考虑底部塑性区的深埋隧洞围岩压力上限解

基于极限分析理论,提出一种适用于软弱围岩的深埋隧道围岩压力的计算方法。考虑隧道底部塑性变形区的影响,构建纺锤形的破坏模型。基于该破坏模型构建围岩速度场,引入侧压系数λ_(1)和底压系数λ_(2),推导围岩压力的理论计算公式。根据计算公式进行编程优化计算,分析不同非线性系数m下,侧压系数λ_(1)、底压系数λ_(2)对围岩压力的影响。研究结果表明:随着内摩擦角减小,“纺锤”上下两端塑性区不断向外延伸;非线性系数m对围岩压力有显著影响,当非线性系数一致时,提高侧压系数λ_(1)可以降低拱顶和隧道底部压力,提高底压系数λ_(2)可以降低拱顶和边墙压力;在岩土体非线性特征明显的地区,计算深埋隧洞围岩压力时应考虑底部塑性区。

可折叠防沉板不排水单向承载力上限解

海底可折叠防沉板是有效解决独立式防沉板因面积过大而带来安装施工困难且费用高问题的一种新型海洋浅基础。服役期间,其不排水承载力、破坏机制严重依赖两翼间距和地基土不排水强度分布规律。为揭示可折叠防沉板的承载特性并建立其承载力计算方法,结合数值模拟和理论分析的手段,揭示了不排水条件下可折叠防沉板在竖向V、水平H、弯矩M荷载作用下的地基破坏机制及其随两翼间距、土体不排水强度分布的演变规律。进而基于揭示的破坏机制,分别建立了对应的运动许可速度场,联立虚功率方程和内部能量耗损函数建立了可折叠防沉板单向承载力上限解,并编制了求解程序。通过与数值计算结果对比,不排水承载力上限解高于数值解9.0%以内,计算精度较高。成果解决了传统独立式防沉板承载力计算理论不适用于可折叠防沉板的问题。

土工袋加固砂性土质边坡模型试验与上限解

通过模型试验比较有土工袋加固和无土工袋加固时边坡的破坏形态及承载力,验证土工袋对边坡的加固效果,并基于试验结果建立边坡的许可破坏模式及其速度场,利用极限分析上限法求解了边坡的极限高度上限解,利用模型试验结果对边坡极限高度进行验证。试验及计算结果均表明:边坡越陡,有土工袋加固较无土工袋加固时边坡的极限高度和承载力提高越大,表明土工袋加固效果越好。试验结果与计算结果基本吻合,表明该计算方法的可信性,可为边坡的稳定性设计问题提供理论依据。

动态规划法求解边坡安全系数最小上限解

基于Sarma法的基本假设,将滑体划分为若干斜条块,由条块力的平衡条件得到条块间推力递推方程。根据推力最大原理,将寻求安全系数最小问题转化为寻求剩余推力最大问题。采用动态规划方法,将斜条块划分问题转化为多阶段决策问题。给出了基于条间推力递推方程的最优决策方法和步骤,对边坡斜条块划分组合进行了优化,找到剩余推力最大的划分组合。由于Sarma法本身是上限解,因此优化得到安全系数本质上是最小上限解。计算结果表明:利用动态规划方法搜索的最优斜条块划分组合,可以充分接近塑性力学解,安全系数一般大于并接近基于垂直条块的严格极限平衡条分法的安全系数。

三级台阶边坡稳定性分析的上限解研究

在极限分析理论的基础上,研究三台阶边坡的稳定性问题。基于极限分析上限定理,建立三台阶边坡的破坏机构,推导其外部功率与内部能量耗散功率的平衡方程,求出其临界高度的上限解。将由本文计算出的稳定系数与已有计算结果进行对比,证明该方法的正确性及有效性。

公路桥涵台背回填稳定性极限分析上限解

运用塑性力学极限分析的上限定理,分析公路桥涵台背回填的稳定性问题。首先,由模型试验和数值分析结果确定回填区和地基的滑动模式;其次,根据位移协调条件建立滑动体的速度场,并计算各滑动楔块的位移速度;最后,运用虚功原理和优化算法寻找最不利滑动面位置,计算不同回填材料的土压力或临界填筑高度。研究发现:地基与回填材料的强度、性能以及加筋条件对台背回填稳定性的影响都非常显著。结果表明:增加地基与回填材料的强度,采用轻质回填材料,减小加筋间距和增加筋材强度,都有利于提高台背回填材料的稳定性。

底面为曲面基础地基极限承载力上限解

为了解决曲面基础作用于土体的极限承载力问题,改进了Prandtl机构和Hill机构,利用极限分析理论,得到了底面为曲面基础地基极限承载力的上限解;通过两者的比较,以及与底面为平面基础地基极限承载力的比较,所得的上限解大于处于地基表面的平面基础地基极限承载力的上限解,小于埋深为基础宽度一半的平面基础地基极限承载力的上限解,研究结果可供地基承载力设计及计算参考。

边坡可靠度的随机斜条分法上限解

基于边坡的斜条分法上限解,根据摄动法基本原理,推导出极限荷载的随机向量表达式;然后,利用函数连分式求出复杂函数的偏导;最后,通过最佳平方逼近法求解边坡的可靠度问题。结果表明,计算结果精确,计算效率高。

软土盾构隧道开挖面支护压力极限上限解

考虑到天然软黏土非均质性和各向异性特点,采用极限分析上限法在不排水条件下对盾构隧道开挖面稳定进行了研究,推导了极限支护压力的计算公式。土体非均质性和各向异性对极限支护压力的影响有相互放大作用,在当土体非均质性和各向异性较强时,极限支护压力与隧道埋深的关系存在一个极大值。分析结果表明,在分析软土盾构隧道开挖面稳定性时,土体的非均质性和各向异性影响较大,不能忽略。

三维盾构隧道开挖面极限支护压力的上限解

为了研究掘进过程中盾构隧道开挖面附近土体的稳定性,假设土体为纯粘性土,且为理想弹塑性材料,服从摩尔-库仑屈服准则,参照矩形基础承载力问题的三维Hill机构,建立了盾构隧道开挖面土体处于主动、被动极限平衡状态下的破坏模式。从塑性极限分析上限法的基本原理出发,推导出三维盾构隧道开挖面极限支护压力上限解的计算公式。结合某算例,讨论了三维盾构隧道开挖面主动、被动极限支护压力上限解与平面应变上限解的关系,以及开挖面极限支护力与土体粘聚力、h/D的相互关系。研究结果表明:三维盾构隧道开挖面主动极限支护力要比平面应变上限解小,而被动极限支护力要比平面应变上限解大;随着粘聚力的增加,三维盾构隧道主动、被动极限支护力与平面应变上限解的差别也逐渐增大;盾构隧道开挖面主动、被动极限支护力的上限解均随h/D的增大而增大,且h/D越大,盾构隧道开挖面主动、被动极限支护力随土体粘聚力的变化速率也越快。

砂土中带裙板防沉板基础竖向承载力的上限解

防沉板是深海油气工程中水下生产系统的重要基础形式,因其埋深浅、水下施工方便等特点而具有广阔的应用前景。为了满足基础抗滑移的要求,可在防沉板底部设置裙板,裙板的存在增加了防沉板竖向承载力计算的难度。将防沉板基础简化为带裙板条形基础,考虑了内部土体与基础的相互作用,建立了竖向承载模式,即Terzaghi模式;运用极限分析法推导了该承载模式的上限解,引入了一个能够反映裙板与基础内部土体共同作用的经验参数—土体破坏率(η),其大小决定了地基中土体滑动面的范围;通过分析确定了在二维简化条件下带裙板防沉板基础的土体破坏率与基础高宽比的关系;并研究了土体破坏率不同时,地基承载力系数Nq和Nγ与土体内摩擦角之间的关系。

圆形浅基础地基承载力极限分析的上限解析解

针对圆形浅基础 ,根据极限分析中的上限定理 ,选择合适的机动位移速度场 ,推导出地基承载力的上限解析解。绘制上限解析解与粘聚力、内摩擦角的关系曲线。同时根据工程实例 。

渐开线外花键挤压成形的上限解

对于渐开线外花键的挤压工艺,因齿面为渐开线型,所涉及的参数又很多,给理论分析带来一定的难度,因此目前多用试验方法寻取一些工艺参数.作者提出用上限法进行理论分析,其中包括两个扇形单元和一个渐开线单元.用该方法可取得良好的上限解,为制定工艺参数提供了一种理论分析方法.

加筋砂土挡墙极限荷载的上限解

室内模型试验结果表明加筋砂土挡墙的破坏模式可以简化为双楔形体形式.以此为依据,构建了对应破坏模式的速度场.基于传统的塑性极限分析上限定理,考虑面板刚度影响,分别推导了前加载和后加载条件下的加筋砂土挡墙的极限荷载上限解的计算公式,并提出了采用序列二次规划法(SQP)对导出公式进行优化求解的计算方法.利用建议的公式和方法对加筋砂土挡墙的极限荷载上限解进行了系列性的计算,并将计算结果与模型试验结果进行了比较全面的比较.结果表明:利用该上限解计算方法所获得的加筋砂土挡墙极限荷载与模型试验结果一致性良好.另外,所提出的上限解计算方法还可以比较准确地反映加筋层数以及面板刚度变化对加筋砂土挡墙极限荷载的影响.

等径角挤压的上限解分析

采用上限法分析模具外角=0和模具内角=90°时的挤压力。结果表明,当=90°时,单位挤压力q和等效应变εe随ψ的增大而减小,且单道次最小等效应变不小于0 90。随着模具外角ψ的增大,ECAP所需的最大挤压力减小,但当ψ大于3 0°以后,最大挤压力减小的趋势变得平缓。实测的最大挤压力与上限解数值吻合。

基于复杂接触摩擦的圆柱体镦粗的上限解

为了提高计算圆柱体镦粗单位镦粗力上限解的精度,提出了一种基于复杂接触摩擦圆柱体镦粗的上限解法.根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上摩擦切应力按照库仑摩擦定律、最大摩擦定律及线性分布摩擦定律的组合分布,利用上限法求得了圆柱体镦粗时单位镦粗力上限解,该解和主应力法解析解完全相同,比通常假设接触面上摩擦切应力为某一常数或按库仑摩擦定律分布的上限解要精确得多,同时还指出了圆柱体镦粗时按库仑摩擦定律求单位镦粗力上限解的适用条件.

直齿圆柱齿轮精锻力的上限解

利用上限法，由有实验根据的变形流动模式设计了直齿圆柱齿轮精锻终了时的动可容速度场，获得了与实验结果吻合较好的上限解，表明所建立的动可容速度场是可行的。

基于复杂接触摩擦的长矩形板镦粗的上限解

根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上摩擦切应力按照库仑摩擦定律、最大摩擦定律及线性分布摩擦定律的组合分布,利用上限法求得了长矩形板镦粗时单位镦粗力上限解.该解和主应力法解析解完全相同,比通常假设接触面上摩擦切应力为某一常数或按库仑摩擦定律分布的上限解要精确得多,同时还指出了长矩形板镦粗时按库仑摩擦定律求单位镦粗力上限解的适用条件.

带背压等径角挤压挤压力上限解析

等径角挤压过程中施加背压,可以有效地改善材料微观组织和力学性能。运用上限理论推导出了带背压等径角挤压的挤压力解析式,结合实验进行验证,分析了背压作用的影响因素及背压效果,为等径角挤压的工艺优化、背压施加方式、模具设计及设备选择,提供了可行的方法。

筒形件变薄拉深力的上限解

利用连续速度场解析了筒形件变薄拉深过程拉深力，并获得其上限解析解。通过相同条件下该解析解与实验结果比较表明，两者吻合较好。