洞跨对下伏空洞岩石地基极限承载力影响研究

针对洞跨对下伏空洞岩石地基极限承载力影响问题,对含空洞岩石地基极限承载力计算方法进行了推导和试验验证。首先采用极限分析上限法构建了一种空洞岩石地基破坏时的机动许可速度场,通过求解功能方程得到了地基极限承载力随空洞跨度变化的一般计算方法。通过参数分析研究了不同空洞跨度、顶板厚度对空洞岩石地基极限承载力的影响,并导得了空洞临界跨度与顶板厚度的关系表达式。最后进行了不同空洞跨度和厚度下的空洞地基极限承载力模型试验研究,并与理论进行了对比验证分析。结果表明:当厚径比h/d一定时,空洞岩石地基极限承载力随空洞跨度l的增加逐渐减小;存在一个临界跨度l_(cr),当超过临界跨度l_(cr)时空洞跨度的增加对空洞岩石地基极限承载力系数N_σ的影响较小且N_σ趋于稳定;当空洞跨度l为0.5d且厚径比h/d为1.0～2.5时,尚需考虑洞体对地基极限承载力的影响;同一空洞跨度l下,初始冲切角随着厚径比h/d的增加而减小。其他参数相同时,空洞地基极限承载力系数N_σ随GSI的增大而提高。     

不排水双层粘性土地基极限承载力的数值分析

采用弹塑性有限元分析了条形基础作用下不排水条件的双层粘性土地基极限承载力性状。采用修正的地基承载力系数表征,并将不同的几何与土层参数条件下的数值解与上下限解和经典的经验解进行比较。表明弹塑性位移有限元法可以很好地求解地基的极限承载力问题,其求解得到的修正地基承载力系数与基于下限原理的有限元解很接近,而上限解高估了地基的极限荷载值,传统的经验解在某些条件下却偏小。     

任意剖面地基极限承载能力的分析

本文利用岩土塑性力学的滑移场理论，建立了任意剖面的地基极限承载力的一般解，并考虑土体自重等因素进行了修正，结果与Ｌ．Ｐｒａｎｄｔｌ，Ｋ．Ｔｅｒｚａｇｈｉ解的结果吻合良好     

三维圆柱水滴撞击特性分析

发展了三维欧拉法水滴撞击程序,通过分析其中扩散系数值对结果的影响得出:扩散系数取值为0.001时本文计算结果与文献结果和实验值最接近。通过文献中2个算例进行了验证:三维圆柱算例中本文计算结果与文献中最大水滴收集系数相差3%,撞击极限相差7%;三维圆球算例中最大水滴收集系数相差1%,撞击极限相差6.5%。这表明此方法与文献中结果和实验结果吻合良好。利用欧拉法对三维圆柱的水滴撞击特性进行了数值模拟,分析了圆柱直径、来流速度、水滴直径对三维圆柱水滴撞击的影响。结果表明:相同条件下撞击极限随着圆柱直径增大而增大,最大水滴收集系数随着圆柱直径的增大而减小;撞击极限和最大水滴收集系数随着来流速度的增大而增大;来流速度越大,最大水滴收集系数增加幅度减小;撞击极限和最大水滴收集系数随着水滴直径的增大而增大;水滴直径越大,最大水滴收集系数增加幅度减小。     

对挡土墙上主动土压力的再研究

基于土的塑性及极限分析理论,并结合墙后土体的三维破坏模式,对墙背倾斜、粗糙和墙后填土倾斜的一般情况,本文推出了较为完整的计算挡土墙上主动土压力上限解的表达式,探讨了挡土墙上主动上压力随墙长高比的变化规律．     

复杂条件下地基承载力系数Nr的上限解

由地基土重量引起的地基承载力系数N     

纵向磁场对聚能射流极限拉伸系数的影响

在分析纵向磁场能够增强聚能射流稳定性的基础上,根据聚能射流的运动方程以及聚能射流的塑性失稳条件,推导得到了聚能射流在纵向磁场中的极限拉伸系数计算公式,并计算了有、无磁场情况下极限拉伸系数的比值。通过两种炸高下的实验研究对理论模型进行了验证。结果表明:由于磁场的存在而引起的电磁力抑制了聚能射流颈缩的发展,进而延长了射流成型的惯性拉伸阶段,最终使聚能射流在磁场中的极限拉伸系数在一定程度上得到了增加;理论和实验所得结果吻合较好。运用所建立模型可以较准确地反映磁场对聚能射流极限拉伸系数的影响。     

含凹坑缺陷圆柱壳的数值极限分析

使用文［１］提出的三维结构塑性极限分析的一般计算方法，我们对含凹坑缺陷的圆柱壳进行了数值极限分析．对凹坑和筒体各种组合的几何参数，本文给出了筒壳极限压力的上限．计算结果与现有的理论、实验和数值解进行了比较．本文调查和评估了各种形状和尺寸的凹坑对筒壳极限承载能力的影响规律，研究了对应于不同凹坑尺寸的筒壳两种典型的破坏模式．根据以上数值结果，本文采用几何参数Ｇ来反映凹坑各参数对筒壳极限压力的综合影响，并给出了估计带凹坑筒体极限压力的拟合公式．本文结果对含凹坑缺陷压力容器的安全评估具有重要参考价值     

土质边坡极限荷载上限计算方法研究

以边坡极限分析的上限解析式为标准,在无重力情况下利用不同屈服准则的数值方法计算了相同工况下边坡的极限荷载。针对一个实际边坡工况使用解析和FLAC方法计算了边坡的极限荷载上限,并且基于强度折减法使用FLAC确定了各种荷载下边坡的安全系数。通过与解析方法计算结果的比较发现,基于Mohr-Coulomb准则的FLAC软件计算出的边坡极限荷载更加接近解析解。不同边坡顶角或不同内摩擦角的计算结果显示FLAC计算出的边坡极限荷均稍大于解析解,并且内摩擦角越大差值越大,但两者的差别最大不超过5%。     

不同拉压特性的厚壁圆筒极限内压统一解

厚壁圆筒在实际工程领域中应用广泛,若能精确计算出极限内压,对预防事故发生,降低风险有重要意义.工程中存在许多材料,其拉压强度和拉压模量均存在差异,这些差异对极限内压的大小有显著影响.以往研究表明,仅考虑拉压强度与拉压模量的一个方面,计算结果与实际情况存在一定的误差.本文基于双剪统一强度理论,综合考虑中间主应力效应及材料拉压强度和拉压模量的不同,推导了内压作用下厚壁圆筒的弹、塑性状态的应力分布及弹性极限内压、塑性极限内压与安定极限内压的统一解,通过与其他文献对比分析验证了本文计算结果的正确性,分析了半径比、统一强度理论参数、拉压强度比与拉压模量系数对弹性极限内压、塑性极限内压及安定极限内压的影响.结果表明:统一解均随半径比和统一强度理论参数的增大而增大,随拉压强度比的增大而减小,弹性极限内压随材料拉压模量系数的增大而减小,当壁厚增加到一定值后,安定极限内压随材料拉压模量系数的增大而减小;材料的拉压模量不同、拉压强度差异对厚壁圆筒的安定性影响显著,考虑中间主应力效应可使材料的潜能得到更充分发挥,极限内压随半径比的变化规律可为选择合理壁厚提供参考,该结论可为厚壁圆筒的工程应用提供理论依据.     

考虑轴力作用时梁的弯曲损伤失效分析

对考虑轴力作用时梁的弯曲损伤进行了分析,推导了其损伤分析的基本方程,分析表明,中性轴随损伤的发展而偏移,有向上、向下和保持不动三种情况,其偏移的方向和范围完全由比例加载系数决定,并且在特定的比例加载系数时,中性轴能保持不动,最后获得了梁在弯曲损伤时的中性轴起始偏移点、极限偏移点和极限载荷的计算公式,以及它们的简化计算公式;讨论了损伤极限状态时轴力和弯矩的交互作用曲线;轴力对弯曲损伤的影响较为显著,有轴力作用时应尽可能考虑其影响。     

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力，该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解，数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限载力分析。     

双线有轨电车浅埋路基板地基临界载荷计算分析

通过推导双线近邻路基板塑性区深度开展至1/4板宽的临界载荷,调查基础之间距离、埋深、土体重度、内摩擦角和黏聚力对临界载荷的影响。将临界载荷与有限元得到的极限承载力对比,说明国内外路基板地基承载力容许设计值的差异。对某西部城市有轨电车工程的路基板开展设计分析,结果表明,采用单线浅基础临界载荷会高估地基容许设计值,致使设计偏于危险。     

考虑拉压强度差效应的厚壁圆筒承载能力分析

应用双剪统一强度理论，考虑材料的拉压异性和同性，推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中，当反映中间主应力效应的系数取不同的值时，就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果，并且绘制了在相应准则下的极限应力线图．从而可知：在三维应力状态下，应用该理论，可以获得极限载荷分析的精确解；极限载荷线图与三种屈服准则的屈服曲线是相吻合的；计算的结果可以用于拉压异性和同性的材料，为工程应用提供了理论依据．     

不同拉压特性的双层厚壁圆筒极限承载力解答

采用统一强度理论并考虑材料拉伸与压缩弹性模量的差异性,建立均匀内压作用下双层厚壁圆筒的应力表达式,获得了其内压相应的弹性极限解答、塑性极限解答,并分析拉压强度比、拉压模量系数、统一强度理论参数、半径比及分层半径对弹性、塑性极限内压的影响规律．研究结果表明：弹性、塑性极限内压随拉压强度比的增加而减小,但随统一强度理论参数、半径比的增加而增大;弹性极限内压随分层半径的增加呈现先增大后减小变化,随拉压模量系数的增加而一直减小;塑性极限内压与拉压模量系数、分层半径无关．应用于实际工程时,可根据所得结果选择合理的壁厚及分层半径,再根据材料特性确定其他参数,以便更加准确地计算结构的受力状况．     

隧洞式内衬储气库极限储存压力解析解

隧洞式内衬储气库是一种新型能源储存方法,有助于平衡供需,推动国家由化石能源向绿色能源的持续过渡,有利于国家“碳中和、碳达峰”目标的实现.本文采用极限平衡方法和弹塑性分析方法推导隧洞式内衬储气库极限储存压力的解析解.在极限平衡方法中,考虑上覆围岩自重、破裂面受力和极限储存压力,选用刚性锥模型,推导了上限压力表达式;在弹塑性分析方法中,根据围岩中应力分布规律和剪切、抗拉强度,推导获得了弹塑性条件下上限与下限压力表达式.最终综合考虑两方法求得的结果,确定极限储存压力解析解.结果表明:极限平衡方法求得上限压力与埋深呈二次函数关系,且随着侧压力系数的增大而增大;弹塑性分析方法确定的上限压力和下限压力与埋深呈线性关系,下限压力随着侧压力系数的增大而减小,且Ⅰ级围岩条件下的内衬储气库不用考虑下限压力.在侧压力系数λ=1.2时上限压力最大,因此应尽量在侧压力系数为1.2的围岩条件下修建隧洞式储气库.最后根据典型工况下上限和下限压力曲线给出内衬洞室推荐压力范围.     

用Mises屈服条件求内边界简支环板在线性荷载作用下的极限荷载

应用Mises屈服条件分析内边界简支环板在线性荷载作用下的极限荷载．考虑到Mises屈服条件的非线性，文中应用加权余量法进行分析．针对线性荷载的不同分布形武，给出极限荷载的计算公武与数值结果，画出极限荷载的影响曲线，并与最大弯矩极限条件的数值结果进行了比较，说明结果是合理的．     

Pasternak地基上连续裂纹Euler梁的弯曲

基于梁中开裂纹的等效线性扭转弹簧模型,并将梁跨内支座约束解除,代之以未知约束反力,给出了Pasternak地基上具有任意裂纹数目的多跨连续梁静力弯曲的解析通解．在此基础上,利用梁边界条件及跨内支座处挠度约束条件,得到了Pasternak地基上两等跨简支连续裂纹梁的弯曲挠度,数值考察了地基反力系数、裂纹数目、深度和位置等参数对连续裂纹梁弯曲变形的影响,结果表明：在裂纹处,Pasternak地基上连续裂纹Euler梁挠度存在尖点,而横截面转角存在跳跃,并且随着裂纹深度的增加和地基反力系数的减小,裂纹梁挠度和转角增加;当裂纹深度较小时,裂纹位置对连续地基裂纹梁挠度的影响有限,但随着裂纹深度的增加,裂纹位置对连续地基裂纹梁挠度影响逐渐显著．这些结论对地基梁健康检测和安全评估具有一定指导意义．     

基于双剪统一强度理论的厚壁圆筒塑性极限载荷分析

应用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压异性和同性,推导了在内压和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中,当其系数取不同的值时,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则进行计算的结果．     

非线性Mohr－Coulomb体边坡的极限荷载

本文根据拟线性偏微分方程组的特征线理论，求得无重双曲、抛物Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ体边坡极限荷载的解析解．用两参数的双曲线和抛物线可以较好拟合由实验提供的破坏曲线．由其解发现屈服准则和坡角对极限荷载影响很大，理想塑性体的极限荷载也非最小．