涌潮冲击排桩式丁坝的数值模拟

为了研究钱塘江排桩式丁坝在涌潮作用下的受力机理,对涌潮冲击排桩式丁坝进行了数值模拟,采用标准κ ε紊流模型和体积函数法(VOF)追踪自由水面的方法,得出了丁坝附近的流场分布和自由水面的位置,揭示了丁坝上的涌潮压力在时间和空间上的变化规律：（1）当涌潮冲击丁坝时,涌潮压力急剧增大,约2 s后涌潮压力达到最大值,之后,有一段下降的过程,随后出现较小幅度的振荡,最后涌潮压力趋于稳定,并且在垂直方向上各高程处的涌潮压力最大值基本出现在同一时刻;（2）在潮前水位以上丁坝上的涌潮压力呈梯形分布,而在潮前水位以下丁坝上的涌潮压力随深度基本保持不变,呈矩形分布.     

移动荷载下下卧基岩Gibson地基的动力响应

针对G ibson地基模型,研究了在移动荷载作用下土体的动力响应。基于弹性方程,通过傅立叶级数展开将偏微分方程转化成常微分方程求解,得出了下卧基岩G ibson地基在移动荷载作用下土体中各点的响应,并讨论了在参数变化时土体各点响应的变化。从分析结果来看,表面土体的剪切模量G0的增大、剪切模量变化率α的增大、荷载移动速度c的减小和层厚H的减小都使土体中各点的竖直方向位移减小,当层厚到一定厚度时,可以忽略下卧基岩的影响,简化为半空间模型来考虑。     

侧向土体影响下盾构隧道引起上覆管线变形

目前盾构隧道开挖对邻近管线影响的理论研究一般基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,较少考虑精度更高的Kerr地基模型及管线侧向土体影响对管线变形的约束作用. 将管线简化成Euler-Bernoulli梁搁置在Kerr地基模型上,利用差分法得到盾构隧道引起上覆管线竖向位移半解析解,在此基础上进一步推导考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型差分解. 通过与已有工程案例和离心机数据对比,验证Kerr地基模型相比于其他地基模型的优越性,也验证了考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型计算结果更加符合实测数据. 参数分析表明, 随着隧道开挖地层损失率和土体弹性模量的增大,管线的竖向位移和弯矩均增大;随着管线与隧道夹角的增大,管线的竖向位移和弯矩均减小.     

饱和土中单排弹性桩对平面S波的屏蔽

基于饱和土弹性波动方程,考虑土体和水耦合作用的影响,分析了全空间均质饱和土中弹性排桩对入射平面S波的散射。将入射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,利用一组圆柱坐标系统和加法转换定理,通过施加桩土界面处的连续条件,求解出待定散射系数,进而得到饱和土体中任意点的位移和应力。根据算例考察了饱和土的渗透系数、桩数量和桩间距等对排桩屏蔽效果的影响,并和单相弹性土体中排桩的屏蔽效果作了对比,得出了一些有意义的结论。     

无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时,可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时,主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时,主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

深埋地下结构地震反应分析的局部反应加速度法

城市地下结构逐渐呈现埋深更大化、断面复杂化、空间立体化等特点,中国现行《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB?50909?2014)推荐采用的反应位移法和反应加速度法在计算大埋深或复杂断面地下结构的动力反应方面存在一定的局限性.在广义反应位移法和传统反应加速度法的基础上,该文提出一种适用于深埋地下结构地震反应分析的局部...     

半空间饱和土中圆形壳结构对平面P波的散射

在Biot波动理论的基础上,引入更符合工程实际的半透水边界条件,给出了半空间均质饱和土中半渗透圆柱形壳结构对平面P波散射的级数解。具体做法是利用波函数展开法,将入射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,采用大半径凸圆弧来近似半空间表面,根据问题的连续性条件和边界条件,确定波函数展开式中的未知系数,进而得到问题的求解。计算结果表明:半空间饱和土和圆柱形壳界面处的径向应力与壳和土体的相对渗透性、入射角等有关,壳和饱和土体的相对渗透性越小,饱和土体和壳结构底部界面处径向应力所受影响越大。     

双排桩丁坝在涌潮作用下的内力测试和分析

基于现场测试的成果,利用常数法、m法和编制的有限元程序对实际工况进行计算比较,研究分析了双排桩丁坝在涌潮作用下的受力机理.由于前排桩和后排桩的受荷模式不同、刚度不同,从而桩头弯矩不同.测试结果和理论分析表明,双排桩丁坝的桩体约束条件介于桩头自由和桩头固接之间,常数法和m法的计算都基于桩头完全固接的假设,其计算结果与实际情况相差较大,而有限元法计算假设较少,计算结果与实测值吻合较好.     

隧道围岩压力运动单元上限有限元计算方法

针对隧道围岩压力与破坏模式问题,应用刚体平动运动单元上限有限元方法（UBFEM-RTME）与程序开展计算分析,获得了支护反力系数N_γ及N_c上限解曲线图和围岩有效间断线网破坏模式及其演变规律。与多种基于假定破坏机构的刚性块体上限法及模型实验结果进行对比分析,验证了UBFEM-RTME方法获得的支护反力上限解为极限分析上限理论框架内的较优解答,并且N_γ及N_c上限解与太沙基围岩压力解答变化趋势基本一致。除N_γ及N_c上限解外,UBFEM-RTME方法获得的隧道围岩有效间断线网破坏模式存在多种形态特征,大致涵盖了既有文献关于围岩破坏机构假定的多种型式,体现出该方法能摆脱假定破坏机构的限制,应用于隧道围岩压力求解具有良好适用性。