压力公式的修正及其在波浪荷载计算中的应用

计入前进速度流动与非定常流动之间的干扰，修正了切片法中计算压力的公式，从而建立了计算波浪荷载的方法，开发了相应的计算机程序。计算实例同国内外有关资料的比较表明结果吻合良好。

横观各向同性土体二维固结孔压影响范围分析

在先假定孔压分布边界条件为一待定常数的基础上,求解了条形荷载作用下二维横观各向同性固结微分方程,得出了孔压为平面坐标和时间函数的表达式,再通过假定该待定常数为一系列具体数值时得出的固结解的结果,用反分析的方法得出孔压沿水平向消散为零的范围。得到的结论对工程实践和进一步的理论分析都具有一定的意义。

半无限弹性体内作用竖向矩形和条形均布荷载时的应力计算公式

传统土力学处理岩土工程问题时,经常采用弹性力学方法分析土中应力分布。土中应力通常依据较为简单的Boussinesq解计算,该解答假定荷载作用于土体表面;但是,建筑物基础一般都埋置在地表以下一定深度,此时,应依据Mindlin解计算应力分布。在半无限弹性体内作用竖向矩形和条形均布荷载时的应力分布对计算基础沉降以及分析基坑尺寸对稳定性和变形的影响均有重要意义,在其他岩土工程问题中也有诸多应用。尽管文献[1-2]给出了相关计算公式,但存在几处错误。基于Mindlin解,通过积分重新推导了在半无限体内部作用竖向矩形均布荷载时应力分布的解析表达式,进一步得到了条形均布荷载作用时应力分布的解析表达式,这2组公式均与文献[1-2]给出的结果存在不同。最后,采用数值积分方法验证了新给出的2组公式的正确性。

文克勒地基板在条形均布荷载作用下的极限承载力

文克勒地基板在条形均布荷载作用下,荷载区域中部板内弯矩最先达到屈服弯矩Ms,板底出现裂缝。当不计板体的残余弯曲强度时,裂缝由下而上贯穿板体,地基板失去承载能力。当考虑板体的残余弯曲强度时,裂缝处的弯矩下降为M0,在距离荷载中心tm的地方,出现第二极限弯矩Mm;当Mm达到屈服弯矩Ms时,地基板表面出现新的裂缝,板体失去承载能力。当不计板体的横向差异时,条形均布荷载作用下的文克勒地基板可简化为弹性地基梁模型进行求解。现借助弹性地基梁模型,推导了集中荷载、条形均布荷载作用下地基板(梁)的弹性解和极限承载力的解,丰富了水泥混凝土地坪、堆场和路面等铺面结构设计的理论,研究成果已在《钢锭铣削型钢纤维混凝土应用技术规程》中应用。

基于非均布荷载的柔性基层沥青路面纵向开裂分析

为研究柔性基层沥青路面纵向裂缝的产生机理和发展规律,实测了子午线货车轮胎在不同轴重和胎压下的接地印迹与应力。借助实测的子午线轮胎接地面积和简化的非均布轮载应力,建立了轮胎-路面非均布条形荷载力学计算模型,对不同沥青层厚度的柔性基层沥青路面结构进行了三维有限元分析,计算超载和设计轴载工况下2种路面结构最大拉应力和最大剪应力值及其发生位置,并依托级配碎石基层沥青路面足尺试验路进行了加速加载破坏试验,得到了中低温环境下沥青层开裂类型、发生位置和发展变化规律,提出以轮胎胎纹间隙处的最大剪应力作为沥青路面自顶向下开裂的力学指标;基于力学分析指标和足尺试验路疲劳破坏作用次数,构建沥青路面自顶向下疲劳开裂预估模型。研究结果表明:柔性基层沥青路面最大拉应力远离轮迹带,其应力值远小于沥青混合料的容许拉应力,对沥青层自顶向下扩展的纵向开裂无影响;最大剪应力发生在路表或距路表一定深度范围内,轴载越大,最大剪应力越接近路表,水平力越大,最大剪应力越靠近轮底中心;当轮载水平力系数由0增加至0.5时,最大剪应力由轮底边缘移至子午线轮胎第2条凸纹与第3条凸纹间隙处。足尺试验路重轴载加速加载破坏试验时,柔性基层沥青路面最先发生了位于轮底中心、源自路表自顶向下扩展的间断纵向裂缝,随重复轮载作用纵向裂缝逐渐连通,裂缝的扩展方向与轮胎胎纹走向一致,印证了纵向开裂源于轮底轮胎胎纹间隙处的理论分析结果,明晰了柔性基层沥青路面自顶向下开裂的关键破坏源。