Mindlin位移解推求锚固段侧阻力分布方法中的奇异性问题

基于弹性半无限空间的Mindlin位移解推求锚固段侧阻力分布,是一种力图以数理力学理论模型严格推导的研究思路,但不同解法间结论相异,与工程实际也相差较大。针对其原因,通过建立普适的求解侧阻力的积分方程进行理论分析。发现Mindlin位移解所具有的数学奇异性影响突出,在积分方程的数值求解中不能直接消除,虽以设置带取值任意性的最小微间距或以在锚固体横截圆面上积分的荷载转换方法可加以避免,却难以实现严格数理力学推导的初衷。而解析手段因引入了3个简化假设,虽数学求解上克服了奇异性困难,但使力学模型发生了失真,推导的结果仅属于特定定解条件下的数学表象。针对理论上以剪应力互等定律推断出锚固段始端侧阻力应为0,与工程实际间的矛盾,提出锚固段始端角点的应力可以是非对称的,以传统的剪应力互等定律来推断该局部区域的应力状况不尽合理。

基于Mindlin位移解的超大群桩基础沉降计算

针对18根和64根超长大直径群桩基础,采用Mindlin位移解,假定桩端阻力为集中力和桩侧摩擦阻力呈向下线性增加分布形式后,推导出沉降计算公式.在苏通长江公路大桥主桥索塔群桩基础离心试验的模型地基条件下,按照变形比法来确定压缩土层的计算深度,对这两类超长大直径群桩进行沉降量计算.研究结果表明,与离心模型试验沉降值相比,两类群桩理论计算沉降值均偏低,18根群桩基础沉降理论计算值偏低16.8%,而64根群桩基础偏低39.9%.可见,用基于Mindlin位移解对超长大直径群桩基础进行沉降计算时,理论值偏低,同时也表明群桩效应对桩数较多的群桩沉降计算影响较大.

Mindlin位移解下大直径桩基有效桩长的优化计算方法

大直径灌注桩存在有效桩长,其计算公式与所假设的桩侧阻力分布形式有关,针对不同的桩侧阻力分布形式,有效桩长的计算结果往往差别较大.基于Mindlin位移解的基本原理和考虑桩径的影响,确定桩侧摩阻力呈抛物线形分布时所得的有效桩长优化计算方法,并根据计算结果对其影响因素进行分析;最后,结合工程实例对推导公式进行验证.结果表明:土体泊松比和桩径变化均对有效桩长造成影响,而桩径对有效桩长的影响更显著.桩径一定时,土体泊松比对有效桩长的影响随着E/G的增大而减弱,土体泊松比一定时,桩径对有效桩长的影响随着E/G的增大而加强.因此,该假设下考虑桩径影响而优化的有效桩长计算结果更接近于工程实际,合理可行.

基于Mindlin位移解的群桩沉降计算

利用Mindlin位移解 ,推导了不同形式 (矩形、正三角形、倒三角形、正梯形、倒梯形等 )的桩侧摩阻力在地基土中引起的位移公式 ;对不同桩长、桩距、桩侧摩阻力的群桩沉降提供一种计算方法。实例分析表明 。

Mindlin位移解在桩基沉降计算中的应用

本文简要介绍了以均匀半空间Ｍｉｎｄｌｉｎ位移解为基础的弹性有限元桩基础沉降计算方法。该方法考虑了桩与桩，桩与土，土与土之间的相互作用，能够计算荷重不均，布桩不均，桩径不同，桩长不同等复杂基础形成的沉降问题。并用了一个工程实例进行说明，计算结果与实测值较为吻合。

基于Mindlin位移解的群桩沉降计算

本文利用 Mindlin位移解 ,推导了不同形式的桩侧摩阻力在地基土中引起的位移公式 ,对不同桩长、桩距、桩侧摩阻力的群桩沉降提供一种计算方法 ;实例分析表明 ,计算结果较

基于Mindlin解的自锚试桩Q-s曲线研究

文章在Mindlin应力解基础上结合分层总和法,于变形计算中引入地基修正变形模量,考虑地基土体的非线性变形,推导了计算自锚试桩上、下段桩加载在地基中引起变形的公式。采用该方法对自锚试桩室内试验分析,结果表明:采用未修正变形模量计算得到,变形量仅能反映荷载低于承载力特征值阶段的Q-s曲线变化规律,修正变形模量后的变形量能较好地反映试桩加载至塑性破坏阶段的Q-s曲线变化规律,可为自锚试桩Q-s曲线向传统抗压桩Q-s曲线的转换提供新途径。

基于Mindlin位移解考虑桩径影响的桩基沉降计算

为弥补桩基沉降计算的Mindlin-Geddes法忽略桩径影响的不足,基于Mindlin位移解,按照Geddes应力解的假设,推导了在考虑桩径的影响下竖向承载桩基础沉降计算的解析表达式.将圆周分为若干等分,实现了解析表达式的数值积分解,可适用于等直径单桩、扩底桩和大桩距、布桩不规则或桩长不一样的群桩基础沉降的求解.算例结果表明,该方法对实际工程问题的计算精度是可靠的.

基于Mindlin解的土压力位移计算模型

以不同土压力状态与静止土压力状态时的压力差值计算分布力,基于Mindlin应变解建立了任意土压力变化下的土体侧向位移计算模型,计算得到土体达到主动极限状态下土体位移和达到被动极限状态下的土体位移。通过编制的程序研究了不同计算参数对土体达到主(被)动极限状态下土体位移的影响规律,包括土的内摩擦角、黏聚力、计算深度、计算宽度等,研究了土体主动极限位移和达到被动极限位移相关性规律。通过模型试验的实测资料验证了土压力位移计算模型的有效性和合理性。利用计算模型可以得到不同位移限值要求下的侧向土压力,从而为不同工程中土压力的合理取值提供了理论依据。

Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用

在我国华南、东南及华北沿海地区隧道工程中,隧道围岩常为“上软下硬”的复合地层,即洞身上部是软弱的土层、下部为强度很高的硬岩地层,在该类地层中进行盾构施工引起的地面沉降问题目前还鲜见研究报道。针对此现状,延续采用Mindlin解求解地表沉降的思路,为了克服扩展Mindlin解面对非均匀地层时的局限性,引入层面状态向量,利用积分变换和矩阵推导解决了位移与应力在不同层面之间的传递问题,建立了适用于复合地层的扩展Mindlin解。对比了Mindlin解及扩展Mindlin解对复合地层中盾构隧道地表沉降问题的适应性,并与背景工程监测数据对比。推导过程表明,运用Mindlin解或扩展Mindlin解来求解地表沉降都面临困境,需要进行一定的简化。而工程监测数据则表明,采用Mindlin解计算结果偏大,可作为工程设计的参考;扩展Mindlin解计算地表沉降的方法有一定的准确性。

层状异性蠕变地层桩基沉降位移的理论解

考虑软土地层层状异性及流变特性,采用虚拟柱状结构等效流变模型,建立了桩基不同荷载条件和承载模式下沉降位移的理论解。研究了不同荷载等级条件下桩基沉降位移的空间分布特征及其时效特性。结果显示,软土地层中桩基承载模式随荷载增大呈动态演化。当桩基处于摩擦承载模式时,桩基沉降位移为桩体压缩瞬态弹性变形;当桩侧阻抗无法平衡桩顶荷载时,桩基承载模式转化为摩擦与桩端共同承载模式,桩基总位移为桩体变形和桩底土体沉降位移的叠加。同时,对于桩端承载状态,由于土体的流变特性,桩基总位移呈现显著的时效特性。随荷载增大,桩端位移的时效性更趋显著。

基于Mindlin解的发震断层附近地震地表永久位移估计

发震断层地震地表破裂的研究为水坝等工程提供了理论基础和依据,对防震减灾具有十分重要的工程意义和理论价值。本文联系Mindlin解析式的原理与地震地表破裂的机理,将Mindlin解应用到地震地表破裂永久位移的估计中,并结合地震危险性分析方法、中国第四代地震区划图的潜在震源区参数及断层模型,提出了一个发震断层附近永久位移的估计方法。以大岗山水电站工程为例,结合研究区域的地震危险性分析及距离场点最近的活动断层-磨西断裂的地震地质资料和地震活动性资料,对断层有限范围内的地表永久位移场进行了数值模拟,其计算结果显示的规律性与实际工程基本一致。

类矩形盾构隧道开挖引发土体沉降解析解研究

类矩形盾构隧道施工可能会导致明显的土体沉降,并进一步影响周围既有建筑物的安全。基于Verruijt解和积分法推导得到类矩形盾构隧道开挖作用下的土体响应解析解,并充分考虑土体等量径向收缩、类矩形隧道竖向、水平向以及旋转位移4个变形分量的影响,以全面描述复杂施工或地层情况下类矩形盾构开挖引发的土体位移模式。利用实际工程实测数据验证解析解的有效性,并通过参数分析研究各个变形参数对地表土体沉降的影响。研究结果表明,解析理论计算结果与实测数据较为吻合,可较好地评估类矩形盾构引发的土体沉降,类矩形隧道的水平位移和旋转位移会使地表沉降呈现非对称形态,并会使最大地表沉降增大。

2022年青海杂多Ms5.9地震震源机制中心解及位移场和应变场特征分析

通过建立目标函数和Levenber-Marquardt迭代等数学方法求出杂多地震的多个震源机制解的中心解,并用Wells和Coppersmith的统计公式估算出断层面大小和滑动量,进一步计算出主震所产生的同震位移场及应变场。结果表明:(1)推断节面II(走向342.12°,倾角70.62°,滑动角是-175.99°)是本次地震的主断层面。(2)在水平位移场方面,震中东北物质向震中涌入,西北、东南物质向外涌出;在垂直位移场方面,震中东北部为沉降,东南部为隆升。综合分析认为,水平位移大于垂直位移,判断此次地震为走滑型。(3)体应变在震中东北侧呈现压缩,在震中西北、东南两侧呈现伸张,北向应变、东向应变、北东向应变在震中均呈现八花瓣样式分布。(4)体应变形态与面应变分布大体相同,表现在面应变继承体应变。本研究可为地震对周围的影响,地震发生原因提供分析依据。

基于Mindlin解的拉力分散型锚杆锚固段应力分布规律研究

依据Mindlin解,针对拉力集中型和拉力分散型锚杆,分别推求其锚固段的剪应力和轴向应力的分布规律。通过实例分析,得出拉力集中型和分散型锚杆锚固段应力分布的特点。讨论了相关力学参数对拉力分散型锚杆锚固段应力分布的影响,结果表明,相对弹性模量、预应力和锚固体直径对锚固段的应力分布影响较大,而岩体内摩擦角和泊松比的影响很小。

基于Mindlin解和最小势能原理的群桩位移计算

根据Mindlin基本位移解提出了一个群桩中的单桩的位移函数关系式,运用变分理论和最小势能原理,结合Randolph的单桩位移解法中的桩周土体剪应力和位移关系,桩端土与桩端沉降关系进行推导,得到了群桩中单桩的荷载位移关系,并以实例与他人结果进行对比.对比结果表明:本文提出的方法计算得到的结果与用其他方法得到的结果一致.

基于Mindlin解的柔性桩临界桩长计算

依据Mindlin位移解和位移协调条件,本文推导了柔性桩桩周摩阻力分布公式和轴力变化公式,获得的公式与能反应实际摩阻力分布的特征。在此基础上,推导了柔性桩临界桩长的计算公式,并与有限元方法的计算结果做了比较。比较显示,本文提出的柔性桩临界桩长计算方法结果合理,操作简单,便于工程应用。

基于Mindlin问题位移解的锚杆锚固体刚度分析

基于Mindlin问题的位移解,推导得到了锚杆锚固体的刚度理论下限解,通过对比现行锚杆相关规范的刚度公式,综合分析了刚度的影响因素及其影响程度,得到有意义结论,以期有助于锚杆的工程实践及应用。

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。

基于神经网络的波动方程行波法求解方法

引言 行波法是一种波动方程的常见解法,基本思想是将波动方程转化为沿X轴两个方向传播的两个函数。鉴于人工神经网络可以建立输入、输出关系进行函数预测,本文提出一种基于神经网络的求行波函数的方法。利用波动方程的初始位移和速度条件生成数据集,根据行波法展开的格式构造人工神经网络预测模型。训练完成后的神经网络具有和函数一样的功能,在波动数值模拟中可以作为波动方程的数值解。经验证,该方法计算规模小,处理速度快,精度较高。