考虑小应变刚度特性的软土边界面模型与应用

基坑开挖导致周边土体经历复杂的加卸载应力路径,传统的本构模型难以同时反映此过程中土体的超固结和小应变刚度特性。在现有的边界面模型中,引入土体小应变刚度特性,提出软土边界面模型小应变刚度修正方法。基于一种高效的半隐式应力更新算法,将改进后的边界面模型采用UMAT子程序二次开发嵌入有限元软件ABAQUS中,并应用于某地铁车站深基坑开挖工程的数值模拟。分析结果表明,采用改进模型准确地反映了上海地区典型土层的小应变状态本构关系和土体的应变刚度相关性;由于改进的边界面模型能够同时反映土体超固结和小应变刚度特性,计算的围护结构变形与现场监测数据吻合较好。

考虑土体有限宽度的邻近建筑基坑土压力计算方法

基于极限平衡法建立土体受力平衡方程,得到有限宽度土体土压力理论解答,然后研究了土体宽高比、土体黏聚力、土体内摩擦角、墙土摩擦角等因素对土压力的影响规律,最后通过分析影响土体破坏夹角的关键因素得到墙后土压力简化计算公式。结果表明,在土体有限宽度条件下,同等高度处土楔体前后受力基本相同,土体内摩擦角对土压力的影响较大,土体黏聚力和墙土摩擦角对土压力的影响不大。土体破坏夹角大致在朗肯与库伦计算角度之间变化,墙土摩擦角、土体内摩擦角对滑裂面夹角及有限土压力计算范围均有显著影响。

智慧化技术在城市滨海软土工程的应用前景与挑战

在城市建设高质量发展阶段,滨海地区面临迫切的城市更新需求。这类地区通常环境敏感复杂,传统的软土工程数据采集与分析手段往往需借助大量的人力、物力,且难以保证大范围、高效率、不间断地执行,智慧化技术成为解决这一问题的重要手段。梳理了智慧化技术在数据感知、智能预测和可视化交互3方面的现状,分别对比总结了接触式、非接触式感知技术,大数据分析与参数化建模方法,数字孪生与交互式平台,及其在软土工程中的应用与挑战,为深入理解智慧化技术的内涵及应用前景提供支持,助力行业新质生产力发展。

紧邻地铁枢纽深基坑变形特性离心模型试验研究

对于紧邻地铁枢纽的深基坑工程,其开挖方式对基坑变形特性和施工安全控制有着显著影响。以上海某紧邻地铁隧道的深基坑工程为背景,其设计方案将该基坑工程划分为大、小基坑分别施工,重点研究大、小基坑的开挖方式对于围护结构及地铁隧道变形的影响。针对"先挖大基坑,后挖小基坑"的开挖方案,采用离心模型试验,研究开挖过程中地下连续墙和隧道结构的变形特性。试验结果表明,"先挖大基坑,后挖小基坑"的开挖方案可以有效地控制基坑变形,所得结论对于类似的紧邻地铁隧道深基坑工程设计与施工具有参考价值。

土体水平位移对邻近既有桩基承载性状影响分析

城市建设中经常会遇到由于堆载或基坑开挖所引起的土体水平位移现象,土体水平位移的作用会使邻近建筑物的桩基础产生附加内力或变形,并可能导致邻近桩基的破坏而发生工程事故。针对此类问题,基于Winkler地基模型以及桩-土变形协调条件,建立单桩水平位移控制方程,根据内力与位移的微分关系,采用两阶段方法进行求解。结合典型的工程事故,通过参数分析,研究土体水平位移对邻近桩基承载性状的影响程度。分析表明,基坑工程围护墙体的稳定和开挖深度对邻近桩基的安全有着重要影响,并提出了近期发生在上海的某小高层楼房整体倒覆事故的一种可能原因。

砂土场地桩-筒复合基础地震响应离心振动台试验

地震作用容易引起砂土地基中的海上风机基础液化失效,单桩-筒型复合基础(简称桩-筒复合基础)结合了单桩基础和吸力筒基础的优势,是一种新颖的海上风机基础形式。针对砂土场地桩-筒复合基础地震响应,开展干砂及饱和砂的单桩和桩-筒复合基础的离心振动台试验,采用白噪声和具有不同频谱成分的地震波进行激振,得到两种基础形式在砂土场地中的自振频率、超孔压累积、风机加速度响应以及基础弯矩分布等。结果表明:饱和场地中筒基下的浅层土体,其超孔压累积会有所衰减,加速度幅值则被相应放大;饱和场地中单桩浅部弯矩响应较大,风机产生明显的残余位移,相比单桩,桩-筒复合基础加速度响应更大,但其在限制水平位移方面具有明显优势。研究结论对于桩-筒复合基础的抗震分析具有参考价值。

上海地区软土HSS模型参数的试验研究

HSS模型可以考虑小应变范围内土体剪切模量随应变增大而衰减的特点,在基坑开挖数值分析中逐渐得到较多的运用。通过基于GDS系统的三轴仪、常规固结仪和共振柱仪完成系列的室内试验,获得了上海地区典型软土层(也即黏土层2、淤泥质粉质黏土层3、淤泥质黏土层4和粉质黏土层5)的硬化土小应变本构模型(HSS模型)参数c',φ',E_(oed)^(ref),E_(50)^(ref),R_f,G_0^(ref)和γ_(0.7),以及模型参数之间的比例关系,并将试验结果与已有文献的相关结果进行对比分析。通过工程实例的数值分析表明,围护墙体水平变形计算值和实测值大致相等,验证了HSS本构模型以及本文提出的参数确定方法在上海软土地区基坑开挖分析中的适用性,具有工程参考价值。

土体侧移作用下既有轴向受荷桩性状的室内模型试验研究

堆载或开挖等引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前尚缺乏充分的研究。采用室内模型试验研究轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体侧移、桩顶轴向荷载以及群桩效应等对桩基性状的影响。试验结果表明,桩顶轴向荷载和土体侧移的耦合作用使得桩身弯矩和位移均相应的增大;而两桩中的前桩对后桩具有遮拦效应,前桩的存在使得后桩的弯矩和变形明显变小。在工程实践中应充分重视土体侧移与轴向荷载的耦合效应对桩基性状的影响。

基于Pasternak双参数地基模型水平桩简化分析方法

基于Winkler模型的弹性地基反力法是水平受荷桩分析中应用较为广泛的方法,该模型忽略了土弹簧间的剪切作用,与工程实际不符。引入Pasternak双参数地基模型,考虑土弹簧单元间的相互剪切作用,提出了一种考虑土体剪切作用的双参数水平受荷桩分析方法,在计算中采用了考虑地基反力模量随深度变化的改进方法。算例分析表明,随着土体剪切刚度的增加,剪切刚度对水平受荷桩性状的影响愈加明显,该方法与Winkler地基反力法相比,理论上更为严谨,有效地提高了计算精度。

深基坑降水沉降计算土体弹性参数取值方法探讨

针对上海和天津软土地区敏感环境下的深基坑降水工程,对比由室内土工试验获得的土体剪切模量G与抽水试验反算得到的剪切模量G?及土体小应变初始剪切刚度0G之间的关系,采用土体小应变模型(HSS)分析0G/G–?关系,指出敏感环境条件下,基坑降水引起土体应变范围约为0.1%~0.5%,可取土体剪切刚度(7)(8)0G=0.25~0.35 G估算土层变形。以上海地铁10号线航中路站和彭越浦泵站基坑工程降水为例,根据所建议的取值方法确定含水层压缩模量计算含水层变形,与采用抽水试验结果计算得到的变形相近,验证了本文建议取值方法的合理性。

冲刷深度对简支桥模态参数影响的模型试验

大多数的桥梁损毁是由于桥梁基础受到冲刷,使桥墩埋深减小,降低了桥墩基础的承载能力所致。对于桥梁基础冲刷深度的直接量测比较困难,而在简支桥的桥墩系统中,桥桩基础的裸露程度直接影响到桥墩系统的整体刚度,进而影响系统的模态频率。基于该测试原理,采用瞬时激励的方式,通过三跨简支桥动力模型试验,研究简支桥桩基础的冲刷深度与其动力特性,揭示简支桥中同跨下两墩不均匀冲刷时简支桥振动特性的变化规律。试验研究表明,易受冲刷影响的是扭转弯曲模态和侧向弯曲模态,这两个模态频率值随着冲刷深度的增加而逐渐减小,且侧向弯曲模态(低频模态)频率值降低相对较快,扭转弯曲模态(高频模态)频率值降低相对较慢;当简支桥同跨下两墩受到不同程度冲刷时,桥墩冲刷程度可以采用峰值频率的幅值变化进行判断,越靠近冲刷程度更严重的桥墩测点,测得的模态频率值相同,但是频率值对应的幅值却有着明显差别,可以作为判断桥墩冲刷程度的重要依据。

混合桩型复合地基工程性状的近似解法

基于虚拟桩模型,采用积分方程法对混合桩型复合地基进行分析,以Winkler 分布弹簧模拟垫层的作用,建立求解所需的第二类Fredholm 积分方程组,通过数值计算得到包括垫层压缩量、桩土的荷载分担、沿桩身的荷载传递特性以及地基土应力分布等主要性状,与有限元解答和试验结果的对比验证了本文方法的正确性,最后还考察了桩长对复合地基性状的影响。本文方法能够适应实际工程中对混合桩型复合地基性状分析的要求。

裸眼立体显示液晶屏的光学结构及设计

裸眼立体显示液晶屏以液晶像素作为立体视图的载体,使用特殊的光学元件改变显示器和人眼的成像系统来获取立体视觉效果。狭缝背光照明的裸眼立体显示液晶屏的光学结构包括狭缝照明板、液晶盒及背光组件。设计了可以完成面光源照明和线光源照明相互转换的可控光栅,研究了一种行之有效的立体显示液晶屏的装配方法———动态装配法,利用装配组件的工作特性产生莫尔条纹,完成立体显示液晶屏的精密装配。研制的裸眼立体显示液晶屏可以方便地在2D和3D显示模式之间转换。

立体图像视频格式及其转换技术研究

在视差原理的基础上,结合双目立体视觉几何模型,得出裸眼立体显示的光路分布特点,并在此基础上研制成功立体显示器样机。对立体视图的映射关系做了详细解析,提出了合适的立体图像视频格式及其转换算法,实验结果表明研究方法和结论正确。

加筋效应对群桩相互作用系数的影响

群桩相互作用系数通常是采用平面应变模型进行分析,其研究方法具有较多的近似性。基于更为严格的虚拟桩模型,应用群桩相互作用的积分方程解答,以两桩相互作用的基本模型为例,研究加筋效应对群桩相互作用的影响。与弹性理论法和Mylonakis&Gazetas解答的对比表明,加筋效应对群桩相互作用系数有着较为明显的影响,并指出Mylonakis&Gazetas基于剪切位移法所得解答中存在的一些主要问题。

深基坑变形特性的离心模型试验、数值计算与现场实测对比分析

依据背景工程特点进行抽象简化,得到合适的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析紧邻地铁枢纽深基坑工程变形特性。同时建立三维有限元模型对上海地区某紧邻地铁超深基坑变形特性进行数值模拟,分析中土体本构关系采用考虑土体小应变特性的HSS模型进行描述,并与现场实测结果进行对比分析。研究表明:模型试验、理论计算及现场实测3种方法所得出的深基坑变形特性定性规律基本一致,但在量值上有较大的差别,其中采用考虑土体小应变特性的HSS模型能够较好地模拟超深基坑的变形特性。

层状地基中混合桩型复合地基的分析方法

在均质地基中混合桩型复合地基积分方程求解方法的基础上,引入弹性层状理论,推导出层状地基中混合桩型复合地基的积分方程解答,从而建立层状地基中混合桩型复合地基较为完整的理论分析体系。通过数值计算,可求得垫层作用下桩身各点处的轴力、剪力和位移等主要工程性状,并与典型算例进行对比,验证了本文方法和计算程序的正确性。最后还针对一个工程实例进行具体分析,说明本文方法能够适用于实际工程问题,具有工程应用前景。

受土体侧移作用既有轴向受荷单桩的简化算法

基于弹性桩的挠曲微分方程,结合Winkler地基模型和Poulos两阶段法,提出了一种近似考虑土体侧移和既有轴向荷载耦合作用的单桩简化算法,采用有限差分方法进行求解,求解过程简便并可应用于分层地基中.通过与典型算例的对比,验证了该方法的合理性.参数分析表明,在土体侧移与轴向荷载耦合作用下,由于P-Δ效应,将在桩身内产生一定的附加位移和弯矩,根据桩身材料性质、土体弹性模量和桩顶约束条件等的不同,其影响程度有所不同,其中桩顶约束条件对桩的位移和弯矩分布特性具有显著影响,而桩顶约束的存在可以明显降低土体侧移与既有轴力耦合作用所带来的不利影响.研究结论对于实际工程具有借鉴意义.

应变软化Tresca材料中扩孔问题解答及其应用

依据常规试验成果,对岩土材料的剪胀、剪缩和应变软化特性进行简化后,利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导出应变软化Tresca材料中扩孔问题的一般解答,并分析了不排水饱和土扩孔问题的规律性,对解决诸如沉桩挤土效应等工程问题具有一定的应用价值。

自由立体显示器的视觉特性测量与研究

自由立体显示器不需要使用助视眼镜即可以正确观看立体对图像,由于使用了特殊的光学方法,使其视觉特性不同于普通的2D和3D显示器。本文根据立体显示器的特性建立了立体效果的评价方法和度量手段,使用立体度参数在显示器观看空间内的分布情况研究立体显示器的视觉特性,设计了专门的立体显示器测试装置,所得结果真实反映了立体显示器的视觉特性。