专利名称:适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法

深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法利用弹性连杆模拟地基土与结构之间的相互作用,简化了深水卸荷式板桩岸壁结构的计算模型;将土压力分为自重土压力和超载土压力分别进行计算,且同时考虑了卸荷作用和遮帘作用,从而能够更加合理准确的计算作用于结构的土压力,依据主动土压力理论,考虑卸荷作用和遮帘作用进行前墙的土压力计算。     

墙后土压力的弹塑性分析

根据刚性挡土墙模型试验中主动土压力的分布规律和主动土压力产生的机理,利用弹塑性理论,引入接触面单元和旨簧边界条件,建立了刚性挡土墙主动土压力的计算模式。理论计算与模型试验结果能很好的地吻合。计算表明实际工程中底部边界摩擦力只影响较小区域的土压力。     

桶式基础结构土压力分布规律

桶式基础结构是一种轻型结构,适用于承载力低的淤泥质地基,其稳定计算依靠桶体与土共同作用抵抗外荷载,因此土压力是桶式基础结构稳定计算的核心内容,其分布规律和大小对计算结果起到控制作用。通过模型试验结果验证了有限元模型参数取值的合理性,从而采用有限元数值模拟的方法,探讨了波浪荷载和回填荷载作用下,不同土层产生的主被动土压力分布规律,得到位移形式对土压力大小的影响、不同土层之间相互作用引起土压力分布形态的变化、理论公式的修正系数以及施工顺序对土压力分布形态的影响。研究成果明确了不同荷载作用和土层分布对土压力的影响规律,修正了主被动土压力的传统计算公式,为桶式基础结构稳定计算奠定了一定的基础。     

压力分散型土锚的数值分析

本文主要通过建立有限元模型对压力分散型土锚的特性进行了研究。首先通过案例对土锚的剪应力、轴向应力、轴向位移及单个锚固体所受荷载-位移变化进行了分析,明确了土锚基本特性,然后将其和常规土锚进行性能比较,突出压力分散型土锚的优势。最后将压力分散型土锚在不同影响因素条件下,其变化趋势展开分析,得出主、次要影响因素。通过本文的数值分析,得出一些有意义的结论,可为其他类似项目提供借鉴。     

加筋土挡土墙的非线性有限元分析

通过对四种加筋土挡土墙的有限元对比分析，从理论上研究了加筋土挡土墙侧向土压力、面板位移、地面沉降、基础应力、筋带拉力的变化情况，计算中采用了两种土状态非线性模型和一个土与结构物的界面状态非线性模型。     

深埋式大直径钢圆筒结构与土的共同作用

土压力是钢圆筒结构的主要外荷载之一,是分析钢圆筒与土共同作用机理的最重要一环。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛项目实例,以有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,建立深埋式大直径钢圆筒岛壁结构整体空间弹塑性有限元模型。分析钢圆筒结构的筒前被动土压力分布曲线与筒底竖向土压力分布曲线,并与同工况下二维平面等效理论计算方法得到的土压力曲线以及经典朗肯、库仑土压力进行对比。结果表明,三维数值模拟钢圆筒结构筒前被动土压力最小,随深度增长的趋势与经典土压力相吻合;三维数值模拟筒底竖向土压力与二维平面等效计算结果在分布趋势和数值方面都基本吻合。     

海床失稳对桩体土压力的影响*

传统的海洋桩基的设计计算方法未考虑海床失稳的影响,计算结果的精确性和可靠性无法保证,这将为设计出的海洋建筑物留下安全隐患。因此,在海洋桩基设计分析中有必要考虑海床失稳的影响。首先介绍了基于Biot固结理论和虚拟桩技术所建立的考虑海床失稳影响的桩-土相互作用模型,基于该模型求得的土压力可以考虑海洋环境条件、海床土体条件及桩体几何、物理条件等多因素的影响。而后,基于土压力的数值解,探讨了桩体挠度、波高、水深及土体压缩模量等对桩体土压力的影响,得出了若干结论,可为海洋桩基设计提供参考。     

挡土墙地震土压力及其分布

采用Mononobe-Okabe理论的基本假设,给出了地震加速度沿墙高均匀分布和线性分布两种情况下的地震土压力强度、地震土压力合力和地震土压力合力作用点的理论公式,并研究了有关因素对地震土压力及其分布的影响。结果表明,地震土压力合力与Mononobe-Okabe理论给出的结果相同,地震土压力强度为非线性分布,地震土压力合力作用点在基础以上0.42~0.46倍墙后填土高度处,与大量实验研究成果相吻合。     

重力式码头卸荷板工作机制有限元分析

为了解重力式码头卸荷板的工作机制,建立有限元概化模型,对带卸荷板重力式码头进行数值分析。计算结果表明:1)结构整体表现为绕卸荷板向墙后转动的变形模式; 2)上墙往墙后位移挤压后侧土体,形成被动压力区,墙背土压力增大率为40.2%,下墙往墙前位移形成主动卸荷区,墙背土压力卸荷效率为35.4%,两者相互抵消,墙背侧向土压力变化对码头稳定影响有限; 3)上墙土压力可按朗肯主动土压力公式乘以1.5的增大系数计算,下墙土压力可直接按朗肯主动土压力公式计算; 4)上墙侧向土压力增大、下墙侧向土压力减小、卸荷板上方填料自重(含地面堆载)增加和悬臂段自重增加对码头抗滑稳定性的贡献率分别为-21.1%、24.6%、75.6%和20.9%,对码头抗倾稳定性的贡献率分别为-13.4%、6.6%、86.3%和20.5%,其中后两者是主要贡献因素; 5)码头稳定随卸荷板悬臂长度增强,卸荷板的最佳位置在0.6倍墙高左右。     

沉入式大圆筒筒内填料静止压力计算方法研究

指出了以往用填料的内摩擦角这个参数描述无底筒内填料压力分布是不合适的，填料的内摩擦角是材料特性，它不直接反映筒有无底所产生力学特性的区别。通过力学分析，将地基土作业无底筒内、外土压力的传力介质，建立了以筒内、外土体高差产生的压力通过地基土进行传递的计算模型，结合不同地基土，不同沉入深度的圆筒试验数据分析，提出了沉入式大圆筒筒内填料压力新的经验计算式。     

考虑位移效应的支护结构土压力计算

基坑工程中,墙体在墙后土体压力作用下,将产生较大的位移和挠曲变形,引起土压力重分布。在充分考虑支护结构-土相互作用的基础上,建立了土压力与墙体位移的关系曲线,并考虑土拱效应引起的应力重分布,得到了考虑位移的土压力计算方法,并通过工程中实测位移不断修正土压力值,能计算非极限状态下土压力的动态值。     

关于挡土墙主动土压力计算问题

采用库仑土压力理论，挡土墙的主动土压力是由墙后填土在极限平衡状态下出现的滑动楔体产生的假设，建立关于挡土墙上土压力强度的一阶微分方程，并求得精确解，分别给出了墙体水平变位、墙体绕地基转动、墙体绕墙顶转动三种变位模式下，土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的理论公式，并与库仑土压力公式和有关实验结果进行了比较分析。结果表明，三种墙体变位模式下的土压力合力等于库仑土压力公式计算结果，但土压力合力作用点有显著差别。结合工程设计，对挡土墙主动土压力的大小和分布，以及作用点的取值等问题进行了讨论，并提出建议。     

考虑土拱效应的大圆筒外壁土压力计算方法

在考虑土拱效应的基础上,重新定义了大圆筒结构土压力计算的侧土压力系数,并提出了计算大圆筒结构外壁土压力的新公式。该公式充分考虑了影响土压力的各因素,如剪切力、内摩擦角、筒土摩擦角等。通过与试验结果比较可知,公式与实测值符合较好。     

波浪作用下弹性海床孔隙水应力响应的数值模拟

基于二维动力Biot固结理论,描述了海床土骨架的应力、应变和时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立了以土骨架位移u和孔隙水压力p表达的u-p形式的有限元方程,并采Wilson-θ直接数值积分法求解时域内动力方程。数值计算结果表明,在波浪作用下,海床孔隙水压力的计算值与实测值基本吻合,用文中的理论计算模型描述沙床对波浪荷载的响应是可靠的。     

深埋式薄壁圆筒结构在滩海地基中的受力特性数值模拟

建立三维有限元模型,分析深埋式薄壁圆筒结构在施工工况和使用工况下的结构变形位移、内力分布、基底应力分布、结构-土体间土压力分布,并对比分析了有限元计算结果及规范法计算结果。结果表明,有限元法计算出来的土压力中下段分布呈现"凸肚子"形状,与结构实际受力状态更加接近,有限元计算边界点沉降小于中心点沉降,与分层总和法的计算结果基本一致。     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。     

卸荷粘性土体的静止土压力系数

本文针对基坑开挖卸荷的问题,就卸荷土体的静止土压力系数、超固体土体的静止土压力系数以及正常固体土体的静止土压力系数三者之间的关系问题,进行了试验研究,目的在于强调卸荷土体静止土压力系数与加荷状态静止土压力系数的不同之处。     

双排板桩间土压力计算方法及其应用

现有双排板桩间土压力的计算大都直接采用经典土压力公式,没有综合考虑桩间土与板桩之间摩擦力的影响.针对以上问题,根据极限平衡理论,考虑桩间土与板桩之间摩擦力、桩间宽度的影响,得出了双排板桩间土压力的计算方法.对其进行拓展,使之能应用于黏性土、非黏性土、不可压缩基础、可压缩基础上.随着板桩间宽度的增加,该方法计算出的土压力呈曲线分布,渐近线接近于垂直线,土压力值的大小接近于朗金公式.经与有限元软件Plaxis的结果对比,土压力计算结果趋向性相同,土压力计算值基本一致,证明该计算方法基本合理可靠、结果可信.     

侧向变位对板桩墙土压力影响的研究综述

板桩码头具有结构简单、施工方便、对复杂的地质条件适应性强等诸多优点,被广泛应用于沿海和内陆地区。常规的设计方法假定作用在板桩墙前后的土压力达到主动与被动极限状态,然而在板桩墙的施工和使用过程中,由于受到土体与锚碇结构的共同作用,整个墙体的侧向变形和位移会受到不同程度的限制,所以实际的土压力并不处于极限状态,这可能导致工程设计过于保守而造成浪费或过于轻率而产生安全隐患。因此,众多学者围绕侧向变位对板桩墙前后土压力的影响开展了卓有成效的研究。文中对土体侧向变形对土压力系数的影响和板桩墙变位对土压力的影响进行了综述和归纳,明确了板桩墙所受土压力的变化规律,并探讨了后续需进一步研究的问题。     

箱筒型基础防波堤基础筒土压力数值模拟研究*

通过将波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤问题简化为平面应变问题,利用有限元数值模拟,分析在波浪荷载作用下防波堤基础筒壁的土压力分布和发展变化情况。数值计算表明:波浪荷载作用下港侧基础筒外土压力有显著增长,海侧基础筒外土压力有显著降低,是影响防波堤稳定的重要因素。中间隔墙内土压力变化微小,土体与防波堤位移大致相同。海侧基础筒港侧内墙和港侧基础筒靠海一侧内墙上土压力分别发生一定程度的降低和一定程度的增长。同时分析了用于稳定性简化计算的极限状态下各路径上的土压力近似分布。