非均质与各向异性临坡地基承载力上限计算

为探究土体非均质与各向异性对临坡地基承载力的影响,运用极限分析上限方法,结合单侧临坡条形基础地基破坏模式,引入土体内摩擦角、黏聚力、基础与边坡坡顶距离等参数,分析临坡地基极限承载力的变化趋势。首先,根据极限分析上限理论,建立破坏模式的机动许可速度场,考虑非均质与各向异性原理,在计算中导入非均质系数与各项异性系数,得到机构各部分内能耗散计算公式,推导出地基承载力系数N_c的计算表达式。在此基础上,设定机构所需满足的约束条件并导入用Matlab软件编制的优化程序,程序考虑了非均质与各向异性对地基破坏面位置及形状的影响,最终得到地基承载力最小上限解所对应的非均质与各向异性下地基承载力系数N′_c。结果表明,计算数据与现有成果具有较好的一致性,揭示了非均质与各向异性对临坡地基承载力系数N′_c的作用规律。当非均质系数η增大时,N′_c随之增大;当各向异性系数k增大时,N′_c随之减小,且减小幅度趋缓,有效地弥补在临坡地基承载力中土体非均质与各向异性研究领域的不足。当破坏模式转化为水平地基形式时,所得结果与其他方法计算结果很好吻合,证明了此方法解决水平地基问题的可行性。     

基于上限极限分析多滑块临坡地基承载力计算

鉴于目前临坡地基承载力计算仍不成熟,考虑斜坡与平地地基破坏模式的异同建立出多滑块临坡地基破坏模式和相应速度场,采用上限极限分析法推导出临坡地基承载力表达式,在此基础上通过数值优化计算获得了坡角、土体内摩擦角和基础相对位置与临坡地基承载力之间的变化规律,通过本文方法、相关文献资料和工程实例进行对比分析,表明本文方法具有一定合理性和可行性。本文方法为工程人员从事临坡基础工程建设提供了一定的理论依据。     

条形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解

根据荷载及基础的对称性,将破碎岩体地基的破坏形式确定为双侧滑移破坏,并将每侧的破坏区分为主动区、过渡区、被动区三部分,运用静力平衡的条件,结合Mohr-Coulomb强度准则,采用静力平衡分析方法,并考虑基础形状尺寸、埋深、地基粘聚力、重度等因素对地基承载力的影响,推导了条形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解;通过与单侧滑移破坏原始公式进行对比,证明了理论解的正确性和实用性,其求解原理及结论公式简明清晰,符合工程实际需要,可作为条形浅基础破碎岩体地基承载力的求解方法。     

确定垂直荷载下浅基础极限承载力的几种方法

通过计算实例对各种条形浅基础极限承载力的计算方法的解进行比较,并对条形浅基础地基极限承载力的理论解进行说明,概述了各种计算方法的推导原理、过程以及最终形式。     

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.     

方形浅基础地基极限承载力公式的改进

针对已有方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,对方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,考虑整个被动区的极限平衡,严格推导了方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:考虑整个被动区的极限平衡能使承载力系数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,是方形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进。     

土-岩混合边坡的破坏模式研究

结合力学分析和极限分析中的上限定理,推导出了存在张性裂缝时边坡维持自稳的极限高度,对边坡发生滑坡、崩塌破坏的条件进行了理论界定。在此基础上,以实际工程中遇到的某土-岩二元结构边坡为研究对象,借助有限元方法对坡角、坡高影响下边坡的破坏模式进行了分析。研究发现:在土-岩接触面产状一定的情况下,坡角是边坡破坏模式变化的控制因素,坡高对破坏模式的影响则不是很明显,符合实际规律;对于本研究中边坡实例,当坡角在65°左右时是其发生滑坡、崩塌破坏的理论界限,小于此坡角时可能的破坏模式以滑坡为主,大于此坡角时发生崩塌破坏概率增加;当保持坡度在65°时,坡高的变化对坡体内拉应力发展深度及分布状态的影响很小,边坡的破坏模式还处于滑坡破坏与崩塌破坏的临界点附近。本研究的研究成果可为类似边坡的稳定性和破坏模式研究提供思路和理论支持。     

文克勒地基板在条形均布荷载作用下的极限承载力

文克勒地基板在条形均布荷载作用下,荷载区域中部板内弯矩最先达到屈服弯矩Ms,板底出现裂缝。当不计板体的残余弯曲强度时,裂缝由下而上贯穿板体,地基板失去承载能力。当考虑板体的残余弯曲强度时,裂缝处的弯矩下降为M0,在距离荷载中心tm的地方,出现第二极限弯矩Mm;当Mm达到屈服弯矩Ms时,地基板表面出现新的裂缝,板体失去承载能力。当不计板体的横向差异时,条形均布荷载作用下的文克勒地基板可简化为弹性地基梁模型进行求解。现借助弹性地基梁模型,推导了集中荷载、条形均布荷载作用下地基板(梁)的弹性解和极限承载力的解,丰富了水泥混凝土地坪、堆场和路面等铺面结构设计的理论,研究成果已在《钢锭铣削型钢纤维混凝土应用技术规程》中应用。     

基于改进的Brauns理论碎石桩极限承载力计算模型研究

通过力学分析,结合碎石桩的破坏机理,在Brauns碎石桩极限承载力计算理论基础上,通过考虑地基土和桩体自重应力作用,推导出改进的Brauns碎石桩极限承载力计算模型。研究结果表明:通过考虑地基土和桩体自重应力作用,碎石桩极限承载力随着碎石桩桩体半径的增大而增大。与现有的碎石桩极限承载力计算理论相比,现有理论模型几乎均未考虑地基土和桩体自重的作用,且各个理论计算精度不一,结果不一致,与现场原位测试结果差别很大,无法指导工程实践,采用改进的Brauns计算模型,计算出的碎石桩极限承载力与现场原位测试结果误差最小,更符合工程实际。所以地基土和桩体自重应力作用对碎石桩极限承载力的影响不能忽视不计,建议在计算碎石桩极限承载力时采用改进的Brauns计算模型。     

CFRP加固钢筋混凝土梁正截面强度计算方法研究

根据CFRP加固钢筋混凝土抗弯构件的破坏特点，提出了加固后截面承载能力极限状态，界限破坏状态，界限加固量以及混凝土受压区界限高度系数的界定方法，在对现有大量研究成果分析的基础上，建立了基于现行《公桥规》的碳纤维片加固抗弯构件正截面强度计算公式，该公式与《公桥规》衔接紧密，易于设计人员掌握。     

阶梯式基础地基应力计算

通过对刚体理论下地基应力计算方法的分析研究,在其基本假定的基础上,推出了条形基础的竖直基底压力和水平基底压力的计算公式;作为通用解法,有使倾斜偏心荷载作用下,阶梯式基础的地基应力的计算更加简便,并与规范配套的特点。     

锚索抗滑桩系统的极限承载力计算

假设抗滑桩为放置在均匀半空间地基上的条形基础,依据太沙基承载力理论对锚索抗滑桩系统进行了极限承载力计算研究,并通过对滑坡工程治理方案的对比研究,验证了锚索抗滑桩系统极限承载力计算的可行性.     

循环荷载作用对黄河三角洲地基土变形破坏的影响

为深入了解黄河三角洲沉积地层土体的工程性状,研究在循环荷载作用下黄河三角洲地区地基土的变形破坏机理及内在因素,通过现场循环荷载试验,对黄河三角洲地区地基土在不同循环荷载作用周期、不同循环荷载大小的作用下的变形特征和破坏特点进行研究.并通过循环荷载作用前后的静载试验对比,得出循环荷载作用对地基土强度的影响,即循环荷载作用后,土体产生循环液化现象,引起变形破坏,与天然状态的土体强度相比,其临塑荷载和极限荷载都明显减小,土体的临塑荷载降低39%,极限荷载降低25%.循环荷载作用加剧了土体的破坏,使地基承载力降低.     

非偏压与偏压条件下浅埋隧道围岩压力的极限分析

考虑非偏压和偏压2种情况,根据泰沙基法采用的破坏模式、《公路隧道设计规范》采用的破坏模式以及实际的工程经验,针对浅埋隧道构建了一种更接近于实际情况、更加合理的、新的破坏模式;采用极限分析上限法推导出这种新破坏模式下浅埋隧道围岩压力的理论公式,并把理论公式转化成一个求围岩压力最大值问题的计算模型;结合算例,利用Matlab软件,采用序列二次规划算法对计算模型进行优化求解,并把优化解与已有的研究成果及基于极限平衡法计算得到的结果进行对比分析.研究结果表明:针对浅埋隧道,基于这种新的破坏模式采用极限分析上限法所得到的结果与已有的研究成果及基于极限平衡法计算得到的结果基本一致.不仅说明了运用极限分析上限法来研究浅埋隧道围岩压力的可行性,也验证了浅埋非偏压隧道和浅埋偏压隧道新破坏模式的合理性.     

典型斜坡建筑物临坡安全距离的理论计算研究

文中在分析山地村镇斜坡灾害的基础上,简化临坡建筑物的边坡模型,从岩土体边坡极限平衡条件出发,推导出临坡建筑物的安全距离数学表达式。应用Geo-slope数值模拟对云南河口一村镇斜坡建筑物的实例计算,验证了理论计算的可行性。     

斜坡均质地基极限承载力影响因素分析

基于有限元方法,通过建立斜坡不同位置地基有限元数值模型,针对地基土内摩擦角、边坡角度、斜坡高度及基础埋深对处于斜坡坡底、1/4斜坡、坡中、3/4斜坡及坡顶的斜坡地基极限承载力的影响展开对比分析。结果表明,斜坡不同位置地基的极限承载力为坡顶3/4斜坡坡中1/4斜坡坡底;增大地基内摩擦角与基础埋深可提升斜坡地基极限承载力;增大边坡角会导致斜坡地基极限承载力减小;斜坡高度小于6 m时增大斜坡高度可增强斜坡地基极限承载力,斜坡高度超过6 m时斜坡地基极限承载力不再受斜坡高度的影响。     

考虑土体重力时圆形浅基础承载力研究

针对圆形浅基础地基承载力,采用极限分析法上限定理推导出圆形浅基础地基承载力公式。公式推导过程中,考虑土体重力做的功,假定地基破坏模式服从普朗特尔滑动机构,通过研究土体发生无限制塑性流动时的外部功率与内能耗散率求解出极限承载力。计算结果表明:本文计算结果较参考文献计算值总体偏大,与实测值的误差控制在20%范围内,可为计算圆形浅基础地基承载力提供参考。     

土工格室+碎石桩处治软土路基设计计算方法

通过对土工格室 碎石桩双向增强体复合地基这一新型地基处治技术的承载机理的分析研究,结合实际工程,以振动沉管碎石桩 土工格室为例,探讨了处治高速公路软土路基的技术方法。在此基础上,针对土工格室垫层与碎石桩复合地基共同工作构成荷载传递和支撑体系以提高地基承载能力的特点,建立了考虑格室体水平加筋作用的土工格室 碎石桩双向复合地基的简化计算模型,并给出了一便于工程应用的双向增强体复合地基承载力设计计算方法。最后将该方法应用于京珠高速公路临长段地基处治实践。理论分析及实际工程实践表明,土工格室 碎石桩复合地基处治软土地基可充分发挥碎石桩的竖向承载能力及土工格室的水平加筋特性,两者共同工作可有效提高地基承载力。     

天然状态下路堤地基破坏模式分析

利用有限元模拟路堤地基在路堤载荷作用下的破坏情况,分析单一地基物理力学参数变化对地基破坏模式的影响,为利用地基破坏模式推导出路堤地基极限承载力的理论计算公式提供依据。     

基于强度折减技术的加筋土二级边坡参数敏感性分析

针对加筋土加固的二级边坡,该文基于极限分析理论,提出了一种计算该类型边坡稳定性的方法。在已有研究成果的基础上,构建了二级边坡破坏模型,该破坏模型能够考虑不同台阶高度和平台宽度的计算问题。将筋材所提供的加固力引入到破坏模型中,并推导了分析二级边坡稳定性的功能平衡方程。借助强度折减思想,建立了计算安全系数的方法。通过与现有研究成果进行对比,验证了该文提出方法的有效性,并采用正交试验方法研究了不同参数的敏感性。分析结果表明:土体内摩擦角对安全系数的敏感性最大,而边坡高度系数最小;土体黏聚力、下边坡坡角和边坡高度对安全系数敏感性较大,而平均布筋强度及上边坡坡角较小。