力分布规律。结果表明,集中力荷载作用下,靠近加载端截面测点3受应力扰动影响明显,误差偏大,远离腹板区域,文中所提的解析解与有限元数值模型解的误差控制在5%左右;均布荷载作用下箱室内顶底板误差可以控制在5%左右,而悬臂翼板由于边界条件假设与箱室内翼板一致,与有限元数值存在一定的偏差,主要表现在误差远离腹板时逐渐增加,但可以控制在10%以内。因此,采用本研究中所构造的翘曲位移函数能较好地反映剪力滞影响下纵向应力分布规律,与有限元数值模拟的结果吻合良好,从而验证了分析方法的正确性。     

下穿工程中轨道大变形沉降的级数解法

依托某段下穿铁路工程，基于文克尔弹性地基梁模型，考虑梁土间的摩阻力，将路基沉降作为非线性边界条件，建立轨道大变形沉降的控制微分方程，并采用傅里叶级数法进行求解；建立数值模型得到数值解，并与级数解、余弦函数解进行对比分析。结果表明:级数解与数值解所得的轨道沉降曲线的相关系数（大于99.00 %）更高，且最大轨道沉降差值仅为数值解轨道最大沉降的0.62 %和0.84 %，级数解法精度更高，在轨道沉降无法直接测量的情况下，利用理论计算所得轨道沉降曲线可很好地反映和预测轨道的沉降情况，从而保证铁路正常运营。     

排洪明槽底板按弹性地基基础梁进行的受力分析

在遵崇高速公路一填筑路基上设置的U型大断面排洪明槽结构设计中,将其底板按弹性半无限平面上的基础梁（属共同变形理论）进行受力分析,计算出地基反力、梁截面内力（剪力、弯矩）作为梁设计的依据。介绍了该方法计算的理论和步骤,并与假定地基反力按直线分布的计算结果进行了比较,显示出共同变形理论计算的合理性。排洪明槽经数年使用,完好无损。     

连续配筋混凝土路面在横向荷载作用下的解析解

根据复合材料层合板理论，运用三角级数和傅里叶变换方法，分析了温克勒地基上连续配筋混凝土路面在横向荷载作用下的变形，内力及应力，得到了问题的解析解。给出了算例结果，探讨了配筋率，配筋位置，地基模量等参数对路面变形、内力及应力的影响规律。     

圆形水池底板内力计算方法的分析探讨

根据圆形水池基础形式的不同,对圆形水池的底板计算方法进行了分析归纳。介绍了在天然地基条件下,大直径圆形水池底板内力计算常采用的弹性地基法和弹性地基梁解析法的计算原理及方法。探讨了在软土地基条件下或其他不适宜采用天然地基时,采用桩基圆板的计算模型及方法。给出两个不同条件下的工程算例,示范了不同计算方法在实际工程中的应用。     

圆形浅基础地基极限承载力理论公式的改进

针对已有圆形浅基础地基极限承载力计算方法的假定条件、计算方法、屈服准则等的适应性特点,对圆形浅基础地基极限承载力的解析解进行了研究.假定地基整体剪切破坏面形态呈Prandtl-Reissner经典理论滑动面形状、地基土体破坏时为不变形的刚塑性体,且破坏面均服从Mohr-Coulomb屈服条件,根据刚塑性体的静力平衡条件,考虑破坏面上的摩阻力项,严格推导了圆形浅基础地基极限承载力的理论解,并与Vesic半经验公式以及其他解析解进行了对比,对比结果表明:考虑破坏面上的摩阻力σtan(φ)项能使承载力系数Nc和Nq提高,但二者随内摩擦角的变化规律有差异;本文理论解与Vesic半经验公式以及其他解析解相似,是对圆形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进.