基于Geddes公式计算新型带肋预应力管桩的沉降

在Geddes应力公式的基础上,对新型带肋预应力管桩的环状凸肋产生的影响做了假设:环状凸肋的受力可等效为对其下部土的挤密作用,即产生附加应力;为了方便计算,把该种附加应力简化沿环状凸肋两倍下部长度矩形分布的桩侧摩阻力,并推导出了适合新型带肋预应力管桩单桩沉降的计算公式;然后用Matlab软件进行编程计算。计算结果与现场试验结果相近,可做为工程估算。

层削法测试金属板材残余应力的计算公式

根据材料力学中矩形截面梁的挠度变形方程,推导了一种新的层削法测试矩形截面长条试样残余应力的计算公式,用此公式计算了厚度为165 mm的7050-T7451铝合金轧制板材的残余应力,将该公式计算的残余应力与现有标准公式计算的残余应力进行了比较。结果表明:当铣削层数不超过9时,采用该公式计算的残余应力与现有标准公式计算结果的相对误差不超过6%,说明该公式准确,可以用于计算金属板材残余应力。

地基附加应力和桩基沉降计算的修正Geddes应力解

Geddes应力解计算桩周土沉降是工程中常用的计算方法,其假设端阻力为桩端集中力,侧摩阻力沿桩身轴线线分布。此假设下计算得到的附加应力不能反映截面几何形状和大小的影响,存在一定的误差。为了更精确地计算桩附加应力与沉降,得到可以反映截面几何形状和大小的计算方法,在Geddes应力解的基础上,假设端阻力在桩端均匀分布,侧阻力为桩侧表面均布力和线性力的综合。采用2重积分的思想,推导出了圆形桩端阻力和桩侧摩阻力在桩周土产生的附加应力系数的计算公式,称为修正的Geddes应力解。通过对Geddes应力解和修正Geddes应力解的对比计算表明:随着桩径的增大,Geddes应力解计算误差随之增大。桩径从0.2 m到3 m,Geddes应力解估算端阻力、均匀分布侧摩阻力、线性增长的侧摩阻力产生沉降的误差分别为小于20%、140%和40%。综合端阻力与侧阻力结果,Geddes应力解计算沉降结果偏大。将2种计算方法的计算结果与3维有限元ABAQUS计算结果进行了对比,结果表明修正的计算方法更接近于模拟结果。因此工程中使用修正Geddes应力解计算桩基沉降更合理。

现浇X形桩产生地基附加应力的修正Geddes应力解

现浇X形混凝土桩(X形桩)作为新型的异形截面桩,其侧摩阻力和端阻力对桩周土体产生的附加应力的计算方法尚未得到系统的研究。传统的Geddes解以圣维南原理作为模型假设的依据,忽略桩截面半径和截面形状对计算结果的影响,误差较大。在Geddes应力解的基础上,对附加应力计算过程引入二重积分,推导得出修正的Geddes应力解。通过2种计算方法对X形桩附加应力进行对比分析,结果表明:桩径越大,异形特性越突出,Geddes应力解的误差越大。用修正Geddes应力解分析X形桩侧摩阻力和端阻力产生的附加应力,可知X形桩对下卧层土体产生的附加应力是等截面面积的圆形桩的1/3左右,而端阻力产生的下卧层的附加应力是等截面面积的圆形桩的1～2倍。在1.05倍桩长以下的大部分下卧层区域内,凹弧段侧摩阻力产生的附加应力大于凸出段。随着凸出段与凹弧段侧摩阻力比值的增大,凹弧段侧摩阻产生附加应力系数逐渐减小,凸出段侧摩阻产生的附加应力系数逐渐增大,但两者之和始终小于圆形桩。对于端阻力,X形桩凹弧区产生的附加应力是凸出区的1～3倍。通过对单桩桩顶沉降对比计算,表明修正Geddes应力解与Geddes应力解相比,更适合解决X形桩地基附加应力和沉降问题。

基于 Geddes 公式计算单桩沉降的统一方法

以Ｇｅｄｄｅｓ关于桩周土中附加应力解公式为基础，改进了文献［１］和［２］的计算方法，扩大了Ｇｅｄｄｅｓ法的适用范围，提高了单桩沉降量的计算精度。

预应力混凝土箱梁爆炸损伤评估及公式拟合

对预应力混凝土箱梁进行爆炸损伤评估研究。首先,对矩形梁进行爆炸数值分析,结合现场试验结果验证了爆炸数值模型的准确性、可靠性。其次,基于箱梁剩余承载力,建立了箱梁爆后损伤评估准则。通过对预应力混凝土箱梁在不同爆炸工况下的爆后剩余承载力计算,建立箱梁各损伤程度下P-I(超压-冲量)曲线。研究发现,混凝土强度对箱梁超压和冲量临界值影响较大,钢筋屈服强度对超压和冲量临界值影响较小。随着结构损伤等级的增大,各参数对箱梁P-I曲线的影响幅度各不相同。最后,对不同混凝土强度箱梁中各损伤等级P-I曲线进行公式拟合,并对拟合参数β进行分析。

基于Geddes解的取土器贯入引起的土体附加应力分析

为了研究取土器贯入引起的土体扰动及附加应力分布特性,基于Geddes应力解,分别得到取土器管内任意一点处土样由于端阻力及侧壁摩阻力引起的竖向附加应力解,并通过数值方法对两者引起的管内土体附加竖向应力分布特性及取土器参数对其影响进行分析。计算结果表明:在取土器贯入过程中,端阻力的作用会引起土体产生一个由压应力转变为拉应力的过程,且其拉压应力不随取土器直径、贯入深度的变化而变化;增大取土器的直径能有效减少端阻力及侧壁摩阻力引起的轴线处土体的附加应力,考虑两者的共同作用,大直径取土器能较明显地提高取土样的质量。

平面内弯矩作用下T形圆管相贯节点热点应力分布

本文针对平面内弯矩作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究.利用径向拉伸法建立了T形圆管相贯节点的有限元网格模型,对热点应力分析结果的可靠性进行了网格密度分析和试验对比分析,提出了满足计算精度要求的基本密度网格.通过无量纲几何参数分析归纳了热点应力沿相贯线的环向分布规律及几何参数影响规律,发现了冠点波峰分裂现象及分裂过程中波峰曲线的三种变化形态,在此基础上提出了采用以π为周期的系数来修正冠点曲线形状的波形修正方法及分布曲线参数公式.与伦敦大学学院(University College London,UCL)两位学者的公式和试验数据进行对比分析,结果表明本文公式具有更简洁的表达形式和更高的精度.

Geddes应力解求解沉降模型误差探讨

Geddes应力解最初是为了求解匀质地基中刚性单桩应力分布而提出的,而现实中土层常常是成层的,桩也是可压缩的(尤其是超长桩和复合地基中的桩体),因此,用Geddes解计算沉降具有与生俱来的模型误差。本文分析了Geddes应力解求解沉降的模型误差,指出位移协调法不能确定侧阻分布。

基于Geddes应力解的桩筏基础沉降计算

桩基础沉降计算理论在国内应用较多的是Geddes应力法,目前在应用Geddes解计算桩基础沉降时,一般不考虑筏板刚度的影响,假定所有桩均分上部荷载,理论上存在缺陷。为了使桩筏基础的沉降计算更加合理,本文将薄板理论与Geddes解结合在一起,提出分析桩筏基础的新方法。该方法采用Kirchhoff薄板理论模拟基础底板,土被当成各向同性弹性半空间体,桩与桩之间以及桩土之间的相互作用通过Geddes解实现,采用有限单元法计算出每根桩分担的荷载,据此桩顶荷载,根据Geddes解计算桩基沉降。本方法解决了桩基沉降计算理论上的不足,使计算原理和计算结果更加合理。同时,在有限元计算中,采用对角阵近似代替群桩的满秩刚度矩阵,使计算时间大大缩短,能够分析较大规模的桩筏基础。

大体积混凝土墙体温度应力的半解析法

为了控制大体积混凝土墙体在浇筑后产生的温度应力,确保结构的功能性和耐久性不会受到影响,利用在ABAQUS中自开发的数值模型,通过与试验数据对比确保模型计算的准确性后,对大体积混凝土墙体展开了参数分析,分析内容包括墙体长高比、墙体厚度、温度差、地基刚度和徐变,并根据分析数据给出了墙体温度应力的半解析计算公式。结果表明:墙体温度应力与徐变呈负相关关系,与墙体的尺寸和温度差呈正相关关系,且墙体越长,温度应力增加的速度就越慢;半解析公式计算结果的平均误差不超过6%,可为工程设计提供指导。

带预应力UHPC华夫桥面板抗弯性能试验研究

为研究钢纤维类型、预应力筋等因素对UHPC华夫桥面板力学性能的影响,以北京亦庄文昌桥为背景进行抗弯试验研究。设计制作了4组板肋梁试件,对比分析钢纤维类型(直线型、端钩型)、预应力筋等因素对试件破坏模式、裂缝发展以及抗弯承载力等性能的影响,并基于美国《UHPC华夫板设计指南》,提出考虑预应力筋的华夫桥面板抗弯承载力计算公式。结果表明:底部纵向受拉筋的屈服是试件进入破坏阶段的特征之一,试件最终为适筋梁受弯破坏;设置预应力筋能一定程度提升试件的强度和延性,并能有效增加初裂缝附近UHPC的应变;设置预应力筋能明显改善试件的耐久性,而且钢纤维为直线型时提升效果比端钩型更显著;提出的抗弯承载力计算值与试验值吻合较好,能准确计算UHPC华夫桥面板的抗弯承载力。

基于Mindlin公式考虑桩径影响的应力计算方法

根据Mindlin解所得的Geddes应力公式将桩端阻力、桩侧阻力简化为集中力。对于长径比较小的短桩,按其计算结果导致近桩端平面以下的应力集中,此时计算竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。按Geddes应力公式计算时小桩距群桩带来的问题较小;用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降将使计算深度范围内的应力大大超过土的强度,使土进入塑性状态,导致计算失真。推荐的应力计算方法考虑了桩径的影响,用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降取得了良好的效果。

基于船体变形数值仿真的FPSO管道应力分析

为区别于传统经验公式计算管道应力的方法,采用有限元方法计算浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)船体变形,提取具体管道支架的位移值,并利用CAESARⅡ软件进行管道应力计算。有限元预报得到的管道应力更加准确,而经验公式得到偏保守的结果。建议在对FPSO管道进行初步设计时可采用经验公式方法,在进行详细设计和局部管道应力校核时可采用数值仿真方法。

径向开孔空心轴的扭转应力计算和结构改进

从满足工程应用实际需求出发,依据材料力学基本理论,推导出了开有多个径向孔的空心轴的极惯性矩和扭转应力的近似计算公式,利用推导公式进行了不同开孔方式下空心轴的扭转应力计算,确定了空心轴段径向开孔结构的改进方案,完成了工程应用中某驱动转轴断轴问题的技术改造。然后再利用ANSYS软件进行了模拟计算验算,ANSYS计算结果与近似公式计算结果偏差小于10%。近似计算公式对工程应用中径向开孔空心轴的扭转应力的近似计算和便捷设计校核具有参考意义。

基于模型履带板的斜坡最大剪应力计算模型构建与验证

在山地斜坡路面工况下,履带拖拉机行走系对土壤施加的最大剪应力是拖拉机高效行驶的动力基础,由于经典的库伦公式未考虑履带剪切速率、斜坡角度、土壤含水率等实际因素的影响,不能直接应用于履带拖拉机在斜坡路面工况下的行驶力学计算。针对该问题,在不同土壤含水率条件下进行了直剪试验,得到土壤抗剪强度参数随含水率变化的数学模型。采用二次旋转正交组合试验,探究了履带板在不同剪切速率及斜坡角度下对土壤最大剪应力的影响规律,并对经典库伦公式进行修正。验证试验表明,在不同土壤含水率、剪切速率和斜坡角度条件下,最大剪应力试验值与理论值之间的相对误差均<5%,表明修正后的库伦公式可准确反映各因素对最大剪应力的影响,可为履带拖拉机在斜坡路面工况下的行驶力学计算、性能分析提供理论依据。

支管轴力作用下T形圆管节点热点应力分布研究

对支管轴力作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分布曲线方程。利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果与试验结果对比表明基本网格密度满足计算精度要求。分析了T形圆钢管相贯节点在支管轴力作用下的热点应力沿相贯线的分布规律,考查了四个无量纲几何参数对应力分布曲线形状的影响,在此基础上拟合并确定了基于三角正弦函数的曲线修订公式。经与UCL公式和试验数据的对比统计分析,表明该曲线修订公式具有更高的精度。

考虑中间主应力的太沙基地基极限承载力公式

利用双剪强度理论,考虑中间主应力影响的特点,导出太沙基地基极限承载力公式。计算表明,当考虑中间主应力影响时,地基极限承载力将提高。

平面应变条件下M-C材料屈服时的中主应力公式

基于Mohr-Coulomb准则,通过引入罗德角参数及Mohr-Coulomb准则平面应变等效广义Mises准则,推导了平面应变条件下材料屈服时的中主应力公式,并给出其与基于SMP准则(Spatial Mobiliaztion Piane)的平面应变中主应力公式之间的关系式。对平面应变条件下的条形地基进行了有限元数值模拟,计算结果验证了所推导的平面应变条件下M-C材料屈服时的中主应力公式的正确性,其公式为岩土体的强度和变形分析、中主应力的强度效应的进一步研究,以及Mohr-Coulomb准则的修正提供了有力的基础。

不同应力路径下的邓肯–张模型模量公式

实际工程中,土体可能处于轴向卸载、侧向加载、侧向卸载应力路径下,而邓肯–张模型是在轴向加载条件下得到的,这限制了它的适用范围。本文模拟邓肯—张模型思路推导了不同应力路径下的切线模量公式,从而使模量公式系列化,扩大了邓肯–张模型适用范围;根据不同应力路径试验的结果,发现公式推导中使用的假设可以得到验证。