层状异性流变地层桩基长时位移的理论预测

针对层状异性流变地层中桩基长时沉降位移预测计算难题,基于荷载传递模式、Poyting-Thomson模型和土体一维虚拟结构等效模型,建立了该类地层中桩基承载模式判别以及桩基服役全过程长时沉降位移的理论预测方法。研究了稳定蠕变地层桩基承载模式演变及其沉降位移时效特性。结果表明:摩擦承载状态下桩基沉降呈现瞬态弹性;土体的层状异性特型导致桩体压缩变形具有明显的台阶突变;摩擦+桩端共同承载时,桩基总体位移等于桩体形变位移和桩端沉降位移的叠加,具有显著时效特性并随时间逐步趋于稳定。

直墙拱形隧道围岩粘弹性位移解析解

直墙拱形隧道围岩粘弹性位移解析解薛琳（青岛建筑工程学院，２６６０３３）１引言近期，围岩粘弹性位移理论分析，在连续介质力学基础上，以新概念和新方法推导出符合五种粘弹性力学模型（Ｍａｘｗｅｌ模型，Ｋｅｌｖｉｎ模型，ＫｅｌｖｉｎＶｏｉｇｔ模型，Ｐｏｙｎ...

流变性软土地层桩基沉降位移的粘弹性解析方法

考虑流变性软土地层桩基工程特性,并通过构建桩底土体虚拟柱状结构模型,建立了由桩体变形和桩底沉降时效特性的桩基沉降位移计算模型及其理论解。研究了桩基承载模式及其随荷载的演变规律、对应承载模式条件下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明:软土地层中桩基荷载通过桩周阻抗自上而下传递,桩基承载模式随荷载增大存在摩擦承载模式、摩擦与桩端共同承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系;当桩基处于摩擦承载模式时,桩基沉降位移等于桩体压缩瞬态弹性变形;当桩基承载模式处于摩擦与桩端共同承载状态时,桩基总位移为桩体变形和桩底土体沉降位移的叠加,受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性,且随荷载增大桩端承载效果以及桩基位移的时效性愈加显著。

基于稳定蠕变模型的软土地层桩基位移理论解

基于软土地层稳定蠕变及承压桩桩基沉降位移特性,通过构建桩底土体虚拟柱状结构等效流变模型,建立桩基沉降位移时效特性叠加力学模型及其理论解。研究桩基承载模式及其与桩顶荷载的相关关系、相应承载模式下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明,蠕变地层中的摩擦端承桩受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性且受土体的蠕变特性支配。工程实例分析验证了所建模型和理论方法在蠕变地层的适用性。该黏弹性理论解不仅可用于稳定蠕变地层桩基长时位移预测,并可方便地拓展应用于其他蠕变地层桩基失效问题计算。

基于Poulos弹性理论的被动桩改进算法

传统的Poulos弹性理论仅适合于均质土中土体侧向位移时桩的性状分析,无法考虑土的层状特性。通过引入层状地基中作用一水平集中力的广义Mindlin解和地面作用有竖向荷载时的应力和位移通解,对Poulos方法进行了改进,使之扩展到多层土中,还用于研究堆载条件下的被动桩变形和受力响应。算例分析表明,改进弹性理论要比Poulos方法更为严密、合理,提高了计算精度,应用范围也更广。

板材自由表面受法向集中力时的理论解

基于三维轴对称弹性理论,利用镜像点方法,给出了无限板表面受法向集中力作用的显式理论解.该解可用作格林函数,来求解分布力的问题.由于板的两个表面的反复映射,载荷点的镜像点有无穷多个.严密解是以固定在各镜像点的局部坐标系下的位移函数的和的形式给出的.但只需考虑前几个镜像点,就可获得足够精确的解.关于各镜像点的位移函数,是以递推形式给出的,易于计算机编程.

夹层梁的弹性解研究

采用弹性解法对夹层梁进行分析 ,并得到一个弹性解。在分析过程中 ,夹层梁分为上面层、中间夹层、下面层三部分。面层用 Euler- Bernoulli梁理论来分析 ,中间夹层用经典弹性力学来分析。按弹性理论导出了既满足控制方程又同时满足全部边界条件、层间应力和位移的弹性解 。

基于Mindlin解的搅拌桩施工挤土效应预测分析——上海某近地铁区间隧道工程案例分析

水泥土搅拌桩是地基处理的常用方法。在大直径钻孔灌注桩成孔施工时,为了防止坍孔,以确保邻近地层稳定,经常采用三轴水泥土搅拌桩对钻孔桩周围地层进行加固处理。但三轴水泥土搅拌桩沉桩施工因为其高压注浆和快速钻进原因,会对邻近土层产生挤压作用,这种挤压作用将导致邻近土体的位移。为此,需要根据邻近地铁区间隧道的运营维护要求,适当控制搅拌桩的注浆压力和沉桩速度,将搅拌桩的挤土不利影响降至最低程度。本文基于Mindlin理论,采用理论解析的方法,就三轴水泥土搅拌桩施工对邻近土体及邻近隧道的影响进行了公式推导和计算分析,并将计算结果和试验监测结果进行了对比。本案例表明,采用理论解析方法来预测搅拌桩的挤土效应具有快速方便的特点,在搅拌桩施工参数选择决策中,不失为一种有益的方法。

基于非极限土压力的基坑开挖引起隧道变形的计算方法

由于基坑开挖引起邻近隧道变形,继而影响地铁在隧道中的安全运行,因此如何准确预测邻近隧道变形是个值得研究的问题。根据非极限土压力计算方法,计算基坑开挖卸荷坑壁上的土压力,利用Mindlin求解公式,获得基坑开挖阶段旁侧隧道上的附加荷载,将隧道结构看作Winkler地基梁上的Euler梁,建立弹性地基梁微分方程,给出隧道水平位移变形的解析方法。基于该方法分析了基坑开挖引起邻近隧道的水平位移。研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,隧道水平位移相应增加;考虑非极限土压力计算得到的隧道水平位移结果与实测值较为接近,误差总体保持在20%以内;相较于传统隧道水平位移求解方法,笔者方法更加符合实际。

地震孕育体源流变模型(一)——位移场

为了研究地震孕育过程 ,在弹性包体理论的基础上建立了流变介质的体源包体模型理论 .本文基于弹性包体模型的位移场的解析解 ,运用流变力学理论中的对应原理 ,导出流变体介质中 ,包体在任意一点的

群桩相互作用的近似三维弹性分析方法的建立

群桩已不再具有圆形单桩的轴对称性,因此群桩的承载特性及群桩效应不仅受桩间距的影响,而且受群桩布置方式的影响。为分析这些因素,基于Mindlin位移解,通过将桩沿桩表面进行三维剖分,建立了能够考虑群桩之间相互作用的三维分析方法,同时该方法还能够考虑长短桩、不等直径桩之间以及有无刚性承台下的群桩相互作用。与现有的方法相比,该方法能够取得较好的结果,即使群桩之间被夸大的效应减小了,桩顶荷载的分布更趋于实际工况。另外,还得到一个有益的结论:群桩中的桩身摩阻力沿桩身横截面是非均匀分布的,位于群桩内侧的桩身摩阻力小于外侧的桩身摩阻力。

任意厚度压电层合闭口柱壳的精确解

从三维弹性理论和压电学理论出发,通过假设边界函数,导出压电层合闭口柱壳的状态方程,并运用状态转移矩阵方法给出满足两端和内、外表面所有任意边界条件的精确解析解。此解计及了正交异性压电弹性体的所有弹性常数和压电学常数,满足层合壳所有基本方程和层间连续条件,适合任意厚跨比。

横向荷载作用下深基坑侧壁的水平位移计算

利用对称性,将1/4无限体受水平集中力p作用的解化为半无限体受水平集中力2p作用,采用半无限空间内水平集中力作用下的Mindlin解,推导出局部均布水平力作用下基坑侧壁的水平位移解析解。与用Boussinesq解简化计算得到的水平位移进行比较,结果表明两种方法所计算的水平位移结果在远离地面部分是接近。但邻近地面部分,采用本文考虑深度影响的Mindlin解计算结果比采用Boussinesq解简化方法的计算结果要大,但其刚度应折减1/3的结果极其接近,从理论上说明土弹簧模型是正确的。

地下通道开挖引起临近地铁隧道回弹位移分析

临近地铁隧道建造地下通道,需预先评价地下通道开挖对地铁运营安全的影响。结合地下通道工程,针对通道B段垂直正交近距上跨地铁区间隧道等条件,采用Boussinesq解和Mindlin解计算通道开挖卸载产生的附加应力,分层总和法计算地铁隧道产生的回弹位移。结果表明,Boussinesq解和Mindlin解两者计算结果相差不大,Boussinesq解更偏于安全;Boussinesq解和Mindlin解两者计算的地铁隧道底部(轨底)回弹位移均小于1 mm,地铁隧道顶部最大回弹位移分别为6.2 mm、5.3 mm,均满足城市轨道交通线路轨道竖向变形、相对变形曲率、隧道结构绝对沉降量等要求,为地下通道施工的超前控制提供了依据。

弹性力学体系计算机化问题探讨

一、弹性力学课程和新的计算技术弹性力学是固体力学专业中比较“繁”的一门课程。尽管弹性理论的基本微分方程式都有了,但是,直接利用它们所能求解的问题是寥寥无几的。弹性力学的课程不得不花很大的篇幅,又是应力法,又是位移法来简化它们的求解;

扩大头抗拔锚杆承载特性理论分析与数值模拟

本文为得到计算扩大头锚杆承载力的方法,理论推导了最大抗拔力计算公式,并比对了实验数据。为了进一步研究扩大头抗拔锚杆的抗拔承载力和锚固机理,建立扩大头锚杆模型并进行有限元模拟计算,得到应力沿锚杆分布规律,发现其向下在扩大头和杆身交界处急剧减小,这说明扩大头在锚杆抗拔过程中发挥主要作用。在此基础上对不同长度和直径的扩大头模型进行模拟计算,发现抗拔承载力大小主要由其扩大头直径决定。

立方准晶材料平面轴对称问题研究

为了分析立方准晶材料轴对称问题的应力和变形情况,首先从立方准晶材料的基本方程出发,获得声子场和相位子场的位移平衡方程,通过求解微分方程获得立方准晶材料平面轴对称位移的通解,再利用本构关系,获得立方准晶材料内的应力分布,最后利用通解和界面连续的边界条件,获得准晶材料圆筒置入无限大弹性体内的位移和应力状态,从而获得准晶材料对结构的影响:相同弹性常数情况下,准晶材料的刚度有所降低,抵抗变形能力变弱。

柔性承台下复合地基应力和沉降计算研究

柔性承台下复合地基的受力性状与刚性承台下复合地基有很大差别,常用的复合地基应力和沉降计算理论均基于刚性承台下复合地基,使计算值与实际值相差较大。利用Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性承台下复合地基的附加应力,可以得到与实际较符合的应力分布。利用Vesic小孔扩张理论计算桩体刺入柔性承台的量,并对分层总和法求得的沉降进行修正,可以得到与实测接近的沉降计算值。

有限元计算中土的变形模量取值探讨

为修正均匀介质的弹性理论计算变形模量的误差,使用ANSYS软件建立两种有限元计算模型,一种模型为完全均质地基模型,即与Boussinesq、Mindlin弹性理论相吻合的计算模型,另一种为荷载作用在刚性压板上的浅、深层平板载荷试验模型。然后根据具体算例进行对比分析,探讨有限元计算中土的变形模量取值。分析结果认为:在有限元或以弹性理论为基础的地基变形计算中,以浅层平板载荷试验计算得出的变形模量值,应再乘以1.079~1.157的系数计算土的变形模量;以深层平板载荷试验计算得出的变形模量值,应再乘以1.389~1.409的系数计算土的变形模量。

复杂地基中桩基承载机理计算研究

对复杂地基中单桩承载性能进行进一步的分析探讨,分析比较了目前应用于桩基分析计算中的各种弹性理论法的适用性及局限性,建立了一套更接近实际的桩土体系模型,提出了一种新的计算分析复杂地基模型的桩基础计算分析方法——广义弹性理论法,与传递函数法、线性变形层模型、镜象法相结合,利用改进的Mindlin解,对复杂地基中桩基承载性能进行了计算研究。利用优化反分析方法所编制的正、反分析计算程序,不仅可计算复杂地基中桩身各点的荷载-沉降关系曲线,而且可以利用静载试验所得的荷载-沉降关系曲线,反演分析桩周和桩端土的力学参数值,用于指导同类型桩基工程的设计和施工。对大量的工程实例进行了分析计算,并与静载试验进行对比验证,得到了较为令人满意的结果。