线性分布基床系数弹性地基梁有限单元法改进

弹性地基梁法常用于研究土和结构的相互作用,对于均布荷载和边界条件简单的弹地基梁,采用理论解即可方便地进行计算。侧向荷载作用下桩体、嵌入式挡墙一般根据弹性地基梁理论进行分析,并假定基床系数随深度增加。对于基床系数呈线性分布或呈均匀分布但边界条件复杂的弹性地基梁理论求解困难,通常采用有限差分法或有限单元法近似求解。采用有限单元法计算线性分布基床系数弹性地基梁时,若单元划分数量不够,就存在计算精度不足的问题。采用加权余量法推导了更为精确的2节点5次位移函数和相应的单刚矩阵,得出了线性分布荷载作用下挠度的5次多项式近似解,从而实现只需划分很少的单元数,节点位移及单元内位移的分布即可达到较高的计算精度,极大地提高了计算效率,单元内力的分布可直接由位移函数导出,简化了后处理计算程序。

无单元法分析弹性地基板

弹性地基板的计算是学者和工程师们十分关切的问题．本文提出了分析Winkler地基、双参数地基和半空间弹性地基板弯曲问题的无单元法，推导了无单元法的插值函数，从变分原理出发导出弹性地基板的刚度矩阵，给出计算实例，与其它方法的结果进行比较．数值结果表明无单元法具有一系列优点．

修正刚度矩阵法求解弹性地基梁板体系

根据弹性地基的修正刚度矩阵法和弹性地基板的有限元解法，分析了弹性地基上的梁板体系。给出了梁板体系的地基反力矩阵及建立了求解弹性地基上染板体系的方程式。该法不仅考虑了地基反力对结点竖向位移的作用，也考虑了对转动位移的影响。这种求解方法很适宜计算机求解。 最后，分析了一个具体算例，以证明其适用性。

弹性地基板的动态刚度矩阵迭代法

本文针对目前计算弹性地基板采用Winkler地基模型计算中存在的问题,即不论结构及加载形式如何,均假设变形后板与地基仍存在完全接触的不足,提出分析此类结构的动态刚度矩阵迭代法。在IBM微机上实现的数值算例结果表明,本文方法更真实地反映了板与地基间的相互作用。

复杂工况下土-结构体系的混合约束模态法

基于动态子结构法的原理,提出了线性-非线性混合约束模态综合法,对复杂工况下的二维地基土-箱型基础-上部剪力墙结构相互作用的非线性动力问题进行分析研究。复杂工况包含了一致黏弹性边界问题和基础与周边土体的高度非线性接触问题。依据土-结构相互作用体系存在局部非线性的特性,将体系划分为若干个线性和非线性子结构。在动力时程分析中对所有非线性子结构利用自编二次开发程序逐步提取等效特性矩阵,再与经势能判据截断准则减缩过的其他线性子结构组合后进行模态综合处理,推导出含有接触关系的子结构方程与含有一致黏弹性边界的子结构方程,最后形成复杂工况下含有各个子结构的模态综合方程。分析结果表明,混合约束模态综合法与ANSYS直接计算法求得的位移、速度、加速度、水平剪力、弯矩、层间位移角动态响应时程曲线吻合良好,证明线性-非线性混合约束模态综合法是求解复杂工况下的土-结构动力相互作用问题的有效可行方法。

修正刚度矩阵法求解复杂弹性地基梁体系

提出了一种分析复杂弹性地基梁体系的方法 ,即修正刚度矩阵法 .该法是修正刚度矩阵法解单根地基梁的引伸和发展 .在此阐述了该方法的原理 ,分析了一个具体的算例并与其他方法的结果做了比较。

弹性地基梁的修正刚度矩阵解法

提出一个分析弹性地基梁的修正刚度矩阵解法。在该法中，土的反力模型采用文克尔假定：将梁分成若干段，假定每段梁弹性线的函数形式，并以梁单元两结点的位移作为弹性线函数的参数；将土的反力表示成梁单元结点位移的函数，并作为分布荷载作用在梁单元上；利用梁位移解法的基本解建立土反力的结点力与结点位移的关系，并以矩阵形式表示，形成土反力矩阵；将土反力矩阵与梁单元刚度矩阵迭加，形成修正的梁单元刚度矩阵；最后，由梁单元结点力平衡建立分析弹性地基梁的矩阵方程。

基于直接刚度法的弹性地基深梁单元

为研究弹性地基深梁的受力及变形性能,根据双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型的基本方程,建立了弹性地基深梁挠度控制方程,求得了挠度方程全解,并给出了弹性地基深梁梁轴转角、截面弯曲转角及剪切角的表达式;结合节点位移条件,得到了位移系数;根据节点力方程建立了刚度平衡方程,给出了弹性地基深梁的刚度矩阵方程及均布荷载的等效节点力向量。在此基础上,分别计算了均布荷载、跨中集中力、两端集中力、两端集中力矩等荷载工况下的节点位移,求得弹性地基深梁挠度曲线,验证了本文给出的刚度矩阵方程及等效节点力向量的合理性及适用性。

地基弹性反力与板式基础共同工作的精确算法

推导了一种精确的地基弹性反力与板式基础共同工作的计算方法.本方法引入了地基弹性反力刚度矩阵的概念,与传统的计算方法相比理论上具有更高的精度.结合具体算例,将本算法和传统算法的结果进行对比表明,这一新算法是有效的,且将对更加精确地计算基础变形起到积极作用.

传递矩阵法在横向受荷桩计算分析中的应用

针对现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》在横向受荷桩计算分析中无法对地基分层、桩侧土地基比例系数变化或桩身抗弯刚度变化直接解答等缺点,将传递矩阵法引入横向受荷桩的结构计算分析中.根据线弹性地基反力法的基本原理,将桩划分为若干单元并将其简化为多点弹簧支承的连续梁,利用材料力学的知识求得结点之间状态向量的传递关系及桩的总体传递矩阵;根据桩底边界条件,求得桩顶的初始状态向量.通过实例分析与其他计算方法比较,结果表明该法可有效地解决现行规范计算方法存在的不足之处.

弹性地基梁单元的二次开发与应用

基于Euler梁理论和最小势能原理推导了带轴力项的Euler梁单元的刚度矩阵。结合弹性地基梁理论与坐标转换矩阵得到了在整体坐标系下的弹性地基梁的刚度矩阵。据此编制了ABAQUS用户单元子程序,进行了算例验算,结果表明:所编写的弹性地基梁单元精度高,可以用于工程实际计算。

弹性地基梁的单元刚度矩阵及其固端内力

引进弹性地基梁单元特征矩阵和积分常数矩阵的概念 ,揭示了特征矩阵和积分常数矩阵互为逆矩阵这一事实 ,使得求解弹性地基梁的问题变得简单明了 .提出的求弹性地基梁单元刚度矩阵的方法以及求其上作用均布荷载的固端内力的方法 ,物理概念明确 ,编程简单 。

弹性地基梁板模型的适用性

PKPM软件之JCCAD程序的桩筏有限元计算中的弹性地基梁板模型(桩和土按WINKLER模型)在工程设计中是从设计人到审图公司较为熟悉和偏于使用的一种计算模型,但其的适用性到底如何呢?本文通过工程比算,对这中计算模型的适用性进行了详细阐述。

地层成层性对基床系数的影响分析

地下、建筑及交通工程对基床系数的使用局限于均质弹性半空间中地面一点的反应,没有反映地层成层性、空间性及各向异性对基床系数的影响,计算误差较大,且后续工程处理较为复杂。为考虑地层成层性对基床系数的影响,基于弹性层状理论进行地基梁变形分析,并与Winkler地基模型的解答进行对比,提出考虑土层有限压缩特性及成层特性下的基床系数表达式。结合算例验证本文方法的合理性与适用性,并给出对应于不同土层厚度与软硬分布情形下,基床系数表达式中相关修正系数的设计图表。对于具体工况,先视作均质有限压缩地基,由k∞与土层总厚度H查图表确定kH,再根据土层成层特性及kH确定最终k取值。