地基沉降的随机有限元法和可靠度计算

针对邓肯-张本构模型,首次推导了基于一阶Taylor展开的地基沉降随机有限元方程及其有关计算公式,并对地基沉降对模型中各参数的敏感性逐一进行了分析,同时考虑参数随机场的影响,对地基沉降进行了随机有限元分析,并基于随机有限元对地基点沉降和各点之间的差异沉降的可靠度进行了计算.     

改进邓肯—张模型在基坑减载土体中的应用

通过三轴试验模拟基坑开挖过程中侧向减载土体的应力路径,针对武汉地区具有代表性的粉质粘土,进行了一系列真三轴和普通三轴排水固结剪切试验。根据试验结果,对邓肯—张模型进行研究,用基坑开挖侧向卸荷过程中的变形模量计算公式代替邓肯—张模型中基于σ3=常数推导出的切线模量公式,并将该模型应用于平面应变情况,针对Duncan-Chang模型不能反映中主应力的影响,对邓肯-张模型进行了改进,确定了模型中的参数,并用理论计算所得应力-应变关系曲线和试验所得应力-应变关系曲线进行对比分析,验证了该模型对于卸荷工程这类特殊应力路径的适应性。     

单剪螺栓连接的冷弯薄壁板的荷载-变形曲线

给出了单剪螺栓连接的冷弯薄壁板的试验、数值和分析研究结果。共进行了18组试验,给出了的荷载-变形曲线和荷载-应变曲线的详细数据,以验证有限元模型。被证实了的有限元模型可进行全面的参数研究,用于得出不同的设计参数对连接板性能的影响,这些设计参数包括初始刚度、极限承载力和极限状态下的变形。结果表明,采用现行方法可以准确地预测板的刚度和极限承载力。然后,分析研究集中在得出一个计算极限状态下板最大的变形(孔洞的变形率)的方法。基于参数研究的结果,提出了不同的连接破坏模式下极限变形的计算方法。     

软基真空预压加固沉降过程的数值模拟研究

采用简单方法推算了邓肯—张双曲线模型的8个参数,结合等效地基固结系数法,对真空预压处理某海洋温泉度假村软基工程试验区的沉降进行了比奥固结平面有限元分析。计算结果与实测值比较接近。计算结果表明邓肯-张双曲模型的参数推算和等效地基固结系数法的合理性。     

溶洞对高速公路路基施工稳定性的影响研究

利用邓肯—张模型和平面有限元方法,数值模拟计算分析了云梧高速公路下伏溶洞对路基变形和稳定性的影响,分析结果和现场监测数据表明,路基基本处于稳定状态,不需要进行路基处理。     

基于不同含水率粉土的邓肯-张模型参数试验研究

土的本构模型是研究其力学特性的核心问题,邓肯-张双曲线模型能较好地反映土体的非线性性态,概念清楚,易于理解,在岩土工程和地下工程的数值分析中得到广泛应用。本文通过三轴固结排水试验,分析不同围压下粉土应力应变曲线的特点,得到不同含水率粉土的邓肯-张模型参数。并通过分析由不同含水率粉土的邓肯-张模型参数构成曲线的变化特征,归纳了不同含水率粉土邓肯-张模型各参数的变化规律,为工程设计、计算提供一定的参考价值。     

非线性局部剪力交互作用下的开裂组合梁长期变形神经网络研究

结合有限元分析和人工神经网络,提出一种新的思路,研究简支组合梁的短期和长期变形。本文建立两个神经网络模型,采用相关论文中有限元模型的结果进行样本训练。有限元模型考虑了抗剪连接件的非线性荷载-滑移关系,以及蠕变、收缩和混凝土板的裂缝。而对没开裂的混凝土只考虑了蠕变、收缩的影响。为训练及验证两个神经网络模型,建立了一个包括不同设计参数的大数据库。研究发现,两个神经网络模型均能预测组合梁的变形。因此,神经网络模型可用以评估非几何设计参数对简支组合梁的短、长期变形影响。最后,根据AISC规范和欧洲规范4方法计算简支组合梁的短、长期变形,并与有限元模型结果进行比较。结果表明,与有限元方法相比,AISC方法低估了短期变形而高估了长期变形。     

一种光敏树脂结构的力学性能

新设计三维打印光敏树脂结构,其主要用在减震隔震组合结构中作为阻尼元件.首先利用微机控制电子试验机对其进行静力加载试验,得到静载下载荷-位移特性曲线,并计算得到特定点处等效弹性模量,利用疲劳机进行动力加载试验,得到结构件在从5 Hz到20 Hz不同频率下滞回曲线,并计算出相应等效阻尼系数.基于有限元法,建立光敏树脂结构有限元模型,并以和实验相同的工况进行静力学和动力学计算分析,并对试验数据和数值计算结果进行对比,得到计算结果与实测结果吻合良好,从而验证有限元模型的可行性.在此基础上通过有限元计算方法,研究不同几何参数缝隙宽度、内弧半径、外弧半径、厚度对光敏树脂结构特定点等效弹性模量以及等效阻尼系数的影响.此结构受力时,纵向保持刚度输出,维持小变形,横向位移放大,具有良好的减振和抵抗变形的能力.     

砂土不同粒径对邓肯—张双曲线模型参数的影响

邓肯-张双曲线模型能较好地反映土体的非线性性态,概念清楚,易于理解,在岩土工程和地下工程的数值分析中得到广泛应用.在作具体数值计算时,要用到具体的参数值.一些文献、书籍和资料中,给出了一般性的砂土、粘土和黄土等的邓肯-张模型参数.通过常规三轴试验,得到了砂土的不同粒径对邓肯-张模型参数a,b值的影响.     

三峡风化砂邓肯-张模型参数试验研究

针对三峡地区典型风化砂的变形性质进行了探究,结合体变测量数字成像仪,进行室内三轴排水剪切试验,通过试验数据处理,确定了三峡风化砂邓肯-张模型的相关参数,对三峡地区的土体模型参数获取和岩土工程数值计算提供依据。     

深基坑支护设计影响因素的有限元分析

深基坑工程是当前岩土工程中的热点和难点问题之一，如何有效控制基坑变形，使基坑工程既安全叉经济，是人们一直探索的课题。深基坑的支护结构的变形是影响基坑变形的重要因素。针对武汉地区具有代表性的粉质粘土，通过大量的真三轴试验模拟了基坑开挖过程中的应力路径，了解了开挖过程中基坑土体的变形性状，并得到了邓肯一张模型的各参数，建立了深基坑支护结构的非线性弹性模型。同时以平面应变有限元法为基础，通过对武汉某基坑工程进行基坑变形的计算分析，分析了支护结构的刚度、基坑的开挖宽度、土体的变形模量、插入深度、支撑位置和坑内土体加固、基坑开挖的时空效应和基坑周围水环境等设计、施工和自然环境因素对支护结构的变形的影响，了解了基坑开挖过程中基坑支护结构变形、周围地层沉降的发展变化规律，并提出了一些控制基坑变形的方法措施，为深基坑工程的设计和旋工提供了依据。     

路堤下带帽刚性桩复合地基位移场数值模拟

采用非线性有限元方法,研究和分析了新建高速公路路堤填土过程中带帽刚性桩复合地基地表沉降、竖向位移和侧向位移的变形特征,分析结果能为带帽刚性桩复合地基的理论研究、工程施工和设计提供有益的指导。     

考虑应变软化的道路变形性状有限元分析

通过室内动三轴试验，分析了路基填土及作为基底的复合地基在循环荷载作用下的应变软化性质，并以此为基础，采用动态弹塑性有限元分析了道路的变形性状。加固区置换率的变化会对路面变形产生影响，产生的影响主要通过其模量表现出来，但影响程度较小，所以，在满足稳定性要求以及下卧层顶面应力要求的情况下，不主张通过增大置换率来减小路面变形。对路面变形影响最大的是下卧层土体的性质，因此，软土层不是很厚时，最好加固整个土层，但软土层很厚时，加固效果比较差。加固区深度与宽度的变化会极大地影响路面变形，所以，软土层很厚时，可增大加固区深度与宽度以减小路面变形。     

旁压试验反演邓肯-张模型参数方法研究

研究了联合室内模拟试验和现场旁压仪试验综合确定邓肯 -张E-B 模型有关参数的方法。内容包括 :①采用邓肯 -张E-B 模型和有限元方法 ,对旁压试验机理进行数值模拟 ;②研制采用阻尼最小二乘法非线性优化理论 ,依据实测旁压曲线 ,进行土体本构模型参数反演的方法和计算机程序 ;③在对模型各参数敏感性分析基础上 ,以室内试验结果为初值 ,对某工程地基覆盖层现场旁压试验实测曲线进行E-B 模型参数的反演分析。为实际工程的计算分析提供了更为可靠依据     

Seismic stability of embankments subjected to pre-deformation due to foundation consolidation

It has been reported that the major cause of earthquake damage to embankments on level ground surfaces is liquefaction of foundation soil. A few case histories, however, suggest that river levees resting on non-liquefiable foundation soil have been severely damaged if the foundation soil is highly compressible, such as thick soft clay and peat deposits. A large number of such river levees were severely damaged by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake. A detailed inspection of the dissected damaged levees revealed that the base of the levees subsided in a bowl shape due to foundation consolidation. The liquefaction of a saturated zone, formed at the embankment base, is considered the prime cause of the damage. The deformation of the levees, due to the foundation consolidation which may have resulted in a reduction in stress and the degradation of soil density, is surmised to have contributed as an underlying mechanism. In this study, a series of centrifuge tests is conducted to experimentally verify the effects of the thickness of the saturated zone in embankments and of the foundation consolidation on the seismic damage to embankments. It is found that the thickness of the saturated zone in embankments and the drainage boundary conditions of the zone have a significant effect on the deformation of the embankments during shaking. For an embankment on a soft clay deposit, horizontal tensile strain as high as 6% was observed at the zone above the embankment base and horizontal stress was approximately half that of the embankment on stiff foundation soil. Crest settlement and the deformation of the embankment during shaking were larger for the embankment subjected to deformation due to foundation consolidation.     

海堤与桥梁交叉段复合桩基安全性分析

当海堤与高架桥梁交叉且工期接近时,交叉段的沉降对两者的安全性有很大影响.为此,拟建复合桩基模型,研究交叉段沉降对海堤、桥梁桥墩变位的影响,同时,为减小造价,给出建议复合桩基长度,可为沿海交通建设和围垦海堤的建设提供参考.     

软基上加筋防波堤的离心模型试验

通过离心模型试验，研究在有无土工织物加筋垫层条件下防波堤和软基的变形性状，得到了地基沉降、隆起及水平位移的分布规律。提出了一种量测筋材张力的新方法，对土工织物在离心试验过程中的应力状态进行了测试。研究结果表明：土工织物加筋垫层能有效地减小地基的侧向位移，有一定的加筋效果：土工织物张力的发挥水平与堤坝的沉降量密切相关，工作状态下其最大强度发挥水平约为52％。     

路堤荷载作用下复合地基的计算机辅助试验仿真分析

通过对路堤荷载作用下复合地基受力与变形性状进行CAT仿真分析,找出了影响复合地基受力与变形性状的因素及其影响程度。这对于建立和完善复合地基沉降计算理论具有实际意义。     

基于Duncan-Chang模型的地基沉降分层总和 分析方法探讨

地基沉降分析方法是土力学研究的重要内容。该文在地基沉降变形力学机理研究基础上,首先考虑埋深或初始地应力即先期固结应力对地基土变形模量的影响,并将其区分为初始地应力的体积应力和偏应力影响两部分,引进分级加载思想,建立出不同埋深地基土变形模量的确定方法;其次,将地基沉降区分为附加体积应力和附加偏应力引起的沉降两部分,建立出地基沉降分析计算模型;然后,考虑地基变形的非线性变化特征,引进增量分析方法、虎克定律和Duncan-Chang模型,建立出附加体积应力和附加偏应力引起的地基压缩层变形的分析方法,并利用地基沉降分层总和法分析原理,建立出基于Duncan-Chang模型的地基沉降分析新方法。该方法不仅可以反映初始地应力和附加应力对地基土变形模量的影响,而且,可避免地基土压缩试验曲线和地基静载试验曲线的使用;最后,通过工程实例计算与分析,并与实测沉降值和现有分析方法的计算结果进行比较,表明了该方法可以满足工程计算精度要求,具有一定的合理性与可行性。     

考虑填料–土工格室相互作用的加筋路堤力学响应研究

针对有砟轨道加筋路堤计算分析中难以考虑土工格室对碎石填料嵌锁及摩擦作用的现状,在大比尺直剪试验基础上建立考虑填料–格室相互作用的三维计算模型。通过室内模型试验验证该计算的可靠度和优越性,进而系统地分析有/无加筋情况下,填料强度、土工格室刚度及地基压缩性等参数对路堤力学响应的影响。结果表明:土工格室的嵌锁作用使得加筋对路堤响应的影响在其布设层发挥程度更大,该影响通过填料与格室及填料内的摩擦作用向周围传递且不断衰减;填料强度较低或地基较软时能加强土工格室对路堤响应的影响,对于填料内摩擦角为20°和地基变形模量为5 MPa的工况而言,加筋后基床侧向位移峰值分别降低60%和72%,应力峰值亦显著降低且分布区域明显扩大;土工格室弹性模量为0.2~2.5 GPa时,路堤力学响应受其影响较大。