地基中附加应力分布规律分析

通过集中力和均布力作用下地基中附加应力的计算,分析了深度和水平距离对集中力作用下地基中附加应力的影响,计算了矩形面积在均布荷载作用下地基中不同位置处附加应力的分布.结果表明,集中力作用下地基土中的附加应力存在最大值,均布荷载作用下矩形面积内的附加应力随着深度增加而下降,矩形面积外的点的附加应力随深度的增加先增加后减少,存在最大值.     

垂直均布荷载矩形基础地基任意点附加应力系数公式推导

目前,垂直均布荷载作用下,矩形基础地基中任意点附加应力系数都是通过角点法查表内插求得,虽然用起来方便,但结果可能因人而异。笔者通过积分导出了垂直均布荷载作用下,矩形基础地基中任意点附加应力系数的计算公式,并给出了角点、中心点、边中点及基础外2l×2b区域角点下的计算公式。通过与有关文献所列角点下附加应力系数公式对比,本文所推导的公式是完全正确的。虽然公式复杂,但借助Excel很容易进行计算,达到了"速算"程度,只要给出矩形面的长度、宽度,就可计算任意点(x,y,z)的附加应力系数,避免了内插取值因人而异的差异及角点法计算过程中因不同矩形的l/b、z/b可能出现混乱导致的错误,极大地方便了工程技术人员在实际工作中的运用。     

圆(环)形基础下附加应力计算

在垂直点荷载作用下，从J·布辛奈斯克(Boussinesq)地基应力基本公式出发，通过数学处理、数值积分，求出圆形面积上作用三角形分布荷载时基础附加应力系数，制成表格.从而可查表计算圆形基础、环形基础自身沉降，以及对其他各种相邻地基的沉降影响.填补了有关数表的不足.     

圆锥（台）形人造山体地基竖向附加应力及沉降

采用布辛涅斯克解,给出了圆锥形和圆台形荷载作用下地基中心竖向附加应力计算公式,发现竖向附加应力随深度衰减要远大于其他类型荷载下的结果;采用弹性有限元法,给出了圆锥形荷载作用下地基中任意位置的竖向附加应力系数图,解决了圆锥和圆台荷载下任意位置竖向附加应力以及地表沉降的计算问题。工程案例验证了采用该方法给出轴对称附加应力解的必要性;并通过一个算例分析了两个圆锥形山体作用下地基的竖向附加应力和地表沉降的相互影响规律。     

水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的解析算法

为了分析路堤荷载作用下水泥土桩复合地基桩土应力比问题,提出改进的单元体位移模型。通过假设路堤填土的竖向位移模式和土工格栅的变形方程,分别推导路堤填土的竖向应力以及土工格栅作用于桩顶的拉应力;根据桩顶处竖向受力平衡,求得桩顶应力;通过假定地基土满足Winkler地基模型,求得桩间土应力,从而得到桩、土应力比的计算公式。通过与实测工程结果比较,证实了该公式的合理性,这对路堤下复合地基设计具有一定的参考价值。     

飞机荷载作用下机场跑道地基土附加应力分析

基于轴对称荷载作用下层状弹性理论得到了垂直圆形均布荷载作用下分层地基的解析解,并编写了相应的计算程序,分析了道面刚度对地基附加应力的影响以及单轮及多轮荷载作用下地基土附加应力分布。结果表明：道面结构层刚度对浅层地基附加应力大小影响较大,随深度增大其影响逐渐减小;多轮荷载作用下地基土附加应力会发生叠加,飞机荷载的横向影响范围约为中线两侧15 m。此分析方法可为跑道的沉降及基础设计提供参考。     

梯形分布荷载下地基附加应力计算方法

文章采用布辛奈斯克(J.V.Boussinesq)解,通过积分法推导出梯形分布荷载下地基附加应力计算公式,利用该公式可以通过改变初始条件,导出矩形及三角形等荷载形式下地基附加应力计算公式,解决了土力学教材中计算公式过于分散和复杂的特点,其推导结果具有一定的实用价值,适应程序化计算。     

高填方路堤段桩网复合地基承载机理及桩土应力比计算方法

针对高填方段软土路基在路堤荷载下桩网复合地基的受力特点,分析了其自上而下的荷载传递机理.首先,将路堤简化为内外土柱,通过内外土柱的整体微分平衡关系,得到了等沉面高度的理论计算式,由此较为合理地模拟了高填方段的土拱效应.而后,针对荷载传递至土工垫层阶段,采用薄膜模拟了桩土之间的荷载分配关系.在此基础上,将桩网复合地基划分为众多土工格栅、桩及桩间土单元体,桩体及桩间土简化为弹性支撑,进一步得到了高填方段桩网复合地基桩土应力比计算式.最后,对影响高填方段桩网复合地基桩土应力比的各主要影响参数进行了初步研究.结果表明,桩土应力比随路堤高度增大逐渐减小,即填土高度增加后桩土荷载分配趋于均匀,而桩间距、填土的压缩模量的增大将导致桩土应力比增加.此外,土工格栅抗拉强度的增大将加大桩土应力比值,但影响幅度较小.     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法

为了准确简便地预测路堤在荷载下发生的沉降变形,必须对桩基复合地基的桩土应力比进行合理正确的评价计算.针对高速公路地基处理中采用刚性桩复合地基的情况,假设路堤土中基底相对位移下土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,分析了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用.通过迭代计算求得路堤内等沉面高度与加固区中性点位置,得到戴帽刚性桩复合地基在路堤荷载下的简单桩土应力比计算公式.通过2个工程实例实测数据对提出的计算方法进行了合理性验证,分析结果表明该方法对于填土路堤高度大于2倍桩净间距的工况计算结果具有较高的精度.     

考虑土拱效应的高路堤桩土复合地基受力分析

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,综合考虑路堤填土的土拱效应和桩、土的荷载传递性状,采用假定的桩间土位移模式同时考虑桩土界面的相对滑移和同一深度处桩间土沉降的非同步性,基于典型单元体建立考虑路堤一桩土加固区一下卧层三者变形与应力协调的平衡方程,并求解获得表征桩土复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形解析公式.研究结果表明:由本文方法所得结果与工程实测结果较吻合,验证了本文方法的可行性.     

降水对软黏土渗流特性影响的试验研究

在降水后的上海地铁10号线同济大学站基坑工程现场取样,进行不同固结压力下的室内渗透试验,分析了工程降水对上海软黏土渗流特性的影响.忽略土样自重应力,假设土样垂直总应力等于固结压力,孔隙水压力为静止水压力,将垂直渗透系数与固结压力之间的对应关系转化为垂直渗透系数和垂直有效应力间的对应关系,用数学公式描述垂直渗透系数与垂直有效应力之间的数值关系.结果表明,降水作用使上海软黏土渗流特性的各向异性愈加明显,垂直渗透系数的对数与垂直有效应力成线性关系.     

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。     

筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的计算与分析

针对筋箍碎石桩复合地基的受力变形特点,考虑桩-土的初始应力状态,假定桩为具有恒定剪胀角的弹塑性体,且满足摩尔库伦屈服准则与非关联流动法则,土体和加筋体为线弹性材料,考虑桩-筋材-土三者间相互作用,导得了筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算新公式.为验证本文计算公式的可行性,将本文方法计算结果与弹塑性极限分析方法结果进行对比分析,两者吻合良好.在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的影响.分析结果表明:筋材刚度是桩土应力比的主要影响因素,桩土应力比随筋材刚度、面积置换率、桩体内摩擦角的增大而增大,随着桩周土变形模量和桩体剪胀角的增大而减小.     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基承载特性分析

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

静压沉桩后黏土中超孔压时空分布规律研究

为了解层状黏土在沉桩后桩周及桩端的超孔压对沉桩挤土效应的影响,采用现场原位试验和数值模拟方法,分析了桩土界面处超孔压的时空分布特征和上覆竖向有效应力随时间的变化规律,并在水力压裂理论和孔穴扩张理论的基础上引入修正剑桥模型,推导了桩周土体固结过程中桩土界面处上覆竖向有效应力和超孔压的修正计算公式。结果表明:从时间上看,在桩顶的外荷载作用下,超孔压随时间消散的同时,上覆竖向有效应力逐渐增大；成桩后30.d超孔压基本消散完毕,上覆竖向有效应力不再增长,地基土处于休止期。从空间上看,超孔压随桩埋深的增大而增大,在渗透性差的黏土层增长较快；不同荷载条件下,距桩心的水平距离和桩端的竖向距离越小,超孔压越大；靠近桩端和桩心的超孔压最大值与桩顶荷载大小呈负相关关系。     

竖向开挖卸载应力引起的基坑坑底土体变形响应

针对基坑开挖引起的坑底土体和桩基础的回弹变形问题,基于Mindlin解和自重应力抵消法,给出了大面积基坑坑底中心区域的开挖回弹影响深度和回弹变形的计算方法。通过算例计算,对比了基于Mindlin解和基于Boussinesq解的竖向开挖卸载应力、回弹应力分布的区别,指出基于Mindlin解的解答更适用于基坑开挖的情况。研究结果表明：基坑坑底的竖向开挖卸载应力、回弹应力以及回弹影响深度与基坑开挖宽深比、长深比和泊松比正相关;可采用基于Mindlin解的回弹应力的线性分布拟合公式直接计算坑底回弹变形。经上海地区的3个大规模基坑工程实例,验证了本文方法的适用范围和计算精度。     

功能梯度材料裂纹尖端的动态应力场

功能梯度材料（FGMs）的优越性在于既能有效地抗腐蚀、抗辐射和抗高温,同时又能极大地缓解热应力和残余应力。笔者根据非局部理论对含反平面裂纹无限大功能梯度材料板在冲击载荷作用的问题进行研究。假设材料的剪切模量和密度为指数形式模型,泊松比为常数,利用拉普拉斯和傅立叶变换将混合边界值问题简化为对偶积分方程,并得到裂纹尖端应力场。     

复合地基中褥垫层的极限下限分析

作为复合地基的重要组成部分,褥垫层影响着路堤下复合地基的桩、土承载力的发挥,所以有必要对其承载与变形特性进行研究。根据极限分析下限法,在满足应力边界条件和摩尔一库伦屈服条件下,通过构建应力场、应力叠加计算等步骤,分别推导出褥垫层在厚度无穷大和厚度较小时的极限承载力下限解,以及桩土应力比计算公式。通过对算例进行分析,揭示了褥垫层存在压密和塑性流动两个受力变形阶段;桩土应力比随着内摩擦角的增大而增大,随着褥垫层厚度的增大而减小等规律;以及桩土应力比试验值与理论计算值偏差的原因。