土工结构安全系数定义及相应计算方法讨论

以地基承载力、土坡稳定等常见土工结构问题为例,讨论土工结构安全系数的两种不同定义,一是极限荷载与容许荷载之比,一是已有强度参数与保持稳定所需强度参数之比。分析表明,前一定义仅对某些结构适用,而后一定义原则上可用于各种结构,具体选用要看结构及其所处环境的情况。当两种定义均适用时,允许安全系数的取值可有较大差别,具体设计时应予注意。此外,还对两种安全系数的计算方法进行了讨论,包括滑移线法、极限平衡法、极限分析法等传统方法以及近年来应用日趋广泛的弹塑性有限元法、有限元极限分析法等,对各类方法的优缺点及应用时需注意的问题给出自己的看法。

边坡稳定性分析中局部与整体安全系数关系探讨

面积加权法和简单代数平均法是当前表征局部安全系数和整体安全系数关系的方法,然而这两种方法物理意义不明,且计算结果误差较大。基于此,从安全系数的定义出发,分别就极限平衡法、有限元分析法和矢量和法,通过公式推导建立了边坡局部安全系数与整体安全系数间的关系。将简单代数平均、面积加权以及建议方法3种由局部安全系数求整体安全系数方法的计算结果对比,验证了建议方法的合理性。此外,分析了区域划分及应力状态对计算结果的影响,得出以下主要结论:①建议方法求得的整体安全系数较面积加权法及简单代数平均法所得结果更接近参考值,且具有明确的物理意义;②区域划分数量为30时,基于刚体极限平衡法所求的三种由局部求整体的结果差异相对较小,基于有限元分析法和矢量和法对应的结果差异较大;③推荐方法获得的整体安全系数受区域划分影响较小,计算结果稳定,而面积加权和简单代数平均法计算结果受区域划分影响较大,仅在极限平衡法情况下适用。

平面应变条件下两类有限元边坡稳定分析方法比较研究

对有限元边坡稳定分析方法中滑面应力分析法和强度折减法的安全系数定义进行了探讨,指出这两类方法的安全系数定义都是从强度折减的概念出发,与极限平衡方法中的安全系数定义概念上是一致的.在算例对比分析中,基于非关联流动法则,采用与经典摩尔-库仑准则相匹配的等效D-P准则,在平面应变条件下,对天然边坡(均质边坡、有下卧软弱层、有软弱夹层带)的稳定性进行了对比研究,并同传统极限平衡方法进行了比较.研究表明,两类有限元方法得到的安全系数大小以及相应滑动面形状和位置均十分接近,滑面应力分析法不适于计算失稳边坡的安全系数.