应用无限地基方法研究打桩振动对海堤的影响

摘要：采用阻尼抽取法研究了无限地基法结构动力相互作用并分析打桩对海堤的影响。在原方法的基础上,本文 提出采用较小的有限区域并在界面处附加弹簧和阻尼的方式来考虑无限地基法的影响。随后给出了适合于打桩激 励参数的确定方法。最后,采用本文方法进行了工程实例计算,结果表明,本文方法实用可靠,不仅可以提高动 力仿真的精度,而且可以降低计算量。     

考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现公式。进而运用UPFs的二次开发特点,通过创建用户单元在ANSYS中实现了所开发模型的嵌入。最后,结合工程实际条件,探讨了地震作用下老坝拆除前后对新建重力坝动力响应的影响规律。计算结果表明:老坝的存在降低了新坝在地震动作用下的动水压力的大小,在老坝拆除前后对新坝的动力特性分布规律影响较小,而对于幅值有一定的影响。本模型表现出了良好的工程适用性,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力可开展类似工程的抗震安全评价分析。     

地基辐射阻尼和库水对拱坝非线性地震响应的影响

针对拱坝坝体—地基—水库系统的动力计算分析，采用考虑无限地基辐射阻尼、坝体横缝非线性和自由场输入的模型程序，以溪洛渡拱坝为工程实例，对不同库水位下，考虑或不考虑地基辐射阻尼的工况进行了系列的计算对比研究。研究结果显示，低水位是横缝开度控制工况，高水位是坝体应力控制工况；对所有水位，地基辐射阻尼都带来坝体地震响应的全面降低，但不影响反应的总体规律。     

考虑结构-地基交互作用的重力坝深层抗滑动力稳定性研究

我国大坝多建于高地震区域的中西部地区,对其进行抗震分析十分必要.文章以重力坝为研究对象,考虑到坝基岩体多存在软弱结构面和缓倾角裂隙等,着重研究地震作用时的重力坝深层抗滑稳定性.为了反映无限地基对结构的影响,文章采用在结构-地基交界面处附加弹簧和阻尼的方式进行处理,其中,在确定弹簧刚度和阻尼参数时采用了阻尼抽取法.这样处...     

拱坝坝体-地基动力相互作用的振动台动力模型试验研究

在振动台上进行拱坝动力模型试验时，设置人工阻尼边界，以模拟地震时地震动能量向无限远域地基逸散的地基幅射阻尼效应。选用液体作为阻尼材料，其厚度根据阻尼液体的黏滞系数、基础材料的弹性模量和密度确定。试验同时模拟坝体-地基-库水的动力相互作用和坝体伸缩横缝的动力非线性影响。通过数值对比计算分析，验证了同时计人上述诸多复杂因素影响拱坝系统动力模型试验研究的可行性。为今后进行类似试验研究，合理评价高拱坝的抗震安全，探索了新的研究途径。     

考虑辐射阻尼的拱坝随机振动分析

本文基于有限元-边界元-无限边界元耦合的时域模型，提出了结合随机振动虚拟激励法的拱坝-地基动力相互作用分析模型，并用蒙特卡罗法对模型进行了验证。对某拱坝的计算结果表明，辐射阻尼对拱坝随机动力响应有显著影响，结果同时表明，地震动的随机性对于拱坝动力响应的影响明显，用有限的几条确定性地震动时程输入不能全面反映地震动的随机性。     

基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析

无限地基的辐射阻尼是影响拱坝地震反应的一个重要因素,无限边界的处理方法很多,其中黏弹性人工边界具有较高的计算精度和计算效率、较好的稳定性,同时程序容易实现。基于黏弹性人工边界的基本原理,以Ansys为计算平台,采用声学流体单元fluid30模拟库水,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响;并以锦屏一级高拱坝在El Centro地震波作用下的动力响应分析为例,对不考虑坝基辐射阻尼与采用黏弹性人工边界两种计算方法的计算结果进行比较。结果表明,采用黏弹性人工边界条件后的动力响应(动水压力、位移、主应力)均有所降低,坝顶拱冠处的应力分布更为合理,动力响应时程滞后;验证了该边界条件的吸能效果。该方法计算效率高、稳定性好,克服了透射边界与有限元相结合的方法存在高频失稳问题的缺陷。     

不同地基模型对拱坝动力响应的影响

在粘弹性人工边界理论基础上,结合波场分解法的地震动输入方法,应用ANSYS软件的参数化语言APDL,编制了模拟粘弹性人工边界和地震荷载输入的程序。针对某碾压混凝土拱坝建立了"库水-拱坝-地基"联合作用的有限元模型,采用施加粘弹性边界并输入相应地震动,讨论了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行比较分析。研究结果表明,只有考虑辐射阻尼效应才会得到符合实际情况的坝体地震响应结果,因此实际工程抗震分析时对地基的模拟应该合理选取。     

杨房沟拱坝的动力响应分析

强震区的杨房沟拱坝的抗震安全问题为众多研究者所关注。本文用拉格朗日不连续变形分析（LDDA）模拟拱坝横缝,采用黏弹性边界作为吸能边界来模拟无限地基辐射阻尼,建立了拱坝地震自由场输入模型,进行了杨房沟拱坝动力响应分析,对辐射阻尼和拱坝横缝对坝体应力的影响、拱坝横缝在地震作用下的张开情况以及坝体静动综合应力进行了分析,得出了如下结论,考虑坝体横缝张开和地基辐射阻尼效应影响后,杨房沟拱坝的地震动力响应明显降低,大坝横缝张开度最大为6mm,在横缝止水可允许的变形范围之内,在进一步优化大坝体型基础上,杨房沟拱坝在设计地震作用下的抗震安全是可以保证的。     

强震作用下特高拱坝非线性地震反应分析

研究采用等效一致黏弹性边界单元模拟拱坝无限地基辐射阻尼效应,给出了人工边界节点上等效地震荷载的计算公式,实现了拱坝-地基系统的地震动输入。以我国某特高拱坝为例,建立了拱坝-地基三维有限元分析模型,精细模拟了坝体体型、横缝、河谷形状、各类岩体以及主要地质构造。采用时程分析方法,综合考虑无限地基辐射阻尼效应、拱坝-库水动力相互作用、拱坝横缝动力接触非线性效应等因素,分析了拱坝-地基系统在强震作用下的动力响应,对拱坝抗震安全性进行了评价。研究成果为高拱坝设计提供了参考。     

软土地基中城门洞式放水洞的内力计算

应用角变位移原理,针对软土地基中城门洞形洞室的内力计算问题进行了探讨,提出一种新的计算方法。该方法比原有的计算方法简捷,且计算精度有所提高,对工程设计和施工有一定实用价值。     

上埋式涵洞基础埋深效应下的地基承载力研究

为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方法得出的地基承载力容许值与有限元计算值进行对比分析,同时分析了涵顶和基底土压力随填土高度的变化规律,探讨了不同计算方法下地基土的抗剪强度对地基承载力的影响,通过工程实例验证本文公式的合理性。研究结果表明:①涵洞侧填土增强了地基土的抗剪强度,使涵洞地基承载力得到提高,其提高程度受到涵洞侧填土附加土压力的影响;②随着地基土的内摩擦角和黏聚力的增加,地基承载力分别呈非线性和近似线性增长趋势,且内摩擦角对地基承载力的影响程度明显大于黏聚力;③本文公式计算的地基承载力与有限元计算值符合较好,且本文公式得出的地基承载力远远大于涵洞基底土压力,符合现场涵洞地基处于安全状态的实际情况。研究成果可为确定上埋式涵洞地基承载力提供理论支撑。     

基于数值计算方法的闸基渗流流网绘制

通过二维渗流流网的基本理论及伽辽金有限元法原理,研究和总结了绘制流网的数值计算方法和计算式,并编制流网绘制程序,在算例中,依照程序绘制闸坝有压渗流场的流网。研究结果表明,闸基渗流流网的数值计算方法提高了流网绘制的速度和精度,对工程建设具有一定的指导意义。     

堤防工程堤基渗流安全评价方法

目前堤防工程安全评价方法是定性的,而堤防工程安全影响因素繁多,其影响因素既有定量又有非定量指标,且由于各指标存在不确定性和模糊性等特点,最终导致堤防的安全评价结果具有一定的不确定与随意性。为了建立定量化的堤防工程安全评价体系,以堤基工程渗流安全评价为例,分析了堤基渗透变形的主要表现形式,确定了堤基渗透破坏险情的安全主控因素,通过专家主观经验赋值法对各主控因素进行加权赋值,采用层次分析法建立了堤基渗流的安全评价模型,并利用具体的工程实例对所建立的模型进行验证。实例计算结果与工程实际相吻合,说明利用层次分析法建立定量化的堤防工程安全评价体系具有一定的准确性与可操作性。研究成果可推广至其他堤防工程中堤基渗流变形破坏的安全评估。     

Application of p-y Curve to Foundation Pit’s Ditch Enclosure Structure

目前p-y曲线法多数用于研究桩周土体未开挖情况下横向推力桩的变形性状,很少应用于计算基坑围护结构的变形。p-y曲线法考虑了土体的非线性位移,符合基坑内侧土体受围护结构挤压变形的实际状态。因此,以具体工程为例,用p-y曲线法计算基坑围护结构的位移,并与目前常用的弹性地基梁增量法计算值及实测值进行比较,以验证其合理性和优越性。研究表明:采用 p-y曲线法计算出的基坑围护结构侧向位移曲线与实测位移曲线相比,除了形态相似、符合基坑围护结构实际变形规律外,数值上也比弹性地基梁增量法的计算结果更加接近实测值。理论与实践均表明,采用p-y曲线法计算基坑围护结构位移是合理的。     

Pasternak地基上基坑开挖对邻近地下管线影响的解析分析

随着基建规模的扩大,基坑开挖引起周边地下管线变形问题仍需重点关注。首先计算基坑开挖对邻近管线产生的附加应力,然后基于Pasternak弹性地基梁模型,采用两阶段方法建立地下管线竖向位移平衡微分方程,利用有限差分法求解得到形式简洁的矩阵解析解,并把理论计算结果与两个工程实例监测数据进行比较。结果表明:本文计算结果与现场实测的地下管线变形规律基本一致,验证了该方法的合理性和准确性。计算模型概念简单,结果简洁明确,可作为分析和预测基坑开挖对邻近地下管线影响的一种新手段。     

考虑塑性发展系数的简化软土基坑回弹变形预测

为了解决现有的基坑回弹变形计算方法所需参数较多、计算过程较为繁琐、工程应用上受到限制等问题,利用孔隙比和压缩变形量的关系推导出塑性发展系数β的表达式,根据卸荷比R对回弹变形量的影响,估算坑底回弹土层的计算深度,且忽略深大基坑中央土体应力分布的空间效应和坑底中部土体在开挖前及开挖后均为均匀的自重应力场,建立一种基于塑性发展系数β的回弹量估算方法。利用该法对上海市某挖深17.9 m的深大基坑中部回弹量进行估算,并与回弹实际监测值作比较,结果表明,可以用该方法估算回弹量;同时,分析了该方法的工程应用可靠性,并对预测效果修正提出了相应的建议。