基于Pasternak双参数地基模型的陡坡段桥梁基桩内力计算方法

为考虑土体剪切模量对陡坡段桥梁基桩内力计算的影响,首先探讨桩后土压力的分布形式,并根据陡坡段桥梁基桩的承载特性建立简化分析模型;其次,引入Pasternak双参数模型,建立可考虑土体剪切模量的地基抗力计算模型;并在此基础上分别对受荷段与嵌固段基桩微元进行受力分析,求得各段控制差分方程,从而进一步迭代求解桩身位移及内力;最后,分别用陡坡段桥梁基桩实测数据与Pasternak双参数模型算例对本文内力计算方法进行验算,结果表明:本文计算方法用于陡坡段桥梁基桩内力计算是合理的,可为同类工程提供参考。

软土地基上自由圆形薄板采用双参数地基模型解的适应性分析

与传统的Winkler地基模型和弹性连续介质模型不同,双参数弹性地基模型是一种采用两个参数来表征地基土性状的地基土模型。在简略介绍各种双参数弹性地基模型的基础上,根据Vlazov对这一问题的解答,将该模型引入到上海某场地软土地基上的弹性圆形薄板的基础分析中,并采用不同参数下的双参数模型解和弹性连续介质模型解进行了计算比较,结果证明,两种不同模型下的解基本一致。从而认为对于软土地基,如果存在有限弹性层并对双参数合理取值,则弹性自由圆形薄板采用双参数弹性地基模型时的解适用于上海软土地基的土层条件。

预应力锚索地梁计算的双参数弹性地基模型

提出了双参数弹性地基上预应力锚索地梁内力计算简化模型,用该模型对一公路边坡工程进行预应力锚索地梁加固设计,给出了预应力锚索地梁的合理配筋,现场位移监测发现该计算模型得出的加固方案是安全可靠的。

双参数弹性地基梁有限差分法及变形、反力特征

针对Winkler弹性地基模型的不足,采用双参数地基模型。根据已有的Winkler弹性地基梁有限差分法,进行更进一步的公式推导,把微分方程转化为线性差分方程组,编制相应的通用计算机程序,可以得到不考虑广义剪力自由梁端的解答,通过改变参数进行大量数值计算,研究参数变化对地基位移及反力的影响,分析地基与梁共同作用机理,给出地基位移与反力的一般规律。

圆形刚性承载板载荷作用下双参数地基上多层矩形板的动力响应

提出一种考虑水平阻尼的双参数地基模型,推导了此地基模型上多层矩形板的中性面位置表达式,建立水平动载荷与垂向动载荷联合作用下多层地基板内力平衡方程,并在此基础上给出了板的运动微分方程。采用级数分解和Laplace积分变换相结合的方法,求解了圆形刚性承载板载荷作用下多层地基板的挠度解析表达式。在MATLAB软件中编写计算程序,以三层地基板为例深入分析了水平阻尼系数、摩擦系数、运动方向对板动力响应的影响。研究表明,随着水平阻尼系数的增大,板的挠度逐步减小,摩擦系数和运动方向对载荷作用面圆心处的动力响应几乎没有影响,而对远离圆心处点的挠度影响较大。

基于承载板试验的双参数地基基床系数的获取方法和试验研究

基于Pasternak地基模型的基本理论,利用能量法建立双参数地基-刚性板系统的能量方程;根据最小势能原理,建立双参数地基基床系数、承载板尺寸、荷载和沉降变形之间的关系式.基于此关系式和已有基床系数确定规则,通过不同尺寸承载板的荷载试验,可以建立以双参数地基基床系数为未知数的方程组,从而解得双参数地基基床系数表达式.通过4块不同形状和尺寸刚性板(直径0.3m、0.6m圆板和边长0.54m、0.71m方板)的实测试验获取实际场地下砂性地基土的双参数基床系数值,验证了上述方法的可行性;结合基础沉降和相邻基础相互影响的算例说明了双参数地基的工程意义;结合已有研究成果给出了不同状态的黏性土和砂性土的双参数基床系数的建议值.本文方法为双参数地基模型的推广及工程应用提供一定的借鉴与参考.

考虑土体剪切与接头剪切效应的盾构隧道纵向变形计算模型

针对紧接盾构隧道或盾构穿切桩基工程中附加外力作用下的盾构隧道纵向非均匀变形和受力问题,利用计算解析方法,将盾构隧道视为置于Pasternak双参数地基上的铁摩辛柯梁,同时引入修正等效连续化模型和传递矩阵法,提出一种新的盾构隧道纵向变形计算模型,并采用室内模型试验的方法进行验证。结果表明:模型试验中,在集中荷载与围压共同作用下,整个隧道处于弹性变形阶段,各环管片收敛变形、拱顶和拱底竖向位移、环缝错台量均随集中荷载的增加而近似线性增大,并以集中荷载为中心沿纵向呈对称分布,变形趋势与计算结果相同,且2种方法下环缝错台量最大相对误差仅为8.75%;2种方法得到的结果在分布特征和量值上基本一致,验证了计算模型的可行性。该计算模型能够反映土弹簧间的剪切作用、收敛变形对隧道纵向变形刚度的影响及接头的非连续性,可对盾构隧道纵向变形和内力进行预测分析,并为紧接盾构隧道工程中既有盾构隧道的安全评估提供理论指导。

基于双参数模型的预应力锚索框架内力计算

预应力锚索框架是加固边坡、滑坡常用的方法。目前框架梁的设计方法以Winkler弹性地基梁理论为主,其理论的基本假定与地基土体的实际性质有较大差别,计算结果偏于安全。文内引入Vlazov双参数地基模型,推导了框架梁内力计算公式。两个算例的对比分析表明,利用该法在保证加固效果的同时,可在一定程度上降低工程造价。

地基弹性参数对于长型大截面地下结构横向自由振动的影响

自由振动分析是地下结构地震动力响应分析的基础。本文利用笔者先前得到的长型地下结构的自由振动方程,研究了地基弹性参数对地下结构自由振动的影响。由分析可以看出,随着地基弹性参数值的增加,结构中波速值总的趋势是增加,但是温克尔地基参数对结构中波速的影响远大于第二地基参数的影响;地下结构振动频率总的趋势是随着温克尔地基参数k和第二地基参数gP值的增加而增加;与地基参数对地下结构中波的传播速度的影响不同,k和gP对地下结构振动频率的影响是同阶的,因此不能忽略gP对地下结构自由振动的影响。

基于Pasternak地基模型的非线性土抗力-桩身侧向位移曲线在基坑支护桩中的应用

支护桩作为基坑开挖过程中的直接挡土结构,在水平荷载作用下,桩身的内力与变形情况对基坑工程的安全性和经济性影响较大。为了更准确地计算支护桩的内力与变形,依据桩-土相互作用的非线性土抗力-桩身侧向位移(p-y)曲线,得到呈非线性变化的地基反力模量,同时引入Pasternak双参数地基模型充分考虑桩侧土体受力变形的连续性,推导了考虑桩-锚变形协调的支护桩挠曲微分方程,并利用传递矩阵法求得支护桩的内力与变形。结合工程实例编制计算程序,并将程序计算结果与监测值、基于传统Winkler地基模型的p-y曲线法计算结果对比分析,发现传统Winkler单参数地基模型会高估支护桩的水平变形和内力,而程序计算的位移和弯矩能更好地满足工程实际要求。进一步采用有限元软件对工程实例进行数值模拟分析,验证基于非线性Pasternak双参数地基模型的基坑支护桩计算方法的合理性和适用性。

基于双面双参数理论的全长黏结性锚索内力分析

基于岩质边坡全长黏结性锚索的受力特性,采用双参数地基梁模型建立了锚索受力方程,推导得到了考虑轴向应变和地基切向抗力作用的岩质边坡全长黏结性锚索的径向位移和内力、挠度公式,进一步运用推导的公式对实际工程中的全长黏结性锚索结构内力进行了计算。结果表明:①全长黏结性锚索的剪力和弯矩均出现两段式的变化,均呈现先增后减的趋势,但弯矩值很小,可忽略不计,其轴力曲线整体呈现抛物线式减小,且最大轴力出现在全长黏结性锚索的锚头位置;②运用双参数地基梁模型对全长黏结性锚索进行计算时,仅需确定地基基床系数等参数即可,这为缺少黏聚力和内摩擦角时计算全长黏结性锚索内力提供了一种新方法。

浅谈弹性地基模型的发展

本文通过介绍几种弹性地基模型及其优缺点,给出了基于Boussinesq地基模型和双参数地基模型的一些计算方法,指出了弹性地基梁的理论分析和计算方法的重要性。

不同地基接触状态下履带起重机动力学分析

由于中小型履带起重施工场地大多未经专门的强夯处理,作业时不同地基接触刚度的非线性变化对起重机作业安全有重要影响。根据不同地基接触特性,应用基于虚拟样机技术的动力学方法对履带起重机不同地基接触状态下响应进行分析。建立地基-履带起重机动力学模型,通过5种工况下动力学响应分析,获得不同接触状态下地基对履带板的作用力及挠度的变化情况;基于双参数地基模型计算获得不同接触状态下履带板变化挠度情况,对模型进行验证。实例分析结果表明:基于不同地基接触状态履带起重机动力学分析,可获得在行走、变幅及回转作业时履带与地基非线性接触时力学响应和变形情况,为履带起重机下车结构设计、地基施工及作业安全评估等提供技术支持,有效降低设计成本和作业风险,具有较好的工程应用价值。

基于弹性地基板理论的桩网复合地基桩土应力比及沉降计算

将桩网复合地基中的水平加筋垫层视为弹性薄板,垫层下的竖向桩体及桩间土体视为不同刚度的弹簧体系,基于Filonenko-Borodich双参数弹性地基模型,考虑加筋垫层的抗弯、拉作用,根据静力平衡建立薄板挠曲变形控制微分方程,并利用Bessel复变函数推导出相应的挠度函数。在此基础上,考虑桩土变形协调,推导桩网复合地基桩土应力比及沉降的计算公式。为验证本文方法的可行性,对某工程算例进行计算分析。最后,基于本文方法,探讨分析加筋垫层复合弹性模量、筋材拉力、桩土刚度比等因素对桩网复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:计算与实测结果吻合良好。桩土应力比随桩土刚度比、加筋垫层复合弹性模量及格栅拉力的增大而增大。

RAGA求解弹性地基梁虚拟节点法的线性差分方程组

针对在传统弹性地基梁的数值计算方法中,采用Winkler地基模型或双参数地基模型,把梁端作为自由边界的缺陷,为此,文章采用延展梁的方式来代替地基对梁端的约束作用,即可建立完整的地基梁的有限差分方程组。采用基于实数的加速遗传算法(AGA)来优化延展段梁挠度的大小,即可求得考虑地基对梁两端约束作用影响的弹性地基梁数值解,并与采用文克尔模型的解析解做了对比。

损伤对钢筋混凝土板非线性静动力响应的影响

基于不可逆热力学原理,导出了一般各向异性弹脆性材料的损伤本构关系及损伤演化方程,根据VonKarman板理论,建立了双参数弹性地基上钢筋混凝土板的非线性动力控制方程.应用有限差分法和Newmavk β法将未知函数离散,然后对方程进行迭代求解.计算结果显示,损伤对结构的非线性静、动力响应有很大的影响.

冷发射装备对地载荷作用下预设场坪的动力响应研究

为了研究冷发射装备对地载荷作用下场坪的动力响应,将对地载荷视为多圆均布动载荷,基于赫兹接触理论获得对地载荷的表达式。以Winkler地基上双层板的控制微分方程为基础,引入双参数地基模型中的地基反力,给出双参数地基模型上双层板的运动微分方程。采用级数分解与傅里叶变换相结合的方法推导单个圆形载荷下场坪挠度的解析式,利用线性叠加方法,得到多个圆形均布动载荷下场坪下沉量的表达式。在ADAMS中建立含场坪的发射装备动力学模型与Simulink进行联合求解,获得各个接触区域圆心处的场坪下沉量,分析结果表明:底座处的场坪下沉量较大且对后两个支撑盘处下沉量产生很大影响;支撑盘之间下沉量的相互影响很小,可忽略。

滑坡锚索框架梁的极限位移分析

为了对滑坡锚索框架梁锚固工程设计提供依据,以前人所做模型试验为基础开展研究工作。首先,基于锚索框架梁的设计理论—Pasternak(巴氏)双参数地基模型,对梁上弯矩与位移的理论表达式进行简化,然后,采用公式拟合的方法,建立了框架位移阈值与最大弯矩、基床系数、剪切模量、混凝土弹性模量、截面宽度和高度、锚索间距、梁长的关系式,从而得到了极限位移表述式,并利用模型试验实例证明了所建极限位移公式的合理性。这样一来,只要确定滑坡相关参数与框架梁的设计参数,就可以计算出框架位移阈值,评价工程安全程度。

锚杆格构梁节点荷载分配研究与优化设计

锚杆格构梁节点荷载分配在工程中常采用均分或利用Winkler弹性地基模型的无限长梁模式推导分配系数,但均不符合实际受力情况。因此,本文利用双参数弹性地基模型推导出有限长梁受集中力的内力解答。根据此解答再计算出节点荷载分配系数kT和kL,进而得到格构梁的内力。结合实际工程,把理论解与ABAQUS有限元软件模拟所得数值结果进行比较,验证了理论解答的正确性,并与Winkler地基模型解答相比较,证明双参数地基模型较Winkler地基模型有更好的精确性,该方法可优化锚杆格构梁设计。