考虑摩阻效应的弹性地基梁幂级数解

基于Winkler地基模型,假定地基梁与地基土体间的摩阻力沿有限梁长呈线性分布,考虑弹性地基梁与地基土体之间的水平摩阻效应,建立集中荷载作用下地基梁挠曲变形及内力计算模型和相应的变形控制微分方程.采用幂级数法,分别给出计算弹性地基梁竖向挠曲变形、转角、弯矩、剪力的幂级数半解析解.将本文方法与传统弹性地基梁法进行比较以验证本文方法的可行性,并进一步分析梁土间摩阻效应对弹性地基梁位移及内力的影响.分析结果表明,梁土接触面上的摩阻力对地基梁的位移及内力有一定程度影响,且地基土越坚硬,梁土接触面越粗糙,该摩阻效应对梁位移及内力的影响也就越大.     

“人”字形微型桩体系内力计算方法比较研究

研究目的:工程上一般将顶部连接的微型桩抗滑结构体系简化为单桩受推力作用模型,以计算荷载在滑面处产生的内力,没有将其按照体系结构考虑。本文将"人"字形微型桩体系滑面以上部分分别简化为独立单桩模型、顶部铰接刚架结构模型和顶部固定连接刚架结构模型,在滑坡推力为矩形分布条件下,推导滑面处内力的计算公式并进行对比研究。研究结论:(1)简化为独立单桩模型的计算公式同刚架结构模型计算公式比较,存在较大差异;(2)按照刚架结构模型计算,滑面处弯矩和剪力均显著减小,轴向力增大,表明简化模型计算方法不适用于微型桩体系内力计算,该简化模型计算结果对微型桩体系的桩体抗拔力考虑不足,计算也表明刚架结构的顶部连接方式对计算结果影响相对较小;(3)本研究成果可供类似抗滑结构体系设计时参考和借鉴。     

基于共同作用的大型筏形基础设计研究

研究目的：基于地基基础与上部结构的共同协调作用，考虑地基基础变形对上部结构受力与变形的影响，及上部结构对基础内力和变形的作用，研究大型筏形基础的设计。 研究方法：借助于大型有限元计算程序MIDAS，建立地基、基础及上部结构的三维空间模型，采用弹性地基梁法，用弹簧模拟地基作用，对整个结构进行计算分析。 研究结果：从计算结果可以看出，考虑地基、基础和上部结构的共同作用，计算所得筏板基础的沉降规律及内力分布规律与筏板实际变形及受力情况相吻合。 研究结论：将地基、基础和上部结构结合起来，考虑三者的相互作用、相互影响，根据共同作用的计算结果进行筏形基础设计的方法是可行的。     

吕临(孟)铁路陡坡路堤桩基托梁挡土墙设计

吕临(孟)铁路DK39+760～DK40+402.45段陡坡路堤采用桩基托梁挡土墙收坡,根据挡土墙传到托梁上的竖向压力和水平推力、托梁的刚度、地基土的性质,选择相应的计算模型计算托梁的内力,进行托粱的结构设计;根据托梁传至桩顶的水平推力和弯矩计算锚固点以上的内力和变形,按弹性地基梁计算锚固段的桩身内力和变形,进行桩的结构设计.     

地铁出入口大跨度接口梁数值分析

建立空间计算模型对地铁出入口大跨度接口梁的内力等进行数值分析,提出接口梁空间计算模型及其内力计算结果,对比传统平面简化计算模型的内力结果,得知空间计算模型结果更接近接口梁的真实受力状态,接口梁的扭矩不是受力的控制性因素,而接口梁的弯矩接近弹性支座梁的弯矩。     

基于能量原理的弹性地基梁底面摩阻效应分析

针对Winkler地基模型不能考虑梁与地基底面摩阻效应的不足,在地基与梁底接触面上引入一系列各自独立的水平弹簧,假定弹簧反力即切向摩阻力与梁底和地基间的切向相对位移成正比,从能量角度出发,基于最小势能原理,建立考虑底面摩阻效应的弹性地基梁能量方程,并引入位移形函数进行求解,导出对称载荷条件下考虑切向摩阻力作用时地基梁位移及内力解答。最后通过地基梁计算实例分析,验证该解答的正确性和合理性,并对相关计算参数进行深入探讨。计算结果表明:切向摩阻力沿梁长呈非线性分布,其对地基梁挠度及弯矩计算的影响较大,而对剪力的影响并不强烈。     

预应力锚索抗滑桩优化设计及应用

为研究预应力锚索抗滑桩的设计计算过程和对受力分布的优化,基于弹性地基梁理论,按照桩与锚索变形协调的原理,分阶段进行锚索抗滑桩的变形与内力的计算分析。结合锚索抗滑桩设计计算实例,编制程序验证该设计计算理论的合理性。从设置锚索前后桩身内力与变位计算结果可以看出:在其他条件相同的情况下,锚索桩与普通桩相比,桩身内力分布更加均衡,受力状态得到明显的改善。在这种情况下,桩的截面尺寸与锚固长度大大减少,从而达到减少工程量和降低工程造价的目的。     

填方边坡变截面桩板墙桩身内力及变形数值分析

以变截面桩板墙加固某山区填方边坡为工程背景,对支护结构的水平位移、竖直位移进行了现场监测。结合工程实际建立有限元模型,通过对实测位移结果和数值模拟位移结果的对比分析,验证模型的正确性,根据数值模拟结果,分析变截面桩板墙桩身内力及变形规律。研究结果表明:桩身弯矩从桩顶处先递增后递减,变截面处突变,距桩顶13 m处最大;桩身剪力从桩顶处先递增后递减,在13 m处为0,13 m以下反向先递增后递减,在10 m处剪力最大;桩身水平位移随距桩底距离增加而增加,变截面处较小,桩顶处最大。针对其受力变形特性,提出在桩顶与截面变化处设置连系梁,变截面处设置过渡段、控制土体压实度等变形控制措施,为后续工程设计提供参考。     

基于杆系有限元在深基桩支护中的应用研究

在采用弹性理论结合有限元法建立力学计算模型的基础上,将开挖面以上支护桩(墙)取为梁单元,开挖面以下取为弹性地基梁单元,将锚杆模拟为弹簧,考虑土体对支护结构的摩擦效应和土压力形成的动态过程,采用弹性杆系有限元法编制有限元程序,并结合工程实例分析了桩(墙)锚杆支护结构的位移和内力变化情况,为深基坑桩(墙)锚杆支护结构的设计理论和方法提供了参考依据.     

考虑边坡效应的桥梁桩基受力分析

基于边坡上桥梁桩基的受力特点,考虑边坡对桩基的土推力和土抗力效应,依据桩段的静力平衡条件,建立考虑边坡效应的桩基础静力微分方程,采用有限差分法,建立考虑边坡效应的桩基础变形和内力的计算公式。结合某铁路桥梁桩基,分析边坡效应对桩基位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的影响规律。结果表明:边坡效应使边坡上桩基的受力更为不利,与不考虑边坡效应的平地桩计算结果相比,考虑边坡效应后桩顶最大位移可增大78%,桩侧最大土压力可增大135%,并改变了潜在滑动面附近区域的弯矩和剪力分布;设计荷载下边坡上桩基的位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的包络图将不再如平地桩那样以桩轴左右对称分布,而是桩基靠近边坡外侧的数值更大;在进行桩基设计和钢筋配置时不仅需要考虑边坡效应引起的变形和内力的增大,还应考虑不同荷载方向引起的力学性能在边坡内外侧的差异。