基于Timoshenko梁的锚索框格结构内力与变形解析方法

预应力锚索框格梁广泛应用于公路岩土边坡加固。以往求解框格梁内力一般为倒梁法和弹性地基梁法，采用的梁模型多为Euler-Bernoulli梁，基本未考虑剪切变形引起梁的附加挠度以及梁体配筋对内力变形计算的影响。通过理论推导，得到了在Winkler弹性地基上于承受多处分布荷载的Timoshenko梁内布置拉、压双层钢筋时的内力与变形解析解，选取工程实例对Timoshenko梁解析解、Euler-Bernoulli梁解析解以及有限元数值仿真计算的内力与变形值进行对比，3种方法得到的内力与变形分布基本一致。Timoshenko梁解析解与数值仿真结果更为接近，Euler-Bernoulli梁解析解计算的梁体负弯矩及竖向变形值与其他方法存在一定差异。对比结果证明，提出的Timoshenko梁解析解在一定程度上提高了计算精度，计算方法较合理。     

实体基础Mindlin方法在高铁路基沉降分析中的应用研究

为解决刚性桩复合地基形式的高速铁路路基沉降变形分析问题，系统研究了实体基础Mindlin方法应用于高铁路基沉降评估的相关思路和关键技术问题。结果表明:高铁路基加固区压缩变形相对较小，可等效为刚性实体基础并将路基荷载传递和转移至加固区周边地基，加固区边界位置处等效荷载可分别通过Boussinesq方法和竖向力平衡方法确定；通过Mindlin点荷载附加应力叠加方法，能够实现地基内部任意位置处附加应力计算，分析结果同数值仿真模拟基本相同。     

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。     

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.     

考虑水平摩阻的Pasternak路基基层及路面变形分析

为了分析实际工程中路面结构在各类情况下的变形特性，采用Timoshenko梁模型模拟路面及基层特性，Pasternak地基模型模拟路基特性，考虑路面基层间的水平摩阻、路面和基层梁单元的形心轴向位移、基层材料与路基土的非线性应力-应变关系，根据弹性体的虚功原理列出虚功方程，离散后得到单元切向刚度矩阵，运用有限元方法进行组装并采用迭代法进行求解，得到路面结构在不同参数作用下的变形结果。分析基层厚度，模拟水平制动荷载、水平摩阻系数及其他参数对路面结构变形的影响。计算结果表明：如果不考虑基层作用和水平摩阻，采用线性Winkler地基模型计算所得结果与已有文献的计算结果非常接近，验证了该模型与计算方法的正确性；加厚基层厚度能抑制路面沉降及弯曲变形，路面与基层间的摩阻能减小路面沉降，两者都会增大形心轴向位移，水平摩阻的影响不能忽略；模拟水平制动荷载会引起路面微小的转动并从而引起路面结构的变形；增大地基极限承载力能减小路面沉降，一定程度上能抑制路面的弯曲及轴向变形，但效果不显著；增大基层中的剪切作用能有效减小路面沉降及弯曲变形，基层中最终剪应力的大小对路面形心轴向位移的影响尤为明显。     

断层破碎带内隧道纵向受荷特征和变形分析

为了探究断层破碎带处隧道沿纵向的变形和受力特征，首先基于筒仓理论和地层应力分布特征，考虑断层破碎带的几何特征和围岩特性，建立了断层破碎带内隧道纵向荷载简化计算模型，并利用应力传递原理进行了求解；其次将隧道简化为破碎带纵向荷载作用下的弹性地基梁，利用有限差分理论计算了破碎带纵向荷载作用下的隧道变形和受力特征。开展了相应的数值模拟和室内模型试验，结合试验数据和数值计算结果对理论模型进行了验证，并分析了埋深、破碎带宽度和倾角变化对隧道纵向变形和受力的影响。结果表明：①埋深越大，破碎带内纵向荷载越大，但纵向荷载的增长速率越小，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越小；②破碎带宽度越大，纵向荷载整体越大，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越大，最大变形位置越接近于下盘和破碎带交界面；③破碎带倾角越大，纵向荷载越接近于均布，上下盘和破碎带交界面附近变形和受力越趋于对称。     

路基纵向不均匀沉降对水泥路面结构的影响

根据对填挖交界处路基不均匀沉降产生机理的分析,提出了纵向填挖交界路基不均匀沉降曲线方程,同时把路面结构等效为地基上的弹性地基梁,推导出纵向填挖交界处路基的不均匀沉降对路面各结构层产生的弯拉应力计算公式,并分析不均匀沉降指标对水泥砼路面结构的影响.     

等级路改建高速公路引起的地基沉降规律研究

将旧等级路加宽加高改建成高速公路会引起较大的地基不均匀沉降。文中运用有限差分程序Flac^3d（Fast Lagrangian Analysis of Continua）对地基的不均匀沉降规律进行了分析。结果表明,新老地基高度差异越小,地基最大沉降点的位置越向新地基方向移动;新路基高度越大,不均匀沉降越大。     

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。     

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。     

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....     

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。     

预应力锚索框架设计方法及应用

以陕西某高速公路路堑边坡预加固工程为依托，基于预应力锚索结合框架普遍适用于边坡的加固，分别对锚索和框架进行了设计计算。锚索的设计根据设计荷载、加固位置、锚固角、锚索间距等基本数据，设计锚索锚固力、截面积及锚索长度；框架的设计基于锚索设计锚固力，采用基于Winkler地基模型的弹性地基梁法或简化的倒梁法计算框架内力，根据内力计算结果进行配筋设计。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

预应力锚索框架型地梁的内力计算

提出了预应力锚索框架型地梁内力的一种计算方法，即把框架地梁分解成单梁，按温克尔(Winkler)假定计算各单梁的内力，由此进行框架地梁的尺寸和配筋设计。在内力计算中同时考虑框架地梁的锚索张拉阶段和工作阶段。通过实际工程说明了计算方法。     

整体式空心板连续梁桥的内力增大系数研究

梁桥工程人员在整体式板、箱梁桥设计时一般是根据经验用一个内力增大系数值来考虑活载的不均匀作用,偏安全考虑此增大系数一般粗略地偏大取值。但是在进行桥梁承载力评估时,工作的特殊性要求知道更为真实的内力增大系数值。结合某城市立交中大量采用的空心板连续梁的实际情况,利用通用有限元软件ANSYS进行分析计算,并与一般的平面简化计算方法进行对比,探讨此种桥型内力增大系数取值的合理性问题。     

深埋式混凝土桥头搭板结构计算分析

传统的浅埋式桥头搭板在使用过程中常会出现板底脱空甚至断裂的问题。以深埋式桥头搭板处治结构为主要研究对象,通过有限单元法分别建立深埋式、浅埋式桥头搭板力学模型,并运用Winkler弹性地基梁理论对两种搭板结构进行对比验算。结果表明:相对于浅埋式桥头搭板结构,采用深埋式桥头搭板处治结构可以有效减小台背地基沉降、搭板挠曲变形和板底应力,增强地基刚度,从而缓解桥头跳车和桥头搭板断裂问题。