复合地基荷载传递规律及变形计算

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩-土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推导出了路堤荷载作用下复合地基加固区桩及桩周土压缩量计算的解析式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析式。为验证该方法的可行性,通过算例将该方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型试验结果进行了比较。算例及模型试验结果均表明:该方法在分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形时具有足够的精度,且该方法计算工作量小,便于工程应用。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响,运用有限元方法对其进行了动力响应分析。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪(FWD)产生的动态冲击荷载,考虑了路面的实际结构体系以及车速、洞径、埋深和偏移距离等主要因素的影响。找出了临界洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律,并确定出了路基下伏暗穴治理范围,同时对动、静荷载效应进行了对比分析。结果表明:在实际计算中,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行拟静力分析。     

车辆荷载作用下脱空地基上CRCP板的挠度与应力研究

运用弹性薄板理论,根据连续配筋混凝土路面板挠度等效与应力等效原则,将作用于板中的车辆集中荷载通过傅里叶级数展开为等效的半渡正弦荷载,提出了车辆荷载作用下脱空的连续配筋混凝土路面板的竖向位移和应力公式.结果表明:集中荷载作用下连续配筋混凝土板的最大挠度与荷载大小、板的宽度成正比,与板的厚度、横向弹性模量成反比,其中板的宽...     

水平荷载作用下筒桩承载性状数值研究

采用三维有限元、无限元耦合分析模型,并考虑了桩土体系中混凝土开裂引起的非线性、钢筋与混凝土的耦合作用等因素,研究了水平荷载作用下筒桩的承载性状。结果表明,大直径筒桩荷载-水平位移曲线呈缓变型,水平承载力主要应由桩顶的水平变形予以控制;剪力集中分布在桩顶及地面附近,建议对上两处加强配筋;当桩体周围土质条件较差时,增加桩长并不能有效地提高桩的水平承载力,且存在一个最优桩长,同时满足承载、抗弯和稳定性要求;筒桩壁厚存在临界厚度,靠增加壁厚的手段来减小桩的横向变形能力有限;随着桩径的增加,桩的水平极限承载力增加明显。     

冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

机场刚性道面是通过具有一定传荷能力的接缝,达到共同工作的目的,基于此建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的新型力学模型。利用变分原理、Laplace变换和互等功定理求解了该系统的位移解析解,计算了弹性地基和粘弹性地基上有限矩形板的动力响应,探讨了地基参数和弹性嵌固边界刚性系数对板的动态响应的影响。得到了冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板系统参数影响的动力特性规律。该研究结果可为路面结构的动力响应分析、板厚设计、参数识别和质量评价等提供理论依据。     

边界弹性支撑地基板在移动荷载作用下的振动分析

刚性道面的接缝都具有一定的传荷能力,充分考虑此点可使设计更为经济合理,因此把刚性道面板建立为运动荷载作用下,弹性半空间地基上四边具有弹性支撑有限矩形板,此模型为一种新的力学模型。然后以单位力作用下的四边简支矩形板为基本系统,通过简化约束,考虑板挠曲面微分方程与振型函数在数学及力学上的相似性并利用互等功定理及变分法原理,求解出在匀速移动荷载作用下该矩形板的动力响应解析解。最后根据机场工程中实测的道面板弯沉值,利用此解析解反算出了板四边弹性支撑的刚度系数。通过该方法可以寻找接缝板动力挠度响应问题的一般规律,进而为从理论上找出动态接缝传荷(传剪)能力问题的一般规律提供参考,最终使有限矩形道面板的设计更加有效合理。     

扩建桥梁车辆荷载特性及多车道荷载模型研究

基于茂湛高速公路等4个典型路段车辆数据,研究了广东省高速公路改扩建桥梁车辆荷载特性及多车道荷载模型.利用典型路段计重收费数据,研究其交通分布规律、车辆荷载分布特性;基于佛开高速公路实测动态称重数据,根据其交通流分布规律模拟了多车道随机车流;建立了广东省高速公路改扩建桥梁多车道荷载效应计算模型.研究表明:广东省典型高速公...     

交通荷载作用下软土地基累积塑性变形分析

针对交通荷载作用下软土地基的变形问题,采用累积应变的经验公式计算其累积沉降。首先通过确定车辆荷载引起的动偏应力和土层的力学指标计算出静力破坏偏应力,然后通过考虑土物理力学性质、循环荷载次数的累积变形公式计算软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的残余累积应变,最后用分层总和法计算总沉降。采用该方法对交通荷载作用下上海地区典型软土地基的累积沉降进行了实例分析。     

高速公路桥梁车辆荷载模型分析

根据高速公路当前行车状况,研究了大跨度连续刚构桥的标准车辆荷载模型。在对高速公路大跨度连续刚构桥的车辆荷载流量进行调查基础上,根据实际车辆类型、车重和轴距分布,利用统计的方法,得到8类标准车辆荷载模型,可以应用于桥梁的荷载谱分析和安全性能评估。     

移动荷载作用下饱和沥青路面动力响应三维有限元分析

沥青路面结构在外界环境作用下是气、液、固三相介质体,水和荷载的耦合作用导致了沥青路面初期损坏的产生,探究其在车辆移动荷栽作用下的动力响应是获知沥青路面结构行为的前提.首先,在沥青路面饱和情况下,作一级合理近似,将其视为流固两相介质.基于多孔介质理论,对于典型半刚性基层沥青路面结构建立了移动荷载作用下的三维有限元模型;而...     

复合地基单元体的有限元分析

结合目前地基处理方法的优缺点,提出搅拌桩和塑料排水板联合处理的方法,即长板短桩工法。为了对长板-短桩工法复合地基的数值模型的合理性作探索和验证,实施了塑料排水板、长板短桩和水泥土搅拌桩试验,根据试验参数,将整个复合地基中的某个单元体分离出来作为研究的对象,采用复合地基单元体法进行数值模拟。以现场量测结果作为数值模型检验的依据,验证了采用复合地基单元体的有限元分析方法可以模拟搅拌桩复合地基、塑料排水板地基以及长板短桩工法地基的固结沉降特性。模拟结果显示,不同方案的沉降值模拟与实测值曲线基本吻合,而平均固结度的对比曲线中,长板短桩段的模拟结果最好,因此该方法更适合长板短桩工法的数值分析。     

交通荷载作用下公路路基动力特性的数值模拟研究

根据交通荷载的特性,应用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,将交通荷载作用下的公路路基简化为三维立体模型,采用拟静力法来分析动态的数值问题,分别以静荷载、移动恒定荷载和正弦荷载的形式模拟交通荷载.从现有的弹塑性土体本构关系入手,建立路基土有限元模型,通过模型参数的确定,对路基土在交通荷我作用下的动力响应进行数值分析和计...     

路面平整度及车辆振动模型的研究综述

为了在车-路或车-桥相互作用的耦合体系中更准确地模拟由路面不平整度引起的车辆动荷载,以及分析由动荷载引起的路面动响应,论述了路面平整度的各种定义,回顾了路面平整度的各项评价指标、评价方法及各种评价指标之间的关系。分类阐述了针对各种评价指标的现场检测方法及仪器,分析了路面平整度的各种数值模拟方法,并推荐了更符合实际情况的平整度数值模型,介绍了用于分析路面不平度引起的车辆动荷载的各种车辆振动模型。最后总结了研究路面平整度评价指标、不平度的数值模拟方法及车辆振动模型的发展趋势,提出了用于分析车辆与路面作用的耦合振动体系的各项参数的采用建议,为研究车辆随机动荷载作用下的路面或桥面动响应提供了理论依据。     

基于m法的横向受荷桩无网格伽辽金分析

基于横向受荷桩m法控制微分方程的等效积分弱形式,对桩挠度函数采用移动最小二乘近似函数进行插值,采用罚因子法施加本质边界条件,进一步研究无网格伽辽金法(EFGM)在层状地基中横向受荷桩问题中的应用。利用MATLAB语言编制出相应的无网格计算程序对单层地基横向受荷桩进行计算,算例结果与幂级数解吻合良好,同时讨论了无网格伽辽金方法中的权函数和积分方案对计算结果的影响。最后,双层地基横向受荷桩的算例表明,无网格伽辽金方法适用于分析层状地基中的横向受荷桩,其具有不需要划分单元,前后处理方便,计算精度高的优点。     

桩体模量对水泥土搅拌桩复合地基破坏影响研究

针对目前水泥土搅拌桩复合地基整体稳定性研究主要基于假定全部桩体发生剪切或者弯曲破坏的不足,采用有限差分法,对不同位置处桩体的受力特性,破坏模式以及复合地基整体破坏过程的开展方向进行研究,在此基础上,分析桩体弹性模量对桩体受力、破坏模式和破坏顺序的影响。结果表明:水泥土搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下,会同时发生弯曲与剪切2种破坏模式,并且水泥土搅拌桩受力在空间分布上具有很大的不同;路堤荷载作用下,桩体的破坏具有渐进性,坡肩以外桩体更易发生弯曲破坏,破坏方向由坡脚首先发生,并向路堤中心逐渐延伸,而路堤内侧桩体更容易发生剪切破坏,破坏方向由路堤中心向坡脚延伸;随着桩体弹性模量的增加,桩体会由剪切破坏转变为弯曲破坏;低模量水泥土搅拌桩复合地基会首先发生内部剪切破坏,之后坡脚处发生弯曲破坏;高模量水泥土搅拌桩复合地基会先于坡脚处发生弯曲破坏,随后在路堤中心发生剪切破坏;桩体弹性模量的提高会增加桩体抗弯刚度,使其承担更大的弯矩,更容易发生弯曲破坏。     

桩-网复合路基变形机理的数值分析

基于桩-网复合地基桩-网-土体系作用机理的复杂性,理论研究落后于工程实践等现状,对桩-网复合路基变形机理理论进行了分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。结果表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)桩间土强度的增加对于路基底面最大差异沉降的影响要比路基顶面要大,路基顶面最大差异沉降的增加大致与桩间距的增加呈正比关系;(3)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(4)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

横向荷载下基桩受力的无单元分析方法探讨

针对目前横向荷载下基桩受力分析方法不能反映基桩桩土作用的复杂边界条件以及桩周土力学参数沿深度变化等问题，引进无单元分析法，重点考虑介质不连续与基桩桩周土力学参数沿深度变化等问题，初步建立了横向荷载下基桩受力分析的无单元分析方法，并开发了相应的计算软件，和传统分析方法与实测所得结果进行对比分析表明，无单元分析结果与工程实际吻合良好。