水平及扭转荷载作用下群桩基础受力分析方法

江河与海上的大型结构在船舶撞击、风浪等作用下,其桩基础往往会受到水平及扭转荷载共同作用,极易造成基础倾斜倒塌。针对水平和扭转共同受荷下群桩基础,建立了由刚性承台-弹性梁-土非线性弹簧组成的群桩计算模型。通过水平p-y曲线法、竖向荷载传递法、扭转τ-θ曲线法,计算单桩非线性刚度;群桩各基桩间相互作用和基桩各自由度耦合,通过考虑p乘子和运用考虑推力弯矩影响的基桩受扭计算模型体现。结合牛顿迭代法,对计算模型进行求解,并与大尺寸物理模型试验结果进行了对比。通过参数分析表明在水平和扭转荷载共同作用下,群桩中各基桩桩头剪力分配不均性十分显著;并获得不同承台高度时群桩中基桩轴力变化规律,为复杂荷载下群桩设计提供依据。     

非饱和半无限多孔介质一维瞬态响应积分解

基于非饱和多孔介质动力方程,研究了充满2种流体的非饱和多孔介质动力响应问题,并分别给出了2种边界条件作用下非饱和半无限多孔介质一维瞬态响应积分形式解。首先,运用正弦与余弦变换法将偏微分方程组变换为常微分方程组。然后,运用状态空间法求解此常微分方程组,得到变换域内解析解。最后,通过正弦与余弦反变换,给出非饱和半无限多孔介质一维瞬态响应积分形式解。该方法的优点是积分解中被积函数为实函数,给数值计算带来极大的方便。通过算例分析,验证了本文结果的正确性,证实了非饱和多孔介质内存在3种类型压缩波,分析了3类压缩波作用下多孔介质内固体和2种流体间的相位关系。     

着陆器足垫冲击模拟月壤的数值分析

针对竖向着陆冲击过程,开展大量的模拟月壤室内单元体试验,探讨模拟月壤材料参数的确定方法和取值范围.将着陆器按月地相似比尺简化为冲击筒体,建立着陆器足垫垂直冲击模拟月壤三维动力有限元模型,模拟分析在冲击荷载作用下的足垫轴力、速度和位移的实时动力响应,与室内模型试验结果进行对比,验证了该模型的合理性. 计算表明：场地塑性区域呈形状变化的椭球,影响主要分布在2.0～3.0倍最大足垫直径深度范围内,撞击变形呈盆底形,速度响应滞后于轴力,位移响应滞后于速度.     

基于矢量和法的边坡三维极限平衡稳定分析法

对于具有复杂几何特征的边坡问题, 用二维极限平衡理论难以得到与实际相应的分析结果.基于矢量和法安全系数定义,提出了能满足所有条柱3个力的平衡和滑坡体3个整体力矩平衡的严格通用极限平衡分析法.通过侧向剪力系数和侧向剪力分布函数对条间力进行假定,考虑所有条间剪力对安全系数的影响.利用滑体力的平衡条件和边界条件分别得到条柱各行和各列的安全系数,再利用滑体整体力矩平衡条件确定侧向剪力系数.将条柱底面剪力矢量和的反方向作为潜在滑动方向,通过抗滑力和滑动力在其上的投影之和之比确定整个坡体的矢量和安全系数.典型算例验证了方法的合理性,计算结果表明,完全考虑条间力作用将提高边坡的稳定安全系数.     

地铁车站地震破坏离心机振动台模型试验研究

为揭示地下结构地震破坏机理,采用离心机振动台试验模拟地铁车站地震破坏过程.试验利用低强度微粒混凝土和钢丝制作了1∶50的单层双跨地铁车站模型;采用砂雨法制备了相对密实度为45%的地基模型并用硅油对其饱和;研制了适用于不同尺寸地基模型的真空饱和装置;监测了在离心加速过程中和峰值加速度分别为0.08g和0.20g的宁河波作用下地下结构及其周围土体的响应.试验结果表明：在车站结构和上覆土体自重作用下,车站立柱承受较大的轴向压力;在弱震（0.08g）作用下,结构附近土体超静孔隙水压力消散明显快于同深度其他位置土体;在强震（0.2g）作用下,3根立柱柱底发生破坏,是整个车站结构的薄弱点,车站侧墙与底板交界处出现明显裂缝.     

离心超重力环境下流体中物体浮力与运动

为了表征离心超重力环境下物体在流体中的运动规律,基于旋转非惯性系,考虑吊篮摆动遗留角的影响,推导由地球常重力和离心超重力共同产生的试验超重力场的重力势、静止流体压力及流体中物体承受流体浮力的表达式.基于Newton第二定律建立离心模型试验中静止流体内物体运动的控制方程,编制并验证了数值求解程序.流体中圆球运动的数值分析结果表明,当离心加速度较大时,吊篮摆动遗留角的影响可以忽略.试验超重力等势面是以离心机主轴为轴线的旋转抛物面,随着离心加速度的增大,等势面形态受地球重力的影响逐渐减小,趋于圆柱面.物体在流体中所受的浮力具有向心性和非均匀性.物体在流体中运动时,科氏力的影响不可忽略.     

基于黏聚区域模型的边坡渐进破坏过程强化有限元分析

剪切带非连续变形描述及剪切带扩展过程模拟是边坡渐进破坏过程分析的关键,基于黏聚区域模型及强化有限单元法提出一种剪切带渐进扩展过程模拟的有限元分析方法。首先,将剪切带两侧相对变形分解成分别由常规应变和附加应变确定的相对位移,提出具有弱非连续变形特征的剪切带变形等效强非连续变形描述方法,并采用黏聚区域模型表征剪切带应力和附加相对位移间的软化本构关系。其次,基于强化有限单元法描述强非连续变形,并构造相应的无厚度剪切带单元。在此基础上,提出剪切带渐进扩展模拟的有限元算法。算例表明,此方法不仅能够很好地模拟剪切带的应变软化特性,而且有效地克服了常规剪切带模拟具有的网格敏感性问题。     

群桩地基中应力及变形规律数值分析

采用基于有限元法的“数值分析试验” ,研究了桩基的荷载传递规律 ,分析了单桩和群桩基础中地基的应力场和变形场的分布 ,为深入了解群桩的荷载传递特性及变形特性提供依据     

软土结构性对基坑开挖及邻近地铁隧道的影响

为了研究软土地基结构性改变对基坑开挖围护墙变形、地表沉降及其邻近地铁隧道位移和弯矩的影响,针对宁波粉质黏土,采用在重塑土中掺入盐粒和不同质量分数水泥的方式制备人工结构性土,开展一维压缩试验和三轴试验研究原状土与人工结构性土的工程特性,分别通过压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力验证和建立水泥质量分数与土体结构性之间的联系;采用Plaxis2D,分析土体结构性改变对基坑开挖过程中围护墙水平位移、地表沉降及其邻近地铁隧道的影响. 研究结果表明,当水泥质量分数为2%时,其压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力与原状土基本一致;随着土体结构性降低,扰动度增加,围护墙水平位移、地表沉降和隧道位移急剧增大,其中隧道对于土体扰动度最为敏感,位移增长趋势最为明显,当扰动度为39%时,隧道位移会超过规范允许值;当隧道距离基坑较近时,由于隧道的约束作用,围护墙水平位移和地表沉降较小,但是隧道位移和弯矩会相应增大.     

地震作用下堆积体边坡振动台模型试验及抛出现象分析

国道213线都江堰-汶川段普遍发育着堆积体边坡。在“5.12汶川地震”中,此类边坡更易发生滑坡灾害,并伴有独特的山石抛出现象。结合堆积体边坡实例进行振动台模型试验,研究堆积体边坡在多次地震作用下结构损伤累积并最终发生失稳的特征及边坡破坏模式。试验结果表明：堆积体边坡中上覆堆积体与下部基岩存在动力响应差异,边坡滑坡形式不同于静力失稳,表现为裂缝一旦出现便迅速扩展,边坡坡肩处部分小块体在水平和垂直向动力耦合作用下与原结构脱离抛出,这与汶川地震后边坡调研中发现的抛出现象一致。分析了模型边坡块体抛出现象与裂纹形成角度的关系,只有当裂纹角度和竖向加速度组合满足一定的触发条件时,才可能出现抛出现象。