不连续速度边界下土压力的严密解法

基于上下限原理的推论,分析不连续速度边界下土体中不连续应力场和不连续速度场。根据应力不连续线和速度不连续的性质,在考虑有重土,土体和墙体摩擦情况下,通过数值计算,解三类边值问题,求得不连续速度边界下挡土墙墙后土体中的静力场。同时对对应的机动场进行分析,找出了满足速度边界条件的静力场,解得不连续速度边界下挡土墙土压力的严密解。计算结果表明:当不考虑土重、土与墙体之间的摩擦时,结果与前人成果一致。     

基于滑移线法挡土墙土压力问题的讨论

传统的土压力理论根据墙后土体极限平衡所得，没有考虑极限状态下土体的速度边界，为上限解或下限解．文中基于滑移线法，利用上下限定理，对墙后土体的静力场和速度场进行了计算，分别求得考虑和不考虑墙土摩擦时，土体中的应力场、速度场和土压力分布．计算结果表明：考虑墙土摩擦时，极限状态对应的速度边界条件为挡土墙转动加平动状态；不考虑墙土摩擦时，土压力和朗肯土压力一致，对应挡土墙平动状态．     

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。     

大型连续圆筒上土压力计算的新公式

在大型连续圆挡土墙相邻两筒之间的土体取条微元体，根据条形微元体上力的平衡条件，建立平衡方程，求得了不同状态下该微分方程的解析解，给出了计算大直径圆档土墙上土压力的一组新公式，并与目前广泛采用的公式进行了比较。     

非极限状态下挡土墙主动土压力及土拱数值计算

利用有限元分析方法,研究平动位移模式、非极限状态刚性挡土墙的土压力和小主应力拱。结果表明,非极限状态下,墙后土体存在梯形状相对位移区,其大小随墙体位移增大而增大。非极限状态挡土墙土压力呈凸曲线分布,墙体位移大,总土压力小,总土压力作用点到墙底的高度为0.28~0.36倍墙高。非极限状态下墙后土体的小主应力拱曲线为指数曲线:墙体位移小,曲线曲率较大;墙体位移大,曲线较平缓。     

等效内摩擦角计算方法及其应用

挡土墙的应用环境复杂,合理计算土压力就变得极为重要。针对黏性土土压力计算,朗肯土压力理论不考虑土体与墙壁间的摩擦力,库伦土压力理论只能计算非黏性土,为了综合考虑摩擦力及粘聚力的影响,提出等效内摩擦角的理论。列出常用的3种等效内摩擦角的计算方法,并经分析选择相对最合理的计算方法。在此基础上,考虑墙后均载和水位,推导得出新的等效内摩擦角计算公式,使等效内摩擦角能应用于更多复杂的环境中。     

非饱和夹层土中水-气-热-力多场耦合分析

在修筑公路时,不可避免涉及路基质量控制问题。针对非饱和夹层路基土中水-气-热-力多场耦合问题进行研究,在质量守恒和能量守恒方程中创造性地引入水蒸气和干燥气体非对流通量的影响因素,同时在耦合过程中考虑固体基质和液相的可压缩性的影响,并在动量守恒方程中考虑了土体的热应变与湿应变,利用COMSOL对非饱和夹层土的水-气-热-力多场耦合模型进行求解,将数值解与试验结果进行了对比,验证了所建立数学模型的准确性。基于该数学模型,分析了单层非饱和土与非饱和夹层土体在温度梯度和水力梯度作用下,土体中水分场、气体场以及温度场分布规律的不同,为路基的建设和保护提供了理论指导和依据。     

地下室挡土墙土压力计算模式探讨

针对地下室挡土墙,阐述了地下室挡土墙在荷载作用下的变形特征,分析了地下室挡土墙土压力变化规律,给出了相邻挡土墙有限土压力、考虑汽车荷载等特殊情况下主动土压力计算模式,给出的计算公式简单方便,可应用于工程设计中。     

参数化单元边界元法解势流速度场问题

[目的]边界元法在海洋工程水动力学中有着广阔的应用前景,为推广边界元法在海洋工程水动力学中的应用,[方法]根据边界积分法建立积分方程,采用参数化单元边界元法对势流问题进行求解,得出流场速度势。对经典算例进行数值计算,与数学解析解比较,并进行误差分析。在二维问题下,分别采用非连续参数化单元和参数化单元边界元法求解势流速度场问题;在三维问题下,采用参数化单元边界元法求解势流速度场问题。[结果]结果显示,在二维问题下,采用非连续参数化单元边界元法求解势流问题具有较高的精度和效率,可以在采用较少单元数的情况下得到较为理想的数值解;在三维问题下采用参数化单元边界元法虽然计算速度较快,并可以得到较好的平均相对精度,但有些点误差较大,需要改进算法或使用其他单元进行求解。[结论]参数化单元边界元法在求解海洋工程势流问题时,数值计算实现过程更简洁,可发展成为求解船舶兴波等船舶水动力学问题的通用方法。     

地下连续墙条件下基坑渗流场和应力场模拟分析

运用拉格朗日差分法,对采用地下连续墙的深基坑工程建立数值模型,分析了不同高度挡墙对渗流场、应力场的影响.计算结果表明:地下连续墙的高度超过基坑底部的深度时,坑角地下水渗流速度、土体竖直应力减小,墙体两侧水头差、土体水平应力增大;墙体高度进一步增加时,渗流速度、墙体两侧水头差、土体应力变化幅度逐渐减小,趋于稳定.同时计算结果还表明,地下连续墙发生断裂后,坑角断裂区域附近土体渗流速度、水平应力急剧变大,极易产生渗透破坏,说明墙体发生破坏时,渗透破坏的危险性甚至可能高于无挡墙的情况.     

新晋高速公路陡坡路堤挡土墙设计

目前陡坡路堤挡土墙设计中大多沿用传统的土压力理论和公式，没有考虑滑块下滑力的影响。文中结合实际工程，对陡坡路堤挡土墙设计中下滑力的计算及挡土墙位置选择进行详细的论述，提出了下滑力的计算方法和挡土墙位置选择需考虑的因素。     

港口工程中大型贮煤筒仓设计分析方法探讨

针对某港口工程大型贮煤筒仓,首先考虑在筒仓荷载作用下的天然地基土的沉降量,判别筒仓是否需要设置桩基础;然后分别采用等效置换土体法和考虑桩土相互作用的有限单元法,分析了贮煤筒仓的基础土体沉降变形规律、桩的内力与变形。从计算结果可知后两种方法计算的土体沉降量大体一致;考虑桩土相互作用的方法,更加与实际情况接近。     

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。     

新吹填淤泥浅表层加固中“土桩”形成机理及数值分析*

新近吹填的淤泥经浅层加固后出现凹凸不平的"土桩"现象,结合现场试验,分析了孔压监测和静力触探试验结果,同时根据大变形固结理论,对"土桩"现象进行了数值模拟,并与常规真空预压法进行了比较,试验及数值计算结果表明:"土桩"是排水板周围土体细颗粒在渗透力作用下向排水板聚集的结果,其形状呈倒锥形,横截面近似椭圆状,深度不大于1.6 m,在此深度以下,土体强度较为均匀;在同一水平面上,距离排水板越近,土体强度越高,桩间土存在"软弱带";考虑土体参数随固结过程的变化可以反映"土桩"的形成。最后提出了避免或减少"土桩"的建议,所得结论可供类似工程参考。     

新吹填淤泥浅表层加固中“土桩”形成机理及数值分析

新近吹填的淤泥经浅层加固后出现凹凸不平的"土桩"现象,结合现场试验,分析了孔压监测和静力触探试验结果,同时根据大变形固结理论,对"土桩"现象进行了数值模拟,并与常规真空预压法进行了比较,试验及数值计算结果表明:"土桩"是排水板周围土体细颗粒在渗透力作用下向排水板聚集的结果,其形状呈倒锥形,横截面近似椭圆状,深度不大于1.6 m,在此深度以下,土体强度较为均匀;在同一水平面上,距离排水板越近,土体强度越高,桩间土存在"软弱带";考虑土体参数随固结过程的变化可以反映"土桩"的形成。最后提出了避免或减少"土桩"的建议,所得结论可供类似工程参考。     

基于旧码头改造的钢管板桩结构静力分析

结合国内某港区散杂货泊位改造工程,对基于高桩码头改造所产生的新建钢管板桩结构进行数值分析。首先,建立数值模型,将传统板桩码头前墙结构受土压力作用的数值计算结果与理论计算结果进行比较,验证数值方法的准确性;其次,基于此数值方法建立研究土体边界选取的三维数值模型,分析土体的边界范围对码头结构应力的影响;最后,对钢管板桩结构进行运营荷载作用下的三维数值模拟,对结构的应力及位移进行分析。通过数值模拟及理论分析发现:在钢管板桩结构数值模型中,当土体边界达到60～80 m时,可以忽略土体的边界效应;在码头面设计荷载作用下,新建结构所受土压力和产生的位移小于传统的板桩码头结构。     

分层饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析方法

考虑饱和土的成层性和孔隙流体与土骨架变形的相互作用,用积分变换方法构建盘面和柱面荷载作用下土体与结构动力相互作用影响函数,用边界元方法建立相应的考虑饱和土成层性的地基与桩基础动力相互作用分析方法。以层状饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析表明分析方法的可行性。     

海底管道整体屈曲摄动解与Galerkin解的对比分析

海底管道在高温高压下的整体屈曲是管道设计中需要考虑的重要问题。由于地基土体对管道作用的非线性特点,使得求解高温高压下海底管道整体屈曲变形的理论解非常困难。摄动法和Galerkin法是求解海底管道整体屈曲的重要方法。文章在考虑土体对管道抗力的分析模型基础上对海底管道水平向整体屈曲变形的摄动法解与Galerkin法解进行了对比,发现两者得到的结果差异较小,但Galerkin法求解过程复杂,计算量大,且土抗力的函数表达式较为单一。     

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。