Analytical solutions of steady vibration of free rectangular plate on semi-infinite elastic foundation

The method of double Fourier transform Was employed in the analysis of the semi-infinite elastic foundation with vertical load. And an integral representations for the displacements of the semi-infinite elastic foundation was presented. The analytical solution of steady vibration of an elastic rectangle plate with four free edges on the semi-infinite elastic foundation was also given by combining the analytical solution of the elastic rectangle plate with the integral representation for displacements of the semiinfinite elastic foundation. Some computational results and the analysis on the influence of parameters were presented.

滑坡作用下埋地管道的弹塑性地基反力解析法

目前关于弹塑性地基中滑坡段埋地管道的解析计算研究较少,计算结果不够精确。为探讨滑坡段埋地管道与土体接触的非线性特征,基于地基反力法,采用简化的弹塑性本构模型来模拟非线性管-土的相互作用,提出了埋地管道与土体相互作用的弹塑性地基反力解析法控制方程组,根据管道变形的连续性条件及边界条件求得管道挠度和内力的解析解,对管道变形和内力进行计算。结合算例进行分析,选取不同参数,探讨了地基反力系数k 0对管道变形和内力的影响。研究结果表明:随地基反力系数的增大,管道最大挠度、滑体中部管道弯矩及Mises应力逐渐减小,滑坡周界处管道弯矩及Mises应力逐渐增大;地基反力系数增大,土体对管道约束作用加强,从而引起管道挠度和内力的变化。与Winkler地基反力法相比,基于弹塑性地基反力法的滑坡作用下管道力学分析理论上更为严谨,有效地提高了计算精度。

铁路荷载下平潭滨海相软土动力变形及强度特性试验研究

平潭地区滨海相软土渗透性低、结构性较强,目前对其动变形特性研究较少,基于该现状,以福平铁路路基工程为研究背景,利用GDS动三轴系统展开循环动应力试验,研究不同频率、围压及动应力幅值下平潭滨海相软土动变形特性变化规律。试验结果表明滨海相软土动弹性模量随频率、围压提高而增大,采用修正Kondner模型能较好拟合动弹性模量倒数随动应变的变化关系,建立最大动弹性模量归一化模型,研究不同频率、围压下滨海相软土动强度变化规律,分析不同破坏振次下土体抗剪强度指标,结果可为相关工程及研究提供重要基础数据与参考。

嵌岩桩水平承载力计算方法的分析比较

对现有的嵌岩桩水平承载力的计算方法及理论,包括地基反力法和弹性连续体法等进行了分析阐述,基于现场原位试验数据,对不同计算方法得到的结果进行了比较,在此基础上讨论了不同计算方法的适用范围和局限性.分析结果表明:地基反力法经验性较强,其中常数法、Matlock法(m法)等单一参数的弹性地基反力法较为简便,且m法的计算结果与实际情况更为接近,但对于嵌岩桩在缺乏现场试验数据时其参数选取较为困难;p-y曲线法考虑了地基的非线性反应,更适合大变形桩,但也存在高估岩体刚度的情况,缺乏更多验证;弹性连续体法考虑了岩石地基的连续性,但未能考虑到实际工程中的复杂效应.

冻融循环作用下黄土动态回弹模量研究

动态回弹模量是计算路基承载力的重要指标。为揭示冻融循环作用下路基黄土动态回弹模量的变化规律,对西宁地区路基黄土开展动态回弹模量试验研究。结果表明:增大围压和减小动偏应力可显著提高试样的动态回弹模量;动态回弹模量随冻融循环次数的增加不断衰减;动态回弹模量在相邻梯度含水率的衰减趋势近似线性变化;随着冻结温度的降低,试样的动态回弹模量出现先增长后下降的趋势。通过方差分析,各因素对动态回弹模量的影响由高到低依次为冻融循环次数、含水率和冻结温度,基于试验数据分别采用NCHRP1-28A模型和Ni模型进行拟合,发现Ni模型拟合效果较好。研究成果可为季冻区路基黄土动态回弹模量范围选取提供参考依据。

红砂岩路基变形特性分析

为研究红砂岩路基变形特性,依托工程案例采用有限元软件进行模拟分析。分析计算结果得出:红砂岩填料弹性模量对路基沉降影响较大,但随弹性模量不断增加影响下降。随红砂岩填料黏聚力的增加路基中心位置沉降量下降幅度较小,说明黏聚力对路基变形影响较小。随路基填筑高度的增加,路基沉降和水平位移明显增加,但增幅有下降趋势。

被动状态下地埋管线的地基模量

地下工程基坑、隧道开挖产生的自由土体位移场会引起周边地埋管线(如市政给排水管线、煤气管道等)产生附加变形并受力。基于Winkler地基模型的位移控制分析方法,将自由土体位移作为外部荷载即被动位移施加于管线上,管线与土体的相互作用采用Winkler地基弹簧模拟,弹簧常数一般根据Vesic公式得到。在基于弹性理论的推导中,Vesic公式的前提条件是弹性地基梁置于弹性半空间地表,竖向集中力或弯矩(主动荷载)置于梁的中心位置,这与地埋管线的一定埋深以及位移的施加情况是不一样的。为考虑上述2种因素对Winkler地基模量的影响,进行相应的理论探讨,提出考虑埋深影响的位移作用下地基模量的理论公式,并基于该地基模量进行隧道开挖对邻近地埋管线影响的位移控制理论分析。通过与弹性理论法、离心机试验以及实际工程观测结果的对比,验证该方法的合理性和正确性。

交通荷载下路基土中动应力响应特征分析

为分析路基土的动力响应特征,结合层状黏弹性体系理论,借助黏弹性运动方程和用复柔量表征应力应变关系的本构方程,采用传递矩阵法建立层状黏弹性路基土响应行车荷载的力学行为分析模型,利用实测数据对模型进行了验证。基于该模型和静力学理论,考察了路基土中动静应力随深度的分布规律,探讨车辆荷载强度、荷载频率、循环加载次数、路基深度、土层复柔量、土层密度等因素对路基土中竖向动应力的大小及分布特征的影响,得到了一些有益的结论。

被动桩与土相互作用解析计算研究

为解决被动桩–土相互作用的力学问题,基于土体弹性假设及Winkler地基模型,分析了抗滑桩与土体相互作用机理,提出被动桩与土相互作用的弹性地基梁模型控制方程组,推导了桩身力学响应的数学解析表达式,编制MATLAB计算程序进行桩内力计算,并与现场监测数据进行了对比,结果验证了本文解析方法是可靠的;最后将该模型应用于深圳中荣煜滑坡治理的抗滑桩设计计算中,探讨了地基水平抗力系数,滑坡剩余推力及其分布函数,对抗滑桩内力和挠度的影响,计算结果表明:在滑坡剩余下滑力相同的条件下,各种不同分布形式中三角形分布将产生大的弯矩,抛物线分布次之,均匀分布最小,悬殊比率大,达47%;相同地基水平抗力条件下,均匀分布桩顶挠度大于三角形和抛物线分布;这些研究成果可为优化抗滑桩的结构设计及内力计算提供理论依据。

考虑空间作用对地下连续墙弹性支点法的改进

对深基坑挡土结构地下连续墙的弹性支点分析法作了改进，提出了能考虑地下连续墙空间作用的拟空间弹性支点法，运用虚位移原理推导出考虑空间作用的杆单元刚度矩阵。计算结果表明新的方法比传统的弹性支点分析法更为合理。

长期交通荷载作用下路基沉降的实用计算方法

目前尚没有方法能很好地预测长期不规则交通荷载引起的路基沉降变形。土在长周次微小振幅荷载作用下产生塑性变形的机理尚不清楚,现有弹塑性理论也很难描述这种变形。基于等价黏弹塑性模型的理论,提出了一个实用的预测长期交通荷载作用下路基沉降的计算方法。等价黏弹塑性模型由两部分组成:一部分为黏弹性模型,用于计算地基的动力响应,采用了Ramberg–Osgood动剪切模量公式和Hardin-Drnevich阻尼比公式;另一部分为计算残余应变的经验公式。根据动三轴试验所揭示的无黏性土在长周次循环荷载作用下的变形特点,以及移动荷载作用下路基土单元动应力过程的特点,建立了本模型中计算残余应变的经验公式。在得到各单元的残余应变后,可结合有限元方法计算得到路基的沉降。

预制混凝土支护管桩在深基坑工程中的应用

先张法预应力预制混凝土支护管桩作为一种新型的基坑支护桩,具有桩身质量好、强度高和成桩可靠等特点值得推广与应用。基于基坑位移计算方法,分析了采用预应力预制混凝土支护管桩进行基坑支护,影响其位移变化的参数,并结合南京邮电大学科研综合楼基坑工程实例,介绍了支护桩的布置方式,对比了基坑位移的理论计算值与实测值,结果表明:计算位移变化平缓,最大值约在17.0~23.2 mm之间;现场实测的最大水平位移值在16.10~21.50 mm之间,二者数值接近,变化规律基本一致,证实了预应力预制混凝土支护管桩用于基坑支护的可靠性和有效性,值得在同类工程中参考。

路基沉降与双块式无砟轨道轨面几何变形的映射关系

针对土质路基上双块式无砟轨道典型结构,分别建立Winkler弹性地基叠合梁解析模型和考虑层间接触非线性的轨道-路基空间有限元模型,对路基不均匀沉降引起的无砟轨道轨面几何变形特征及其与路基沉降波长、幅值之间的对应关系开展了研究。结果表明:余弦型路基不均匀沉降向上传递至轨面时,变形形式基本不变,在沉降边缘区域钢轨存在微小的局部上拱,变形范围相对于路基有所扩散;轨面几何变形曲线可由波长、波深和局部上拱幅值3项特征确定,且各项特征受路基不均匀沉降波长和幅值的综合控制,均可描述为路基沉降波长和幅值的函数;当路基不均匀沉降较平缓时,上部轨道与路基结构能保持较高的跟随性,轨面与路基变形差异很小;随着沉降幅值增大或范围缩小,双块式无砟轨道因较强的整体性而极易与路基表面出现离缝,轨道结构与路基之间会形成明显的沉降差,此时,轨面不平顺和轨下空吊同时存在,给无砟轨道的服役寿命和列车的安全平稳运营造成隐患。

考虑层间效应的无砟轨道复合板温度荷载效应计算方法研究

既有无砟轨道结构温度应力解析计算方法,多基于Winkler弹性地基梁理论对无砟轨道各层应力进行分析,而对层间温度梯度不同带来的影响考虑较少。目前无砟轨道温度荷载效应研究多采用有限元方法,不利于工程设计。本文在结合既有混凝土梁温度应力计算方法的基础上,考虑层间黏结效应及层间温度梯度的不同,提出无砟轨道翘曲应力计算新方法。对采用新方法得到的计算结果与有限元模型计算结果进行了对比。结果表明:根据新方法计算得到的应力与变形分布规律和有限元模型计算得到的结果吻合较好,验证了新方法的可靠性。文中还对新方法的应用条件进行了讨论,给出了该方法应用于多种无砟轨道时的适用条件。

矩阵位移法分析弹性地基上空间巨型框架结构

将空间巨型框架结构的辅助框架中的柱只考虑其轴向变形,将其沿巨型框架梁的轴线方向连续化后,作为巨型梁单元的弹性地基,然后将巨型柱和巨型弹性地基梁组成空间巨型框架,在考虑了地基的弹性变形后,用矩阵位移法对其进行静力分析。计算结果表明:分析方法是合理、有效的。

深基坑支护结构优化设计探讨

使用弹性支点法 ,从综合考虑稳定、强度、变形的角度讨论了单支撑、双支撑 排桩基坑支护结构支护点的优化问题 ,通过两个实例分析 ,说明了单纯考虑桩身强度与稳定的不足 ,以及实际工程中考虑优化的重要意义和可行性。

动荷载下软土路基变形规律研究

研究目的:为研究列车循环荷载下的路基变形特性,找出路基中土的动力特性。本文首先介绍了胶新线试验段的基本情况,从理论上分析计算了路基沉降与时间的关系,给出了路基计算模型与路基土本构方程。进而通过研究列车动荷载下的路基弹性变形与塑性变形特性,得到路基动应力衰减曲线。研究结论:(1)实际中应变波是在有限深度内传播的,一般在路基面以下5 m弹性变形很小。弹性动应变所占比例很小,不足0.06%,而且随着深度逐渐减小,所以弹性动应变对松软土路基工后沉降的贡献很小;(2)在动载试验150万次后,测得路基的塑性变形值为:级配碎石基床表层塑性变形为27.35 mm,松软土地基塑性变形为2.67 mm。动荷载对工后沉降的贡献主要体现在路基基床部分,工后沉降在列车运行1年后趋于稳定。

考虑接触摩擦效应时的弹性地基杆系有限元法

运用虚功原理推导出考虑接触摩擦效应时的弹性地基杆系有限单元法的单元刚度矩阵。计算分析表明:当地基比较坚硬且与梁的接触较为粗糙时,摩擦效应将会较显著地减小结构的内力与变形。

基于拱梁法原理的深基坑拱形围护结构分析

基于拱梁法 ,通过把围护结构分析中常用的弹性抗力法与拱梁法有机地结合在一起 ,将拱梁法改造成为计算拱形围护结构的一种方法。这种计算方法能考虑拱脚桩变形的影响 ,能考虑有支撑的情况 ,在开挖线以下拱脚桩和拱壁假定由土弹簧约束 ,因此更合理地反映了拱形围护结构的实际情况。该方法计算所需准备的数据与弹性抗力法类似 ,所需输入数据少 ,计算速度快。通过工程实例计算表明 ,该方法的计算结果与实测结果吻合较好 。

钢筋混凝土矩形薄板在弹性地基上的热屈曲

基于板的小挠度理论,考虑混凝土材料的非线性,推导了弹性地基上钢筋混凝土矩形薄板在热载作用下的平衡方程和稳定方程,给出了四边简支钢筋混凝土矩形薄板在均匀温度变化时临界屈曲温度变化的封闭解,讨论了板的材料常数、长宽比、相对厚度和基床系数等对临界屈曲温度变化的影响,从而为工程结构中弹性地基上钢筋混凝土矩形薄板的临界屈曲温度的计算提供了理论计算依据。