考虑嵌固段桩前土体弹塑性变形的锚索微型桩群计算模型研究

锚索微型桩群在中小型边坡治理及边坡紧急抢险工程中的应用越来越广泛,但现有的计算模型对嵌固段桩前土体塑性变形及桩侧土体受力变形连续性考虑较少。针对这一问题,首先根据锚索微型桩群加固土质边坡的特点,以潜在滑裂面位置为分界线,将微型桩群分为受荷段与嵌固段进行分析。对于受荷段,将桩间土简化为水平土弹簧,有效考虑桩间土力的传递作用;对于嵌固段,采用理想弹塑性p-y曲线分析桩-土相互作用。其次,将冠梁处预应力锚索简化为弹性支座,将其作用力转移至后排桩桩顶,再由桩顶冠梁重分配至各排桩桩顶处,从而达到对桩顶位移的约束作用。最后,以帕斯捷尔纳克(Pasternak)双参数地基梁法为基础,建立考虑嵌固段桩前土体弹塑性变形及桩侧土体受力变形连续性的锚索微型桩群有限差分计算模型,并迭代求解得到该结构的水平位移与内力。利用该计算模型分别对微型桩群与锚索微型桩群加固土质边坡进行算例计算,与试验、数值模拟结果对比分析,验证该模型的合理性,并探讨土体剪切刚度、锚索束及桩径对该锚索微型桩群水平位移与内力的影响。研究表明:嵌固段桩前土体塑性变形及桩侧土体受力变形连续性对微型桩的水平位移与内力有较大影响;随着锚索束的增加,桩身最大正弯矩及水平位移均不断减小,可通过增设锚索束达到控制桩身变形与内力的目的。

一次超静定理想弹塑性梁的全过程分析

本文研究了集中载荷作用下，一种一次超静定理想弹塑性矩形横截面梁的全部受力变形过程。受力变形可分为四个阶段：弹性阶段、一部分区域产生塑性变形阶段、另外一部分区域也产生塑性变形阶段以及固定端为塑性铰直到形成塑性破损机构阶段。文中推导了各个阶段的挠度曲线方程，建立了求解积分常数和支反力的方程组，利用这些方程计算了部分支反力、各阶段结束时的挠曲线和载荷值以及几种特定载荷下的弯矩图。

爆炸条件下结构超压-冲量曲线简化计算研究

超压-冲量(P-I)曲线可用于快速评估爆炸荷载作用下建筑结构的毁伤效应。基于单自由度等效体系运动方程和结构变形的理想弹塑性模型,在传统能量法基础上考虑阻尼影响,运用图像法计算阻尼耗能,得到了P-I曲线冲量区和准静态区的渐进线方程,在此基础上通过大量计算,得到了P-I曲线动态区的拟合公式。提出的简化计算公式与运用Newmarkβ法计算结构响应得到的P-I曲线相比较为一致,验证了所提方法的合理性。通过算例表明,随着延性比的增大,P-I图的冲量渐近线和准静态渐近线的值逐渐变小;随着阻尼比的增大,P-I图的冲量渐近线和准静态渐近线的值逐渐变大,且阻尼比对冲量渐近线影响明显。

桩的损伤与未损伤模式下轴向荷载-沉降关系曲线的比较

选用理想弹塑性模型并假定桩破坏时的状态以及桩土作用损伤变量的函数，文中不仅导出了一组确定桩顶轴向荷载-沉降曲线的解析表达式，分析了桩周和桩底土的影响以及桩承载力与其加载初始刚度间的关系，而且将考虑损伤后的算式与未考虑损伤作了比较，并根据试验数据计算出损伤前后桩的荷载-沉降曲线。

桩周土体静阻力模型研究及在打桩中的应用

基于桩侧土体和桩端土体的变形与破坏机理不同,以及土力学理论、有关室内和现场试验结果,并为简化起见,分别采用双曲线模型、理想弹塑性模型来描述桩侧土体静阻力和桩端土体静阻力特性。考虑桩身自重及桩周土体阻力作用建立了一维动力打桩波动方程,采用有限差分法进行求解,编制了基于上述土体模型的打桩分析软件ADP,并用该软件对某海洋桩基平台的打桩工程进行了数值分析。结果表明,本文建立的模型更符合实际情况,有助于提高分析精度。

铅剪切阻尼器的阻尼力模型与设计

基于理想弹塑性本构关系,推导了铅剪切阻尼器的两个阻尼力模型。根据能量原理,考虑剪切变形均匀性假设,横截面各点剪应力同时屈服,得到了均匀变形阻尼力模型(均匀模型)。依据剪应力分布规律和变形连续性条件,引进一个剪应变分布函数,用来描述剪切屈服后剪应变随屈服区扩展的变化规律,通过横截面剪力平衡方程,确定了非均匀变形阻尼力模型(非均匀模型)。两个理论模型的滞回曲线与Robinson SeismicLtd公司的实验曲线进行比较。结果表明,小位移时非均匀模型能精确模拟实验曲线,而均匀模型的计算结果明显大于实验数据;大位移时二者均与实验曲线吻合较好。证明了非均匀模型的极限阻尼力是均匀模型的最大阻尼力(屈服剪力)。以极限阻尼力和屈服位移为参数,给出了阻尼器的设计方法。

船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法

本文基于Smith方法,应用梁-柱理论、理想弹塑性假设、平截面假设和塑性铰理论建立了加筋板单元的应力-应变关系曲线,导出了船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法并编制成FORTRAN计算程序。应用作者导出的简化逐步破坏分析方法分析计算了Reckling23号模型总纵极限强度。计算结果表明,本文导出的简化逐步破坏分析方法和计算程序正确可靠,可供船体结构设计和使用。本文还对船体结构总纵极限强度的影响因素进行了分析,其中包括加筋板单元的载荷-缩短行为、横向压力、材料屈服强度和腐蚀等。

水平荷载作用下桩的变形非线性简化分析

很多情况下,桩基础在承受竖向荷载的同时,还要承受水平方向的荷载。在某些重要工程中,水平荷载成为设计时的控制因素。此时,桩的破坏是由于水平荷载作用产生过大的桩身内力和弯矩所引起的。以Winkler地基模型模拟桩土之间的相互作用,考虑土体的非线性,采用理想弹塑性和双曲线非线性地基反力模型,提出了基于有限差分法的水平荷载作用下桩的变形非线性简化分析方法。将计算所得结果与有限元计算进行了对比分析,并与已有文献试验结果作了比较。

广义Hoek-Brown破坏准则平面应变问题的滑移线场理论

根据弹塑性力学平面应变问题的特点,推导广义Hoek-Brown破坏准则平面应变问题应力分量的双参数表达式。代入静力平衡微分方程,得到双曲型一阶拟线性偏微分方程组。运用行列式方法,在适当的变量代换后,获得应力偏微分方程组的特征方向和特征上的微分关系。特征方向表明塑性区中的共轭斜交剪切滑移面形成两族非正交滑移线,其共轭角随极限应力状态和Hoek-Brown岩体材料物性参数而变化。由于对称初始应力场条件下圆形硐室理想弹塑性围岩塑性区内最大主应力方向为环向,而滑移线切线方向与最大主应力方向的夹角是最小主应力(径向应力)的函数,结合圆形硐室理想弹塑性围岩的应力分布的分析解,获得滑移线的极坐标曲线所满足的微分方程,进而得到其极坐标曲线方程。

土成层性对桩水平响应影响的有限元分析

采用ANSYS有限元程序在十倍桩径深度范围内,分别建立了水平受荷桩在均质粘土和粘土-砂-粘土两种不同土层情况下的三维弹塑性受力模型。讨论了因土层差异所引起的桩身弯矩的变化,以及由于砂夹层的存在对粘土层p-y曲线所产生的影响。

非线性粘弹性土中单桩沉降时间效应分析新方法（英文）

目的:提出一种新的简便方法,计算非线性土中单桩沉降的时间效应以及沉降稳定之后桩身侧摩阻力和桩身轴力的分布情况,为桩基础的设计提供参考。创新点:1.考虑土体的非线性(包括桩侧土和桩端土),计算结果更接近实际情况;2.采用基于行波分解的波动分析程序,计算桩身任意位置处的沉降,并据此计算任意位置处的侧摩阻力和桩身轴力;3.该方法既可以用于分析单桩沉降的时间效应,也可以计算不同加载等级下桩的最终沉降量,为设计提供参考。方法:1.采用线性阻尼器模拟土体的粘性,双曲线模型和理想弹塑性模型分别模拟桩侧土和桩端土的非线性,采用基于行波分解的波动分析程序得到桩身不同位置处的沉降、侧摩阻力及轴力计算公式(式(15)、(25)、(31)、(33)、(35)和(36));2.分析在不同桩土参数情况下,桩顶沉降随时间的变化规律(图6、8、10和12)及桩身侧摩阻力和桩身轴力分布情况(图7、9、11和13);3.将计算结果与工程实测结果进行对比,以验证理论模型的可行性(图14和15)。结论:1.单桩沉降的时间效应非常显著,并受到桩土参数的影响;2.本文提出的方法能够较准确地模拟工程实际情况。