夯击能应用于高填土地基的一些探讨

大量工程实践表明 ,对填土及软土地基进行夯击加固时 ,夯击能的选取不仅与填土层的厚度有关 ,而且与填土层下覆土质的工程地质条件等因素密切相关。本文结合南方某港口填土地基加固工程实例 ,对在高填土地层中夯击能的使用问题进行了探讨 ,分析了当填土层的下卧层分别为坚硬土层和软弱土层、以及当填土层的填料分别为粗颗粒料和含水量较高的粘性土等细粒填料时 ,填土层加固的机理 ,制定了在不同条件下选取夯击能的标准 ,并根据现场检测资料 ,评价了该场地的地基加固效果 ,进一步验证了所确定夯击能标准的可靠性。     

强夯法处理软弱粉土地基试验研究

介绍了钱塘江南岸软弱粉土地基试验区通过降水强夯与填石强夯的试验效果, 并对不同夯击能夯击前后粉土地基的物理力学性质、变形特性、抗液化性能等静力动力特性进行了对比研究。     

预排水动力固结法处理吹填粉土地基的试验研究

为加固新近吹填的处于流塑状态的粉土地基,首先采用轻型井点降水和动力碾压的方法使地基具有一定的初始承载力。然后,施加较大的强夯动力荷载,从而使地基承载力得到显著提高。这一新的综合加固技术称之为“预排水动力固结法”。通过现场测试,研究了施工过程中诸如井点降水的影响范围、强夯时孔隙水压力的变化范围、深层沉降的变化等问题。同时,对强夯夯击遍数、每点夯击次数、遍与遍之间的间隙时间等有关问题进行讨论。研究表明,预排水动力固结法可显著提高吹填粉土地基的承载力。     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题.     

BACK CALCULATION METHODS FOR DEFORMATION MODULUS BASED ON SETTLEMENTS IN DYNAMIC COMPACTION

在运动方程法和能量法等强夯理论基础上,采用位移反分析方法建立二者反演格式,利用易于测量的夯沉量等数据反算地层变形模量,结合北京园博园强夯实验数据,计算并分析了变形模量随夯击次数的变化情况. 研究表明,地基变形模量随夯击次数逐渐增大,增幅逐渐减小,变形模量最终趋于稳定;反演得出该实验地基的初始变形模量在5～8MPa 之间,夯击7 次后在18～22MPa 之间,提高幅度约为3～4 倍;能量法反演过程相对简便,可在类似工程中推荐采用.     

层状横观各向同性饱和土的非轴对称动力响应

通过方位角的Fourier变换，将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的Biot非轴对称波动方 程转化为一组一阶常微分方程组. 然后基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程；求解状态方程后,得到传递矩阵. 进而利用传递矩阵，结合饱和层状地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解 了任意震源力作用下层状横观各向同性饱和地基频域动力响应问题. 时域解可通过频率的Fourier积分得到.     

夯扩异形桩施工振动效应分析

建筑垃圾夯扩异形桩是-种新型地基加固处理技术, 但是由于夯击能量较大, 施工过程中产生-定的振动效应。此种振动效应能否对环境、特别是临近建筑物产生有害影响, 是制约本施工工艺普遍应用的关键问题之-。本文通过对两侧建筑垃圾夯扩异桩施工振的监测, 对夯扩异形桩施工振动效应进行了分析, 研究了不同施工状态对地面振动参数的影响, 指出夯扩异形施工振动随距离呈负幂函数的形式进行衰减, 不同的施工状态对地面振动参数的影响只局限于距离夯击点非常有限的范围内。     

强夯作用下成层地基的表面接触 应力分布特征1)

结合夯锤的刚体运动方程和成层弹性地基空间轴对称动力问题的传递矩阵法,导出了强 夯的接触应力沿锤底的应力分布在变换域中的解析式,通过Laplace-Hankel联合反变换求得了接触应力分布及沉降的时域解,确定了接触应力时间,并将数值结果与现场测试规律作了比较,结果表明本文方法较好地解决了夯锤冲击成层地基的接触应力分布特征,为确定强夯的表面接触应力提供了帮助.     

层状地基中单桩扭转振动特性分析

采用积分变换和Muki的方法求解了层状地基中单桩的扭转振动问题.在分析过程中,首先对基本控制方程进行Hankel变换,建立了单层地基的初参数解答和刚度矩阵,得到层状地基的递推矩阵;然后利用递推矩阵、边界条件和桩-土变形协调条件建立了层状地基中单桩扭转振动问题的基本积分方程并进行数值求解.文末数值算例给出了退化的层状地基中刚性单桩的扭转变形,其结果与已有经典解答吻合良好.同时,并研究了两层地基中单桩的扭转动力响应,分析了桩-土参数对动力响应的影响,所得结论对工程实践和桩基扭转波检测有一定的指导意义.     

正常固结饱和地基土的总应力强度指标

地基极限承载力与土体稳定分析的总应力分析法需要用土的总应力强度指标。三种常规室内三轴试验的固结应力状态、剪切时的应力路径和排水条件与地基土原位受荷破坏时不尽相同。本文首先建立三种典型排水条件下模拟地基土实际受力的总应力强度指标理论式 ,分析了其变化规律 ;与常规三轴试验结果进行了比较 ;分析了固结不排水条件下的强度计算途径和对应的指标 ;最后建立了两种部分排水条件下的总应力强度指标的计算式 ,分析了它们随固结的变化。     

强夯加固机理的非线性动态冲击显式有限元数值分析

根据强夯的特点,采用同时考虑几何非线性、材料非线性、状态非线性,并且考虑瞬态大变形的非线性动态显式有限元,分析了强夯对地基土的冲击碰撞过程。该方法克服了以往有限元计算强夯动力问题时需再引入其他的简化假定的已知量,能较实际地反映强夯加固的动力特性。通过对工程实例计算研究,取得了令人满意的效果。     

岩质圆形隧洞围岩应力场弹塑性新解

针对动态接触问题的有限元并行计算，提出了一种新的接触算法. 新算法引入局部拉氏 乘子技术来计算接触力. 由于同时考虑了无穿透的接触约束条件和相邻接触对的相互影响， 较之广泛使用的罚参数法，新算法使接触约束条件和系统平衡方程得到更充分的满足. 虽然 为提高接触计算精度而在局部采用了迭代技术，但算法仍然具有较高的效率，且与显式时间 积分方案完全相容. 此外，通过构造专门的区域分解方案，实现了将现有为串行程序开发的 搜索算法平滑移植到并行环境的目标. 数值算例表明，所提出的接触算法具有很好的并行性， 在保证了接触问题并行计算精度的同时，取得了满意的并行效率.     

爆炸冲击波作用下高层建筑基础与地基间的滑移与翘离

本文采用能反映基础与地基间接触面力学特性的弹塑性薄层有限连接单元与二维有限元相结合的方法,探讨了高层建筑在爆炸空气波作用下的动力反应,着重研究了基础与地基间产生的滑移与翘离效应。还探讨了有限元边界条件,结沟、基础与地基材料等因素对结构的动力反应、基础与地基间的滑移与翘离效应的影响。     

以DIASS程序为基础的饱和土与防护结构相互作用动力分析研究

介绍了新开发的防护结构动力有限元分析程序DIASS系统。该系统装有空爆冲击波荷载数值自动生成器,并可将基础土壤模拟为饱和多孔介质模型,采取多重子结构技术进行结构与土体相互作用的动力分析。文中利用该程序系统进行数值试验,给出若干初步结论。     

强夯作用下成层地基的表面接触应力分布特征

结合夯锤的刚体运动方程和成层弹性地基空间轴对称动力问题的传递矩阵法,导出了强穷的接触应力沿锤底的应力分布在变换域中的解析式,通过Ｌａｐｌａｃｅ－Ｈａｎｋｅｌ联合反交换求得了接触应力分布及沉降的时域解,确定了接触应力时间,并将数值结果与现场测试规律作了比较,结果表明：本文方法较好地解决了夯锤冲击成层地基的接触应力分布特征,为确定强夯的表面接触应力提供了帮助．     

传热与接触两类问题耦合作用的有限元分析

考虑传热接触耦合作用的热力学分析问题大量存在于工程中,分析的难点是必须考虑热与可移动接触边界间的耦合作用。针对这类问题的求解,该文给出了接触边界上热交换与温度边界条件,并在此基础上建立了两类变分方程,一类是热力学变分泛函,其考虑了接触区域对结构热传导的影响;另一类是二维热弹性接触分析的参数变分原理,可以方便地对接触问题进行求解。文中给出有限元分析的离散公式,并进一步给出两类问题耦合分析的迭代算法,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的,数值结果验证了该文的理论与算法。     

Finite element for the dynamic analysis of pipes subjected to water hammer

An axisymmetric finite element is developed for the dynamic analysis of pipes subjected to water hammer. The analysis seamlessly captures the pipe response due to water hammer by solving first the water hammer mass and momentum conservation equations, to recover the spatial–temporal distribution of the internal pressure, and then uses the predicted pressure history to form a time-dependent energy equivalent load vector within a finite element model. The study then determines the pipe response by solving the finite element discretized equations of motion. The formulation of the pipe response is based on Hamilton’s principle in conjunction with a thin shell theory formulation, and captures inertial and damping effects. The results predicted by the model are shown to be in agreement with those based on an axisymmetric shell model in Abaqus for static, free vibration and transient responses for benchmark problems. The water hammer and structural models are seamlessly integrated to enable advancing the transient solution well into the time domain to capture the effect of reflected pressure wave due to water hammer. The results indicate that the radial stress/displacement oscillations approach those of the quasi-steady response when the valve closure time exceeds eight times the period of radial vibrations obtained for the case of instantaneous valve closure.     

CRACK FACE CONTACT PROBLEM ANALYSIS USING THE SCALED BOUNDARY FINITE ELEMENT METHOD

比例边界有限元侧面上有任意荷载时,将侧面载荷分解成关于径向方向局部坐标的多项式函数的和,推导给出了考虑侧面载荷存在的新型形函数,并基于该形函数推导了刚度矩阵和等效节点载荷列阵.首次对比例边界有限元法求解裂纹面接触问题进行了研究,运用Lagrange乘子引入接触界面约束条件,推导给出了比例边界有限元求解裂纹面接触问题的控制方程.将裂纹面单元分为非裂尖单元和含有侧面的裂尖单元.在非裂尖单元中的裂纹面,裂纹面作为多边形单元的边界,边界上的接触力可等效到节点上,通过在节点上构造Lagrange乘子,采用点对点接触约束进行处理.对于含有侧面的裂尖单元,在整个侧面上构造Lagrange乘子的插值场,采用边对边接触约束进行处理.对三个不同的接触约束状态下的算例进行了数值计算,通过与解析解及有限元软件ABAQUS计算结果的对比,验证了本文提出的比例边界有限元点对点和边对边接触求解裂纹面接触问题的精确性与有效性.     

爆炸作用下土体隧道衬砌结构的动力响应

为了找出爆炸动力作用下的隧道衬砌结构薄弱部位和力学规律,建立了土体隧道动力分析整体有限元模型;利用显式动力有限元程序Ansys/Ls-dyna进行了数值模拟,探讨了土体隧道衬砌结构在爆炸作用下不同部位的时间历程曲线;分析了爆炸作用下土体隧道衬砌结构的动力响应。结果显示:隧道衬砌结构肩部在x、y方向的位移都较大;隧道衬砌结构顶部在y方向的位移较大;隧道衬砌结构顶部、肩部的加速度峰值最大并且加速度曲线均出现了两次或多次峰值。这反映了爆炸冲击波有比较强烈的多次反射;各部位压力时程曲线波动较大,按照肩部、顶部、胯部、底部、腰部的顺序先后到达峰值;顶部和肩部σx峰值最大,顶部和底部σy峰值最大,顶部、肩部、底部τmax峰值最大。顶部和肩部出现最大拉应力说明爆炸对拱顶拱肩损伤较大,隧道衬砌结构将会最先在这两处发生破坏。     

抗爆门结构考虑接触影响的动力有限元分析

抗爆门是一种特殊结构，为了真实反映其受力破坏过程并评价其安全标准，应该充分考虑动力效应，弹塑性变形以及与门框，门轴与轴承之间的接触的影响。本利用动力有限元软件LS－DYNA，对某系列抗爆门的破坏过程进行了动力仿真分析，并充分利用数值分析的优势，通过修改爆炸荷载的压力时程曲线，对各种不同工况下抗爆门的技术性能进行评估。