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。     

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。     

带立柱浅基础侧向极限承载力探讨

 在综合分析影响带立柱浅基础抗侧向倾覆机理与侧向抗倾覆稳定性的基础上,对立柱基础侧向的土体破坏模式进行了分析与研究,并基于极限分析原理,推导了带立柱浅基础的侧向极限承载力理论公式。将这些理论公式应用于工程分析,其结果相对现有规范公式相当理想,研究结果表明,推导过程所做的假设具有可信及可用性,该公式的推导结果对于工程实际应用具有较重要的价值。     

复杂工况下三维地基极限承载力可靠度研究之一——地基极限承载力的三维解析解

基于三维空间分析，采用极限分析法上限原理，推导了矩形基础地基极限承载力的三维解析解，综合考虑了偏心倾斜外荷载、埋深、超载等因子对地基土体滑动模式和地基承载力的影响；并应用工程实例进行了对比分析；利用三维解析解通过简便计算可得到相应参数，进而求得地基极限承载力，可方便应用于工程设计。     

铁路桥梁浅基础承载力可靠度设计方法研究

对铁路桥梁浅基础采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法进行了分析研究。讨论了浅基础极限承载力取极限承载力基本值加宽深修正值之和的模式；根据有关资料和可靠性原理推导了地基土极限状态条件下的宽深修正系数、地基土抗力变异性计算表达式及基于铁路桥梁设计标准图的可靠度校准计算方法，并通过大量计算分析，提出了铁路桥梁线基础的目标可靠度指标和地基土的抗力分项系数；其中还讨论了浅基础的换算抗力方法和荷载～抗     

路堤下水平加筋体与散体材料桩复合地基极限承载力

针对路堤荷载下水平加筋体与散体材料桩复合地基的极限承载力计算问题,分析了水平加筋体、路堤和地基之间的相互作用,得到了三者的作用力关系以及速度关系;研究了散体材料桩对地基承载力的影响,得到了考虑桩体置换率、地基土固结度影响的复合地基土体强度指标的计算公式;根据极限分析理论,从能量平衡角度推导出了地基极限承载力计算公式;对实际路堤工程设计计算进行了研究,搜索出最危险滑动面以及路堤极限高度。最后,通过工程实例,对比了路堤极限高度计算值和实测值,并分析了筋材极限强度发挥系数、固结度等因素对地基极限承载力的影响。结果表明:计算值与实际情况很接近,结果较为理想。     

复杂工况下三维地基极限承载力可靠度研究之一

基于三维空间分析,采用极限分析法上限原理,推导了矩形基础地基极限承载力的三维解析解,综合考虑了偏心倾斜外荷载、埋深、超载等因子对地基土体滑动模式和地基承载力的影响;并应用工程实例进行了对比分析;利用三维解析解通过简便计算可得到相应参数,进而求得地基极限承载力,可方便应用于工程设计。     

水平加筋与散体材料桩组合型复合地基承载力计算

研究了单层水平加筋与散体材料桩组合型复合地基的承载力计算方法。在同时考虑水平向加筋体的约束作用及桩土接触面存在剪切力的基础上,依据极限平衡条件推导出水平向加筋和散体材料桩双向组合型复合地基承载力计算公式,可以同时考虑水平加筋以及桩体和土体重力对地基承载力的贡献。通过工程实例,探讨了土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角以及水平加筋对复合地基承载力的影响。分析结果表明,提高土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角等可以提高复合地基承载力;其他条件相同时,桩顶设置水平加筋层后,地基承载力可以得到较大提高。     

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。     

侧填荷载对涵洞地基承载力的影响

为了确定涵侧填土对提高高填方涵洞地基承载力的作用,结合基底土体的受力特点进行分析,推导了普朗特尔和普朗特尔-雷斯诺极限承载力公式。根据相似原理设计了不同涵侧填土高度的室内模型试验,模拟粉质粘土地基受荷变形直到破坏的过程,由荷载-沉降曲线测得不同填土高度的极限承载力,并对填土临界高度问题进行了分析;同时对比了按照《公路桥涵地基与基础设计规范》和《建筑地基基础设计规范》以及经验公式计算的值与实测值的误差。结果表明:随着侧填土高度的增加,地基承载力明显提高,但提高速率为非线性,先从18.4%增加到36.83%,然后减小到8.91%;计算临界高度内的地基承载力时,不仅要考虑选取合适的计算公式,还应考虑不同试验方法所提供的计算参数的影响。     

灌浆锚管钉补强加固软土地基的研究与应用

针对特大型超重车辆临时通过的桥墩软土地基加固问题,以圆形浅基础地基极限承载力平衡理论为计算依据,以锚管钉静压注浆法在湖北荆门鸦雀铺-蒋家集公路跨线桥软土地基加固工程应用取得的良好效果为例证,揭示用锚管钉静压注浆法在加固软土地基中具有其它方法所不具有的优势。研究成果对软土地基的加固问题,具有一定的指导意义。     

考虑空间变异性的地基极限承载能力上限有限元分析

基于极限分析上限法,对考虑空间变异性的地基极限承载能力进行上限有限元分析;空间变异性的引入形式采用黏聚力随深度线性增大和黏聚力按高斯随机场分布两种方法进行;在OptumG2中考虑两种模式的参数变化模式并进行建模分析,得到两种模式下不同土体参数的变化情况对地基承载力的影响规律。分析结果表明:土体的内摩擦角、外加超载、黏聚力均值和土体重度,其中任一参数值的增大,均会导致地基极限承载能力的增大;当保持黏聚力的均值不变时,均质条件下的地基承载力较土体黏聚力随深度线性增大时大,且变化梯度越大,相应的地基承载力越小;对于土体黏聚力呈高斯随机场分布的情况,地基承载力计算结果的平均值、最小值和最大值随黏聚力均值的增大不断增大,且随机场参数的变化也会对地基的极限承载力产生影响。     

水平条分法在贴坡高填方路堤稳定性分析中的应用

结合山区高速公路建设的实践,采用足尺模型试验,得出荷载作用下斜坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态,并测定了其相应的极限承载力。通过对层状边坡稳定性计算方法的研究,提出了斜坡地基上高填方破坏面为折线时的极限平衡水平条分法,并推导了计算其安全系数和极限承载力的理论公式。结果表明:利用极限平衡水平条分法分析斜坡地基上高填方路堤稳定性不仅简单可行,且具有较高的可靠性和计算精度。     

圆管涵开裂分析

为计算深埋圆形构件的极限承载力,基于统一强度理论,考虑了拉压模量不等导得了受外压作用厚壁圆筒弹性极限承载力和塑性极限承载力计算公式,并讨论了统一强度参数b、反映拉压模量不等的参数λ、拉压强度比α等的影响,工程实例表明该公式具有通用性且精度较高,可用于深埋圆形管道如圆管涵、圆形隧道衬砌、圆形沉井的计算。     

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。     

FRP-PVC混凝土短柱的极限承载力及验证

本文分析FRP-PVC混凝土短柱的破坏机理,并提出极限承载力计算的基本假定。在统一强度理论的基础上,考虑FRP条带的承载力增强作用,利用极限平衡法推导了FRP-PVC混凝土短柱的极限承载力公式。通过与参考文献试验结果的比较,验证了理论公式的正确性。该结果为FRP-PVC混凝土柱的推广应用和极限承载力分析提供了理论依据。     

地基极限承载力计算方法探讨

在简要介绍传统的计算地基极限承载力方法的基础上,提出了一种新的计算方法。该法既考虑了地基土体双向滑动的破坏模式,又避免了传统方法中由于承载力系数同土的容重γ无关而引起的误差。通过一个实例对文中各种方法进行了比较,指出了它们与真值的近似关系。     

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。     

偏心受压构件极限承载力的实用计算方法

为了方便快捷地求解矩形及圆形截面偏心受压构件的极限弯矩,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中给出的偏心受压构件正截面抗压承载力计算公式,推导出了矩形及圆形截面偏心受压构件极限弯矩的计算公式,并进行相应的算法理论分析。还采用了有限元程序Midas进行比较计算,分析结果表明该方法具有较好的计算精度,满足桥梁设计需要。