隧道穿越引起地下管线竖向位移的能量变分分析方法

隧道穿越引起的地层位移可能造成地下管线变形过大或断裂等事故,引起工程界的高度关注。基于假定的地下管线竖向位移分布模式,通过能量方法建立变分控制方程,提出了求解隧道穿越地下管线竖向位移的能量变分解法,运用叠加原理将单线隧道解答延拓至双线隧道中。与离心机试验和工程实例的对比,验证了方法的正确性。通过参数计算,分析了管材弹性模量、管线埋深、地层损失率等相关因素对地下管线竖向位移的影响规律,研究结论具有工程参考价值。

开挖土体侧移作用下被动单桩能量变分分析方法

常规设计通常仅考虑桩基受主动荷载作用时的内力和变形,然而基坑开挖引起的土体侧移会使邻近桩基产生附加内力和变形,甚至可能引起桩的破坏。针对此类被动桩问题,基于假定的开挖土体自由场位移模式,采用Winkler地基模型,提出一种能量变分分析方法。该方法基于最小势能原理,通过能量方法建立变分控制方程,针对不同的桩顶约束条件,对被动桩问题进行分析。与经典解答和试验结果对比,验证了本文方法的正确性,该方法能够简便地分析土体侧移作用下被动单桩的性状。

浅覆土隧道穿越对邻近建筑桩基水平性状影响分析

浅覆土工况下的盾构隧道,因其埋深较浅,推进过程中会引起较大的土体位移,导致邻近建筑桩基产生较为明显的附加内力和变形。针对此类工程问题,本文采用Loganathan解答估算隧道开挖引起的土体水平自由位移场,然后基于最小势能原理和Winkler地基模型,考虑地基土的成层特性,建立能量变分控制方程进行求解。通过参数分析,研究浅覆土隧道穿越对邻近建筑桩基水平性状的影响。分析结果表明,隧道埋深和地层损失比对邻近建筑桩基的安全有着重要的影响。

群桩与条形基础耦合结构的分析计算

本文将带桩的条形基础视作一整体 ,并假定群桩与条形基础的位移模式 ,然后将能量变分原理应用于分析桩 -条形基础系统 ,用最小势能原理求解假定位移模式中的一系列参数 ,从而获得条形基础和群桩的沉降分布 .应用本文方法同时可以得到条形基础各点的弯矩、剪力、桩身各处沉降及应力分布 .本文方法与有限元计算结果吻合 ,且原理清晰 ,计算简单 .

无横撑下承式系杆拱侧倾稳定实用计算方法

以无横撑下承式系杆拱桥侧倾稳定问题为背景 ,用能量变分方法导出了其侧倾稳定的近似解析解 ,并通过具体算例 ,比较了由于吊杆的非保向力作用对其侧倾稳定性的影响 。

薄壳弹塑性理论的近似计算

本文应用能量变分方法進行了綫性硬化材料的薄壳彈塑性分析。彈塑性内力功的計算采用将彈性功迭加一个折减的塑性功: t=integral from n=-h/2 to h/2 integral from n=0 to e_i σ_ide_idz=integral from n=-h/2 to h/2〔1/2Ee_1~2-1/2Ee_iω(e_i-e_T)〕dz 于是将考慮材料硬化的問題轉化为一个彈性問題迭加一个理想塑性問題,以此獲得壳体單元的彈塑性内力功的計算公式为: t=2/3E_1(P_εh+P_x h^3/12+λσ_T/2{integral from n=-h/2 to h/2〔|e_1|+|e_2|+|e_1+e_2|〕dz-e_Th}在P_(εx)~2=P_εP_x的特殊情况下为式中λ=1-E_1/E,E_1是线性硬化模数,P_ε、P_x、P_x是应变ε和x的二次齐次函数。所设定的变位函数中的待定参数由变分方δ11=0确定,其中11是总势能。此方法适用于旋转薄壳的轴对称变形问题。例题计算说明采用此方法可以简单地获得描述各种线性硬化情况的计算公式。圆柱壳受环状集中力弯曲的计算结果与的结果符合,但是本方法的计算工作量要少得多,且力学概念也比较容易理解,因此易于扩充解题的范围。