框架结构-十字交叉条形基础-地基共同作用分析

通过建立框架结构-十字交叉条形基础-地基共同作用的三维力学模型,用大型有限元程序ANSYS模拟分析了土层结构和基础断面型式等因素的变化对共同作用的影响。     

基础埋置深度取值计算

基础埋置深度的大小,对基底压力、基底附加应力、地基承载力的影响很大。本文探讨了基底压力计算、基底附加应力计算时基础埋深取值计算的原则和方法;分别给出了填方整平区、地下室为箱形基础或筏形基础、地下室为独立基础或条形基础时,地基承载力修正基础埋深取值的计算方法和公式;对主裙楼建筑,推导出主楼地基单侧滑动面宽度临界值,给出了相应的判别式和基础埋深计算公式。计算简单方便,可满足工程要求。     

条形基础在水平力及弯矩作用下的稳定性突变分析

采用尖点突变模型理论,对考虑水平力及弯矩影响黏土地基上条形基础的稳定性进行分析,较好地解释了地基失稳时滑动位移突然增大而破坏的现象,讨论了水平力和弯矩、地基土容重和基础埋深、位移高阶效应、位移场随水平力的变化等对地基稳定性及其突变性质的影响。分析结果表明,当参数变化跨越分叉集时,地基滑动将会发生跳跃式突变而导致地基失稳破坏;不计水平力对位移场的影响时,可能会使分析结果不安全。     

条形基础加筋砂土地基极限承载力计算

基于传统的极限平衡条分法,利用临界滑动场法计算了条形基础的加筋地基极限承载力。假定土体处于极限平衡状态时,土体与筋材间存在均匀的摩擦力,通过建立土体条块极限平衡方程,推导了地基承载力的递推关系式。首先,设定计算土体范围,并划分条块和离散状态点;其次,根据递推公式计算各个状态点的参数,并搜索临界滑面;最后,根据搜索出的滑面计算地基承载力。通过实例比较进一步验证了计算结果的可靠性,并分析了首层筋带埋深、铺设层数和长度对地基承载力和滑面位置的影响。研究结果表明：地基承载力随着筋带埋深的增加先增大后减小;随着层数和长度的增加先逐渐增大,最后趋于稳定;滑面位置的变化规律主要是垂直影响深度和水平影响范围增大或减小。该方法原理简单、易于编程,为条形基础加筋地基承载力的计算提供了一种新思路,是临界滑动场法在地基承载力计算中的推广应用。     

粗糙条形基础极限承载力系数N_γ的计算

假定土体为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想刚塑性体,利用滑移线理论求解粗糙条形基础极限承载力。采用有限差分方法并结合边界条件对承载力进行数值计算,进而得到非叠加假定下地基承载力系数N_γ。计算公式表明,N_γ不仅与土的内摩擦角φ有关,还与无量纲系数F有关,当φ和F为定值时,N_γ即为定值。将N_γ的数值与现有学者的解答进行了对比发现,学者采用的不同假定是导致结果与精确解产生误差的主要原因;计算了不同φ和F取值对应的N_γ,并与朱大勇等的计算结果进行了对比分析。最后,根据数值计算结果提出了N_γ的两个拟合公式,分析了拟合公式与数值解之间的误差。计算结果表明,采用拟合公式的计算结果与精确解接近,具有较好的应用价值。     

基于二阶锥规划有限元增量加载法的条形浅基础极限承载力分析

地基极限承载力分析是土力学研究中的一个经典课题。基于Hellinger-Reissner混合变分原理和有限元方法,将岩土体弹塑性问题构造成基于有限元框架的二阶锥规划（second-order cone programming,SOCP）问题,进而提出一种基于二阶锥规划理论的增量有限元法,即FEM-SOCP法。将岩土体弹塑性问题构造成二阶锥规划的数学优化问题,可以避免采用传统弹塑性计算中复杂的应力点积分等算法和屈服面棱角的平滑处理。此外,对于二阶锥规划问题,可以采用具有原始?对偶内点求解法的标准数学规划求解器MOSEK进行求解。将增量加载FEM-SOCP法应用于经典的基底粗糙的条形浅基础地基极限承载力分析中,分别考虑了关联和非关联塑性条件下的Mohr-Coulomb屈服准则。数值结果表明：所提出的增量加载FEM-SOCP法获得的地基承载力系数及地基承载力与传统FEM计算结果基本一致,而与常规有限元计算结果相比,基于增量加载的FEM-SOCP法所获得的屈服区更加平滑。     

横观各向同性饱和地基中埋置刚性圆柱基础的扭转振动

考虑埋置基础侧面和底面地基与基础的相互作用,研究了埋置于横观各向同性饱和地基中刚性圆柱基础的扭转振动问题。假设基础侧壁与地基完全黏结,沿侧面对剪应力积分得到了侧壁地基对基础所产生的反扭矩;通过研究位于横观各向同性饱和地基上刚性圆形基础的扭转振动,求得基础底面地基作用于基础的反扭矩。结合基础底面位移和应力连续等条件,根据基础振动的动力平衡方程,求解了相应的动力响应问题。给出了基础的角位移幅值,地基的等效刚度系数和等效阻尼系数的表达式。通过算例研究了相关参数对基础扭转振动的影响。     

条形药包爆炸时岩体中应力波参数的计算分析

水利、铁道、冶金等工业部门,在基坑开挖、隧道掘进,矿山开采等作业中通常用圆柱状条形药包.此外,某些工程如洞库爆炸也可看成条形药包.显然,这类药包在岩体中爆炸时,应力波的传播和动应力的分布均不同于球形药包的爆炸而具有自己的特点.这些特点直接影响爆破破岩机理和对地下工程施加动荷载的特征,以及对它的动态稳定性的评价.     

一种土体固结变形的数值计算方法

在给出反映土体团结流变性的本构方程基础上．捉出一种土体固结变形的数值计算方法。该方法依据有效应力增量方程式,利用西瓦伦公式计算有效应力值,采用逐步递推迭代方法,实现土体固结变形的计算。     

地震荷载作用下条形基础地基动承载力统一强度理论解

基于考虑中主应力影响的统一强度理论,通过假定复合型滑动面,利用拟静力和极限平衡分析法得到了条形基础地基静、动承载力解答.对比分析研究发现:在条形基础地基静承载力方面,本文提出的基于统一强度理论地基承载力系数有不同程度的提高,说明现有方法中地基承载力系数比较保守;而在动承载力方面,不同地震荷载下条形地基动承载力系数Ncd变化不大在2%～6%之间,但动承载力系数Nqd、Nγd值均有20%～75%的降低,而地基承载力有15%～40%的下降.     

Stability of eccentrically loaded footings on slopes

The stability of eccentrically loaded strip footings on slopes was investigated using the method of finite element analysis based on the theory of elasto-plasticity. The analysis was done for two different soils involving three levels of slope angle, six footing locations, and two levels of load eccentricity plus central vertical loading. The strip footing analysed was a 3-ft (0.9 m) wide reinforced concrete footing embedded to a depth of 3 ft (0.9 m). The analysis focused on footing settlement, plastic yielding of soil, and ultimate bearing capacity. The results of analysis show that the influence of load eccentricity on footing pressure vs. footing centre settlement is negligibly small. However, the progressive soil yielding and ultimate bearing capacity are greatly affected by load eccentricity. Furthermore, the effect of load eccentricity differs considerably with the load location relative to the footing centre and slope crest. The ultimate bearing capacity for the eccentric load located on the slope side is significantly greater than that for the load located on the other side of the footing centre. For a 2(H): 1(V) slope in silty clay, the effect of slope on footing stability decreases with increasing footing location from slope crest as would be expected, and diminishes when the footing is located from the crest at about 5-times the footing width.     

基于线性规划模型的极限分析上限有限元的实现

极限分析上限有限元法常利用三角形常应变率单元和摩尔-库仑屈服函数线性化的方法,以形成较易求解的线性规划模型。然而为满足计算精度,需引入大量的优化变量,增加了计算和存储的难度。为此,基于线性规划模型,利用MATLAB编制极限分析上限有限元程序,针对线性规划模型等式约束矩阵的高度稀疏性的特点,以稀疏矩阵的方式存储,从而在一定程度上解决了上述问题,使得上限有限元法能处理较大规模的岩土工程稳定性问题。以条形基础地基承载力课题为例进行算例分析,验证该方法的有效性,同时讨论了模型网格单元和塑性乘子数目对计算结果精度的影响。     

强夯法加固地基的多重耦合分析

强夯法加固地基的机理非常复杂,影响因素众多,且涉及到多重耦合现象。笔者综合考虑地基士的流、固、动力耦合和地基与夯锤接触表面的动力耦合情况,给出了基于三维有限单元法的计算方法和迭代格式,并对一具体算例进行了耦合数值分析,总结了地基位移、应力及接触反力等在强夯作用时间内的变化规律和在空间上的分布特征。经与实际工程资料对比,结果令人满意。说明所建立的耦合方法可用于强夯加固法求解,并提出了适宜动力分析的有效方法,可应用于其它同类问题的分析计算中。     

土体固结弹塑性分析的参数二次规划理论及有限元解

基于广义Ｂｉｏｔ理论对土体弹塑性固结过程进行求解，建立了问题对应的参变量变分理论，并给出了数学证明，对此基础上推导了有限元分析列式，问题的求解最终化为参数二次规划问题，本文提出的方法适用于固结弹塑性分析的关联与非关流流动问题，也可处理各类软化问题。     

非均质地基承载力及破坏模式的FLAC数值分析

利用基于Lagrangian显式差分的FLAC算法,通过数值计算,对黏结力随深度线性增长的非均质地基上条形基础和圆形基础的极限承载力及地基破坏模式进行了对比计算与系统分析。研究表明：（1）随着地基黏结力沿深度非均匀变化系数的增大,地基的破坏范围逐渐集中在地基表层和基础两侧：（2）即使地基的非均质程度较小,当将非均质地基近似地按均质地基考虑时,由此所估算的承载力可能过于保守;（3）地基承载力系数随黏结力沿深度非均匀变化系数的增大而非线性地增大。与数值解相比,skempton与Peck等近似公式均可能高估了非均质地基承载力。     

面向对象方法在Biot固结有限元程序中的应用

面向对象程序设计方法应用于有限元程序编制带来了相当大的优越性。但迄今为止，这种方法在岩土工程中的应用实例很少。至于用面向对象方法进行土力学中常见的Biot固结有限元分析软件的开发，尚未见报道。现将面向对象有限元方法引入Biot固结有限元程序编制中，用C＋＋语言编制中一个Biot固结有限元程序实例。和结构化程序设计方法相比较，采用面向对象方法进行Biot固结有限元程序的编制，使程序的可维护性、可再生性、可扩充性和程序开发的效率都得到了很大的提高。指出将面向对象程序设计方法引入了Biot固结有限元程序的编制等岩土工程的数值计算领域，是今后的发展方向。     

基于稳定性耦合分析法的余王扁边坡稳定性分析

边坡稳定性分析的极限平衡法与有限元法(FEM)的耦合分析法,首先利用有限元法分析获得边坡岩土体的整体应力场,在此基础上利用极限平衡法进行边坡的稳定系数求解。该方法既反映了边坡的稳定和变形之间的关系,又克服了极限平衡法与有限元法的不足,使二者的优点相互补充,获得的稳定系数基于极限平衡理论体系,可以同传统的稳定系数评价体系接轨。以西安市雁塔区余王扁削坡后边坡为例,用稳定性耦合分析法对其进行了稳定性分析,并把分析结果与各种极限平衡法的计算结果进行了比较,证明了耦合分析方法的可靠性和可行性。