钙质砂地基中桶形基础水平动载响应实验研究

针对钙质砂地基中桶形基础动态响应问题进行了实验研究。首先进行了水平静极限承载力实验,获得了水平载荷位移曲线,并为确定水平动载荷幅值的选择提供参考;然后针对主要因素,包括桶形基础尺寸、载荷幅值和频率、土体密度、压重等,进行了系列的室内小模型实验,并对结果进行了分析,获得了水平动载下桶形基础在钙质砂地基中的响应特点。结果表明:载荷幅值、频率、土体密度、桶形基础尺寸对动态响应有明显影响;动载下桶形基础周围钙质砂中孔压上升,但是较其他类砂土中的慢;在结构重量小时,桶形基础上升;有上覆较硬粘土层时,桶形基础和地基的响应减弱。     

动载作用下桶形基础周围土体变形的数值模拟

针对动冰载作用下桶形基础周围土体的液化变形进行了数值模拟。建立饱和砂层中桶形基础的简化计算模型,研究动载作用下砂层竖向和水平向的液化变形。首先与桶形基础动载离心机试验比较,验证了计算模型的可靠性。分析了砂层竖向和水平向液化变形特征,以及砂层变形随动载特性和土性参数变化的规律。研究结果表明:砂层变形随着动载频率减小、振幅加大、砂层弹性模量降低而增大。在该文计算模型和荷载条件下,砂层竖向最大变形发生在距荷载作用边界0.25倍桶高位置处,水平最大变形发生在荷载作用边界处。当动载激振时间超过5h后,土顶面竖向变形约为土底面竖向变形的3倍,距荷载作用边界2.0倍桶高位置处的水平变形仅为荷载作用边界处水平变形的3.3%。     

黏土中负压桶形基础下沉与承载特性试验及有限元分析研究

负压桶形基础是一种适宜于软土地基上的新型港口水工建筑物,在深海区域静水压力有助于桶形基础压入至海床内预定深度而完成安装,而在水深较浅的滩海则可能出现负压不足、土塞等作用影响桶形基础下沉,导致承载力不能满足设计要求等问题。此外对于桶形基础竖向承载力的计算没有现成的规范可参考,桶裙、顶板的荷载承担特性,桶土相互作用等问题也鲜有研究。因此,通过室内模型试验研究黏土中不同负压下桶形基础的下沉特性和竖向承载能力,分析下沉负压与土塞的关系,提出软黏土中桶形基础下沉就位的工程措施。并通过试验结果验证的有限元计算模型,研究竖向荷载作用下桶形基础竖向承载特性,得出适用于桶形基础竖向承载力的计算方法,为桶形基础竖向承载力的设计与计算提供依据。     

粉土地层中桶形基础水平动载响应的离心机实验研究

对动载作用下分层土中单桶基础动承载特性、四桶基础动承载特性进行了离心机实验模拟,并对动载后桶基静承载力进行了模拟。结果表明:桶顶与粘土面相同时,有上覆粘土层条件下的桶基动力响应较无上覆粘土层条件下的孔压增长小,但沉陷大;桶顶与粘土层下的砂土面相同时比与粘土面相同时的响应大。桶基在动载后的静承载力得到提高。由于液化区的滤波和对动载的衰减作用,发生沉降的范围有限,离桶壁约一倍桶高距离。超孔隙水压从桶基边沿水平向逐渐衰减,从土面开始往下逐渐衰减到零。桶基周围砂土完全液化的厚度随载荷幅值的增加而增加,最大值约为桶高的40%。     

复合材料层合开顶扁球壳在集中冲击下的非线性动力屈曲

研究了具有刚性中心的复合材料层合开顶扁球壳在中心集中冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题。通过增加横向转动惯量项得到中心集中冲击下复合材料层合开顶扁球壳非线性稳定性的控制方程，采用Galerkin方法得到以刚性中心位移表达的冲击动力响应方程，并用Runge-Kutta方法进行数值求解，应用Budiansky-Roth准则（简称B—R准则）确定冲击屈曲的临界荷载；讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合开顶扁球壳冲击屈曲的影响。     

水平振动荷载作用下桩基动力特性

根据波动力学的基本方程和无限平面内圆孔辐射应力混合边值问题的计算理论,利用傅里叶展开法,求解出在水平简谐荷载作用下,考虑桩与周围土体部分脱开的物理现象时桩周土的动刚度和动阻尼。之后将其应用到Novak的无限薄层理论中,得到了在水平简谐荷载作用下单桩的动刚度、动阻尼以及桩的水平振动幅值随频率的变化曲线。分析可知,在水平振动荷载作用下,桩的水平动刚度较小,水平位移起主导作用;考虑了桩与周围土体局部分离的物理现象后,计算出的桩顶水平振动幅值和频率比较稳定,其结果更接近于试验值;计算时,土体的剪切模量采用由静态试验法测得的桩顶土剪切模量,计算结果与试验值更接近。     

塑料和钢塑复合包装桶高温堆码强度模拟

目的 研究在高温 40 ℃条件下塑料包装桶和钢塑复合桶的堆码强度。方法 利用 SolidWorksSimulation CAD/CAE软件建立塑料包装桶和钢塑复合桶运输性能试验模型和模拟运输试验条件, 模拟分析其在高温堆码条件下的力学行为, 得到堆码载荷作用下应力场和变形场。结果 塑料包装桶最大应力达到屈服极限的21.13%, 最大位移为4.12 mm; 钢塑复合桶最大应力达到屈服极限的11.09%, 最大位移为0.0374 mm。容量200 L的塑料包装桶及钢塑复合包装桶的堆码高度能够达到3 m, 此时包装容器的最大应力并未达到屈服强度, 包装容器仅发生弹性变形。结论 通过高温堆码强度模拟分析,能够评价塑料包装桶和钢塑复合桶的强度。     

Rayleigh波作用下饱和海床土中管桩竖向动力特性研究

针对近海环境中钢管桩在Rayleigh波作用下的竖向动力特性进行了研究。基于Biot理论和理想流体控制方程,结合上覆流体与海床面的位移,应力以及动水压力连续性条件,求得了流体-饱和介质在Rayleigh波作用下的自由场波动解;接着考虑大直径管桩的横向惯性效应,借助管桩内外侧土体竖向动力阻抗,建立了Rayleigh波作用下饱和海床土中管桩竖向动力响应的频域解答。结果表明:海床及管桩竖向位移随着流体层厚度的增加逐渐降低,当流体层厚度超过10 m时,则基本保持不变;桩径的增大将使不同桩顶质量下的管桩竖向位移逐渐减小,并最终趋于同一数值;桩侧摩阻力在海床面以下2.5倍波长范围内随土体剪切模量的增大而减小,当深度进一步增大时,则基本一致。     

地震波作用下的FDV土层单桩桩顶放大效应

将基岩上的土体视为黏弹性介质,且土体的本构关系利用分数导数黏弹性(FDV)模型来描述。借助三角函数的正交性和土体的边界条件求解SH简谐地震波作用下FDV场地土的水平振动位移。以土体中的圆形截面端承桩为研究对象,将桩土之间的相互作用等效为动力Winkler弹簧－阻尼器,在Novak平面假定的基础上求得由于桩土相互作用引起的FDV土层的径向和环向位移,进而得到了等效动力Winkler弹簧－阻尼器的刚度系数和阻尼系数,在此基础上求解SH简谐地震波作用下FDV土层中单桩的水平振动,得到了FDV土层中单桩桩顶的放大因子。研究表明：分数导数的阶数和土体模型参数对SH简谐地震波作用下FDV土中单桩的共振有较大的影响;在低频时桩土的密度比和模量比对FDV土中单桩桩顶放大因子影响很小,在高频时有一定的影响。     

爆炸冲击载荷作用下夹层开顶扁球壳的非线性动力稳定性分析

该文对爆炸冲击作用下夹层开顶扁球壳的非线性轴对称动力稳定性问题进行研究.基于Reissner假设和Hamilton原理,得到了夹层开顶扁球壳在冲击载荷作用下的非线性动力控制方程;采用Galerkin方法对非线性动力控制方程进行求解,得到以刚性中心位移表达的非线性动力响应方程,并应用Runge-Kutta方法进行数值求解...     

复合加载模式下桶形基础破坏包络面弹塑性有限元数值分析

作为新型的海洋基础型式,建立复合加载模式下地基基础的破坏包络面,并依此评价海洋平台基础及地基的稳定性是地基基础设计与施工中的关键问题。但目前对于吸力式桶形基础的破坏包络面形状及其数学形式尚缺乏合理的计算模式和分析方法。基于大型有限元分析软件ABAQUS,采用Swipe试验加载方法,通过比较系统的数值计算与分析,考察了不同荷载组合加载模式下桶形基础破坏包络面形状,并给出了其数学表达式,依次评判实际荷载作用下桶形基础的工作状态,为工程设计提供参考依据。     

分舱板对海上风机混凝土筒型基础承载模式的影响

出于拖航稳性、施工下沉、精细调平及结构强度的原因,混凝土筒型基础筒内须设置分舱板。一般设计时不考虑分舱板对承载力的作用,实际上分舱板的存在对于筒型基础的承载模式和承载能力本身是有一定的影响。通过数值模型定量对比带分舱板和无分舱板两种混凝土筒型基础的承载特性,得到分舱板对承载模式的影响。结果显示带分舱板的基础与无分舱板的基础承载模式基本相似,当荷载较小时分舱板对承载力的作用不明显,因此基础设计时可以不考虑分舱板的作用,但随着荷载的增加,分舱板对承载力的提高作用逐渐显现,当达到极限承载时,基础竖向承载力提高6.9%,水平承载力提高18.3%,弯矩承载力提高16.5%,在极端条件下,带分舱板的混凝土筒型基础将具有更大的安全储备。     

移动荷载作用下轨道基础刚度突变对轨道振动的影响

通过建立移动荷载作用下具有基础弹性刚度突变连续梁的振动微分方程，得到了梁的变形解析表达式。利用该解析解和叠加原理，以车辆通过铁路轨道为例，研究了轨道基础弹性突变对轨道振动的影响。分析了单轮对和一台TGV高速动车通过五种轨道刚度比时的轨道动力响应。计算表明，基础弹性突变对梁的振动有较大影响，其影响随着移动荷载速度的增加而增加。     

基于Winkler地基理论的横向受荷长桩非线性动力响应模型试验

基于Winkler模型,将弹性地基离散化为线性弹簧,建立长桩-弹簧动力相互作用模型试验系统,研究了桩顶横向简谐激励下桩基的非线性动力响应.通过两组共12种工况模型试验,分析了桩身参数、地基约束、桩顶配重和激励特征等对桩基动力响应幅值、共振和空间运动的影响.试验结果表明:随激励幅值增大,桩基动力响应的非线性特征显著;在特...     

风积砂地基装配式基础下压水平力组合荷载试验

根据塔克拉玛干沙漠腹地2 个装配式基础的现场试验,分析了下压与水平力组合荷载作用下风积砂地基装配式基础的变形、结构受力特性以及地基土压力变化规律,并采用Veisc 理论计算了下压与水平力组合荷载作用下风积砂地基的极限承载力。结果表明,在下压水平力组合荷载作用下:1) 风积砂地基装配式基础顶部竖向和水平方向的位移值相差不大。基础顶部竖向沉降主要由支架压缩量和地基沉降量组成,在极限荷载工况时,角钢支架变形量为风积砂地基沉降量的2 倍~3倍,最终是由于地基的水平承载力不足而使得基础丧失承载能力;2) 角钢支架处于压弯受力状态,在破坏荷载时,尚未达到角钢屈服应力,也未出现压曲失稳;3) 风积砂地基装配式基础的承载性能与基础底板混凝土板条的排列方式有关,平行于混凝土板条轴线方向的水平承载能力高;4) 可采用Vesic理论计算风积砂地基装配式基础在倾斜荷载作用下的竖向下压极限承载力。     

双向增强体复合地基桩土应力比计算

针对竖向增强体-水平增强体-桩间土的整体相互作用特点,将水平向加筋垫层视为具有一定刚度的板,竖向桩体及桩间土简化为刚度不同的弹簧系列。以单个竖向桩体影响范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,基于Winkler弹性地基圆板理论推导出水平加筋体的挠曲函数表达式,导出双向增强体复合地基桩土应力比计算式。最后对某工程算例进行计算分析,对路堤荷载大小、工后沉降值、面积置换率、桩土刚度比进行了参数研究,并探讨了桩土应力比随其主要影响因素的变化规律,计算与实测结果吻合较好。     

钢包回转台与基础共同作用的研究

对钢包回转台各种工况的荷载及地脚螺栓的预紧力和工作应力进行分析。在上部结构和基础共同作用下,钢筋混凝土基础的不同截面和部位处于复杂的应力状态;地脚螺栓承受反复张拉荷载,可导致地脚螺栓的疲劳破坏、界面破坏和松动。按荷载效应的基本组合进行承载能力极限状态分析,按荷载效应的标准组合进行抗拉疲劳分析,采用许用应力设计法进行地脚螺栓的设计。考虑欠荷载系数的影响,对栓杆的变幅疲劳按常幅疲劳验算,通过分析栓杆与混凝土界面的粘聚力和摩擦力,提出按混凝土的局部受压进行锚板及基础混凝土设计。     

基于纤维模型的拱形断面地铁车站结构弹塑性地震反应时程分析

采用基于粘弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法,并采用钢筋混凝土纤维模型程序THUFIBER模拟地铁车站结构,使用大型通用有限元软件MSC.Marc对北京市一座拱形断面结构型式的单层三跨岛式站台车站进行了水平向弹塑性地震反应时程分析.计算结果表明:结构边跨拱形顶板的中段、柱上端是水平方向加速度与位移反应强烈部位;柱是结构抗震受力最不利部位,且柱上端与下端所受轴力相差不大,但柱上端所受到的弯矩更大,这使得在强地震作用下,柱上端有可能在较大弯矩作用下先于柱下端破坏;拱形断面结构型式可以有效的减小作用在拱形顶板上的弯矩,而代之以承受相对较大的轴力,因此相对于矩形断面结构型式,拱形断面的受力要更合理和更有利.此外,数值分析结果还表明:相对于目前广泛采用的设计基本地震加速度,对地铁车站等地下结构进行抗震分析及设计时采用自由场地面与基岩间的峰值相对位移(PGRD)作为设计地震动参数更为合理和有效.     

海上风电大尺度顶承式筒型基础承载力特性有限元分析

与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。所以,合理地建立此类新型筒基基础的极限承载力和地基的破坏包络面,分析其承载特性,对于该基础结构设计和实际应用过程中的安全性和稳定性研究起着重要的作用。通过大型有限元软件ABAQUS,利用位移加载控制方法﹑Swipe试验加载方式和荷载-位移联合控制搜索方式,对5MW海上风机大尺度筒型基础的两种典型形式进行承载力特性弹塑性分析和对比,得出在单方向荷载单独作用下,弧线型筒型基础的极限承载力比直线型高出6%~8%,在荷载组合作用下,弧线型筒基比直线型有更广泛的三维破坏包络面,即弧线型筒基在各个方向上的极限破坏值,都要比直线型的要大,表现出更好的承载性能;同时对两种大尺度筒型基础的破坏模式进行分析。研究结果为进一步的基础结构选型和优化设计提供参考依据。