低承台桩基础对地表土体振动的影响分析

建立了基于Biot波动方程的三维显式有限元计算方法,分析饱和地基中低承台桩基在简谐荷载作用下,桩基对桩周地表土振动的影响。采用1/3倍频程分析技术评价地表的振动量级,参数计算分四组,分别探讨土骨架的剪切模量、激振频率、承台板埋深比、平面尺寸的影响规律。结果表明:从减小水平向振动来考虑,承台埋深比宜取0.4~0.5,承台板厚宜取较大值;从减小竖直向振动来考虑,承台埋深及承台板厚的取值与土骨架剪切模量有关,建议承台量纲为一的板宽取0.5;桩基在较低频率荷载作用下对地表振动的放大作用要比较高频率荷载作用强。     

海底防沉板-桩复合基础竖向受力变形特性研究

为了研究海底防沉板-桩复合基础在竖向荷载作用下的受力变形特性,以我国南海某200m水深项目为研究对象,将防沉板-桩复合基础简化为防沉板加角桩的形式,利用FLAC3D数值模拟软件建立了防沉板-桩复合基础数值计算模型。研究了海底防沉板-桩复合基础在竖向荷载作用下海床土体、防沉板、桩身的受力变形特性,并对不同竖向荷载作用下海床土体沉降、防沉板弯矩、桩身位移、桩身弯矩进行了对比分析。研究表明:防沉板的正负弯矩最大值分别出现在防沉板中部和防沉板与桩顶端的连接处,荷载越大,对防沉板的影响越大,桩在防沉板-桩复合基础中的作用越大;荷载越大,桩身产生的水平位移越大,其倾斜程度也越大;竖向荷载较小时,桩身同时出现正负弯矩,竖向荷载较大时,桩身只有正弯矩或只有负弯矩;复合基础的破坏容易发生在防沉板与桩身顶端的连接处。研究内容和计算结果可为防沉板-桩复合基础的设计提供合理可靠的理论依据。     

沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体的抗震性能试验研究

沙漠砂蒸压加气混凝土砌块是一种新型墙体建筑材料,本文利用沙漠砂制成的B06级沙漠砂蒸压加气混凝土砌块,以村镇建筑为对象,设计了两片在不同的竖向压应力0.1MPa和0.3MPa作用下的墙体,进行了拟静力试验的研究,分析了墙体在这两种竖向压应力作用下的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性系数以及刚度退化曲线。结果表明:在水平低周反复荷载作用下,墙体的破坏主要以剪切破坏为主,随着压应力的增加,墙体在破坏时的斜裂缝显著增加,且刚度退化更平缓;在竖向压应力为0.3MPa作用下墙体的极限荷载、延性系数大约是0.1MPa作用下的1.71倍和1.16倍。研究结果可为沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体的承载力理论计算提供数据支撑。     

海上风电单桩基础周围非均质土体横向土抗力分布特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了非均质土中海上风电单桩基础数值计算模型,将波浪、洋流、风荷载等效为双向对称循环荷载,分析了同一循环过程中不同埋深处和相同埋深处不同循环过程中桩身内外壁土抗力沿桩环向的变化规律。研究表明:随着循环次数的增加,在淤泥土和粉砂土层分界面处,桩身内壁土抗力沿桩环向呈先增加后减小交替分布;桩身外壁被动土压力减小,而主动土压力增大;泥面处桩身外壁被动土压力变化程度较大,随着埋深的增加,主动土压力变化程度较大;桩身内壁主要承担荷载的位置由两侧转向中部。     

上拔与水平荷载综合作用下某碎石土场地扩底基础地基土体破裂面形态分析

目前我国某碎石土场地输电线路杆塔扩底基础地基土体在经历上拔和水平荷载综合作用下破裂面形态特征是难以确定的.论文基于弹塑性理论,采用有限差分方法对不同基础深宽比、扩展角的组合的25种(通过均匀设计获得)扩底基础在上拔和水平荷载综合作用下的变形破坏进行模拟,获得该25种扩底基础地基土体在上拔和水平荷载综合作用下的破裂面形态.通过破裂面形态的几何分析,建立上拔和水平荷载综合作用下扩底基础地基土体破裂面形态的合理概化数学模型.研究成果可为我国某碎石土场地的输电线路杆塔基础设计提供参考.     

Mindlin解积分的方形荷载竖向应力系数初等解

在求解端阻在土中的应力时通常假定端阻为集中力,使得桩端附近应力突增,与实际应力的误差极大,无法有效考察桩端附近土体的应力分布特征。本文基于Mindlin应力解,利用积分代换和回代,求出方形均布荷载作用下半无限空间内任意一点的竖向应力系数初等解。当荷载深度接近0时,理论上该解退化为Boussinesq解,通过计算可知二者得出的应力系数一致。本文还首次给出了应力系数沿荷载埋深衰减的规律,当荷载埋深与宽度比小于1.0时,衰减很快;当大于1.0时,则衰减较慢,且逼近0.5。对方形端阻应力系数和圆形端阻应力系数进行比较发现,在桩端2倍桩径范围内的应力系数差别仅为约20%,在2倍桩径之外,两种应力系数一致。因此,用方形端阻应力系数替代圆形端阻应力系数产生的误差较小。按照本文的积分方法,还可以求解矩形分布荷载下的应力场和位移场。本初等解也可为研究基坑开挖产生的应力场提供参考。     

倾斜上拔荷载下挤扩支盘桩响应分析

为研究挤扩支盘桩在倾斜上拔荷载下的响应,利用 ABAQUS 对该受荷模式下挤扩支盘单桩进行了数值模拟,得到了5种上拔和水平荷载组合下两盘和三盘挤扩支盘桩盘数在不同盘间距下的荷载-位移曲线及桩身内力和位移的分布规律.数值结果表明:单桩在上拔和水平荷载作用下存在荷载耦合,上拔荷载明显减小了单桩水平刚度,水平荷载减小了单桩竖向刚度,但影响有限;基于数值结果提出复合承载力计算的椭圆公式,本文的对比结果表明:该公式的预测误差小于10%,且预测结果偏于安全;水平荷载的存在导致靠近土体表面首盘的抗拔能力不能充分发挥;建议在水平与上拔荷载比较大的支盘桩中,首盘到土面距离不宜小于8d.     

燃气爆炸作用下蒸压加气混凝土砌体墙的加固性能

为研究燃气爆炸作用下蒸压加气混凝土砌体墙的加固性能，基于有限元软件LS-DYNA，建立了砌体墙简化数值模型，分析了GB 50779-2012 石油化工控制室抗爆设计规范中建议的荷载作用下砌体墙高度和厚度的影响，对比了玄武岩纤维(basalt fiber reinforced plastic, BFRP)布与喷涂式聚脲对蒸压加气混凝土单向砌体墙的加固效果，并以防止砌体墙倒塌为设计目标，给出了加固建议。研究表明，本文中建立的简化数值模型能较好地模拟燃气爆炸作用下蒸压加气混凝土砌体墙的变形和破坏模式，计算结果与试验吻合良好；《规范》建议荷载作用下，未加固砌体墙以弯曲破坏为主，随着墙体高度增加，破坏模式由弯曲破坏向剪切破坏转变；BFRP布条加固可以有效提高墙体抗弯刚度和压拱效应，而聚脲涂层加固对抗弯刚度提高有限但墙体拉拱效应明显，二者均能显著提高墙体抗爆性能；加固墙体均发生弯曲破坏，BFRP布条材料的断裂一般发生在墙体位移最大处，而聚脲涂层材料的断裂发生在跨端边界处。     

龙游石窟1号洞破坏成因及加固对策研究

龙游石窟1号洞和其他4个洞体,开发16a来,在取得了丰硕的社会经济效益和学术成果的同时,洞体在自然力的作用下,出现了严重的破坏。构成石窟的柱、墙和顶板陆续出现裂缝。其原因是构成洞体的泥质砂岩易于风化、易于流变,在干湿交替和温度变化的情况下极易破坏。同时处于浅埋状态的洞室顶板、柱子、墙体强度不足,在自重作用下发生以冲切、剪切、弯曲为主要特征的破坏形式。开发时施加的外部荷载加剧了这种破坏。针对这些破坏形式,加固方案宜采用整体设计分步实施的方案。先柱墙,后顶板。柱墙加固以柱支撑为主要手段,顶板以梁支撑为主要手段。两者相互联系形成一个美观的加固体系。     

单向砌体填充墙激波管试验和动力行为分析

为研究远场爆炸荷载作用下单向砌体填充墙的动力行为及其失效破坏机理，首先，基于研发的压缩空气驱动大截面（3 m×3 m）激波管开展了两面不同厚度单向实心砌体填充墙的面外加载试验，获得了作用在墙体表面的反射超压荷载时程、墙体面外挠度时程及墙体的变形失效模式。其次，建立了激波管精细化有限元模型，提出了砌体墙简化微观有限元建模方法，以及扩展砖块的Riedel-Hiermaier-Thoma材料模型和接缝的内聚力接触模型参数取值计算方法，对激波管中的压力传播以及试验墙体面外动态响应和损伤破坏开展了数值模拟。最后，基于爆炸荷载作用下单向砌体填充墙面外抗力方程和等效单自由度模型对试验墙体中心点面外挠度时程进行预测。结果表明：减小墙体高厚比可以增大框架拱推力，从而显著提升墙体的抗爆性能，厚105 mm的墙体在经历1次激波管试验后发生倒塌，而厚235 mm的墙体在经历6次激波管试验后仅有轻微损伤；墙体表面反射超压荷载时程的试验和数值模拟结果均为均布脉冲型荷载，且两者吻合很好，验证了激波管设计和激波管精细化有限元模型的合理性；数值模拟和理论预测的墙体动力行为与试验结果吻合较好，可为砌体填充墙抗爆评估与分析...     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟——以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

Influence of wall constructions on the load-carrying capability of light-weight structures

Results of systematic numerical studies are presented which suggest that suitable alternative wall constructions may lead to elastic load-carrying capacities of light-weight structures which significantly exceed those of conventional monocoque constructions, and that in certain cases this improvement may also be accompanied by a decrease in imperfection-sensitivity. Two kinds of wall modifications are considered: a hybrid wall construction where the skin of a light-weight structure is coated with a low-density material, and nonhomogeneous – in particular lattice and biaxially corrugated – wall constructions. The paper focuses on the elastic load-carrying behavior of shell- and plate-like structures, and structural efficiency is assessed on the basis of their bifurcation buckling resistance while other design criteria, such as e.g. stiffness and plasticity, are not taken into account.     

剪力墙的面外刚度对建筑结构计算结果的影响

剪力在钢筋混凝土建筑结构中有着广泛的应用,在计算时一般都忽略剪力面外刚度的贡献。本文利用一种同时具有面内刚度和面外刚度的剪力墙模型,研究了剪力墙的面外刚度对整体结构的控制位移和固有频率的影响。结果表明,剪力面外刚度的贡献与剪力墙之间的耦合程度以及是要用刚性楼板假定有关,在大型复杂的纵横剪力墙结构中,剪力墙面外刚度的贡献不可忽略。     

高寒地区浅基础埋深问题

运用工程实例论述了影响高寒地区浅基础埋深的重要因素, 提出了基础埋深的具体计算方法。     

圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法

首先将水平地震荷载作用沿环向展开为傅立叶级数,利用沿圆周法向和切向两个方向的正交性,再将水平地震荷载转化为一致横向荷载组合,使三维求解问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加,进而提出圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法。之后,采用等效线性化方法来考虑土体非线性性质,进一步将非线性地震反应问题转化为线性问题求解。...     

桁架式钢筋混凝土叠合板式墙抗爆性能实验

为研究桁架式叠合板式墙的抗爆性能,进行了2块桁架式叠合板式墙和2块现浇板式墙在多次冲击荷载作用下的对比实验,分析了各试件的破坏过程、变形(刚度)、承载力、强度及裂缝分布形态。结果表明:桁架式叠合板式墙与现浇板式墙相比,爆炸破坏过程相似;爆炸荷载小时,试件处于弹性状态,两者刚度基本一致;开裂后,现浇板式墙比叠合板式墙刚度降低明显快,桁架钢筋能有效抑制裂缝扩展,且试件并未出现剪切破坏。说明桁架式叠合板式墙的整体性能较好,叠合板式墙的抗爆性能优于现浇板式墙。     

On simplified solutions of contact problems for elastic foundations

In the paper, a method of averaging displacements in a circular area lying in a linearly elastic transversally isotropic foundation is developed for the four modes of motion: vertical, horizontal, rocking and torsional. The corresponding formulae are constructed in a general form which does not depend on the kind of Green functions. For vertical and horizontal modes, uniform load distribution are applied and the simple integral mean is considered, whereas for rotational modes the load proportional to the distance from an axis of rotation is used, and angles of rotation for individual points are averaged with weight of the distance squared. Along with the case of equal radii of circles of loading and averaging, the case of different radii is studied, which allows one to consider contact problems for embedded axisymmetric foundations having the radius varying with depth. As examples the following contact problems are studied: static stiffness for a cone embedded in a homogeneous isotropic half-space in vertical motion, and dynamic stiffness for a disk on a layer resting on a homogeneous half-space for four modes of motion. Comparisons with the corresponding exact solutions are carried out.     

蜂窝钢管约束混凝土靶的准静态球形空腔膨胀模型及其应用

基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法。针对射弹侵彻蜂窝钢管钢管约束混凝土靶问题，考虑被打击单元钢管及其外围混凝土的综合约束作用，粉碎区混凝土采用Hoek-Brown (H-B) 准则，建立了蜂窝钢管约束混凝土靶的准静态球形空腔膨胀模型和刚性弹侵彻深度预测公式，并分析了综合约束刚度对侵彻过程的影响。算例表明：蜂窝钢管约束混凝土靶不同于半无限混凝土靶，侵彻过程中的扩孔压力不为常数；综合约束刚度越大，扩孔压力越大；侵彻深度预测公式计算结果与文献侵彻试验吻合较好。     

砂土地基中开挖过程对立柱桩的影响分析简

立柱桩对基坑工程的稳定性有重要影响. 基于快速拉格朗日法（fast Lagrangian analysis of continua-3D, FLAC3D）,考虑桩土之间的相对滑移作用,深入分析了砂土地基中开挖条件下不同布桩方式对立柱桩桩身拉力、最大拉力位置及桩顶回弹量等的影响. 结果表明：开挖对立柱桩的影响有明显的空间效应,开挖对中心桩的影响最大,角桩最小;开挖使立柱桩桩身内产生了拉力,群桩基础内的中心桩最大拉力值大于 单桩的最大拉力值,且最大拉力值位置随桩数的增加而上移,并最终稳定在0.5倍的有效桩长;中心桩桩顶回弹量先随着桩数的增加而增大,然后当桩数增加到一定的数量后减小.     

海底管线抗震设计的极限地震应力计算法

针对现用海底管线地震应力计算时存在的计算应力过大、管线几何参数和埋设深度对计算结果几乎没有影响等问题,在考虑了海底管线实际埋设环境的基础上,通过理论分析,给出了考虑地震时管线周围约束土壤进入塑性滑移状态后的极限地震应力计算方法,来计算海底埋设管线在地震作用下所产生的最大地震应力。用该新方法分析了一实际管线工程的地震应力,并通过与现用方法计算结果的比较,证明该方法克服了现用设计方法仅考虑管土之间为弹性约束、管线几何尺寸对抗震设计影响很小等问题,有效反映了实际铺设环境对海底管线地震应力的作用。本文应用极限地震应力计算法,结合工程实例计算,进一步明确了管线几何参数和埋设深度对极限地震应力的影响规律,为准确计算海底管线的地震应力、制定海底管线抗震规范、进行已服役海底管线的地震风险评估和寿命预测奠定了基础。