复合地基承载特性的弹塑性分析

对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在“削弱作用”。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。     

表面堆载作用下群桩负摩擦研究

利用Biot固结理论和积分方程方法研究了表面有堆载的群桩负摩擦问题。根据基本解得出了群桩在圆形均布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程组。运用Laplace变换对上述积分方程组进行简化，求解上述积分方程组并进行相应的数值逆变换就可得出群桩在表面圆形均布载荷作用下的变形、轴力、孔压和桩侧摩阻力随时间的变化情况。     

湿陷性黄土中单桩负摩阻力时效性研究

桩侧负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中，由于湿陷性黄土浸水沉降过程缓慢，桩基负摩阻力具有明显的时效性．笔者首先探讨了黄土的湿陷以及负摩阻力产生的机理，重点研究了桩和土的相对位移与时间的关系，引入荷载传递模型，推导出桩侧负摩阻力与时间的关系．通过计算表明，单桩的负摩阻力随时间的增长而增大，但增长速率逐渐减小，最终负摩阻力将趋于一个稳定值．该计算结果能够很好的体现湿陷性黄土中单桩负摩阻力的时效性，并对湿陷性黄土中桩基础的施工具有很好的指导意义．     

考虑水平摩阻力与竖桩支撑的弹性地基梁

考虑水平摩阻力,建立了任意对称荷载和具有竖桩支撑的有限长弹性地基梁的平衡微分方程.进行了合理的位移形函数假设,利用Galerkin方法建立了非线性代数方程组并采用迭代法进行求解,得到了具有竖桩支撑弹性地基梁的位移和内力解.通过实例计算可知,水平摩阻力对弹性地基梁的挠度和剪力影响很小,而对弯矩和轴力影响很大;竖桩支撑可以很大程度地改变弹性地基梁的变形和受力状态,合理地布置竖桩可以大大地减小弹性地基梁的挠度和弯矩.     

填土荷载下复合地基加固区压缩量的简化算法

在假设的位移模式下考虑桩土相互作用，通过力学推导，得到了填土荷载下复合地基桩侧摩阻力、加固区桩间土压缩量和桩土应力比的解析解．考虑到桩侧摩阻力的发挥水平，给出了假设位移模式下的简化算法．     

盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究

在大型有限差分软件FLAC3D平台上进行二次开发,利用内嵌FISH语言编程,对盾构隧道动态施工过程中上部基桩承载力的影响进行数值仿真模拟,模型考虑盾构前方土仓压力、盾尾同步注浆、注浆凝结和未凝结两种状态以及衬砌管片施加等施工参数。从桩侧摩阻力、桩端阻力等方面对盾构开挖过程中上部桩基承载力进行分析,以及土仓压力变化对承载力影响。研究结果表明：随着隧道开挖,桩侧摩阻力、桩端阻力发生复杂变化,桩底部出现负摩擦力,桩端轴力为拉力,对基桩竖向极限承载力有一定的影响;并且开挖面距桩轴线不同位置,土仓压力对基桩竖向极限承载力影响不同。     

桩的静力荷载传递计算新方法简介

本文简要介绍用改进的传递函数法计算桩的位移、轴向压力、摩阻力、桩端阻力和其它静力受荷性能.推导出了一个运用简单积分的具体计算方法,使得许多复杂因素如分层土中各层土的不同特性、土参数随深度的变化,桩混凝土弹性模量在不同荷载下的变化,甚至不等截面桩,都能方便地考虑和计算,为桩的正确计算提供了理论基础.文中给出了静载试验实测结果,并同传递函数法计算值进行了比较,两者结果基本一致.     

苏通长江大桥北引桥二期试桩试验研究

苏通长江大桥北引桥二期试桩工程采用自平衡试桩法对4根桩进行了测试,其中2根采用U管桩端压浆技术。根 据未压浆桩端阻实测值与计算结果的比较,计算值偏大,实测值为计算值的0.75～0.95倍。未压浆桩发挥端阻所需位移分别 为16mm、38mm,压浆桩发挥端阻所需位移有所减少,分别为12mm、21mm。压浆后桩端阻力测试值是未压浆桩端阻力测试值 的2.46～3.32倍,是规范计算值的2.46～2.50倍。压浆后,桩端阻力在总荷载中所占比例明显提高,由14.42%～15.39%提 高到22.83%～27.22%。桩端压浆对桩侧摩阻力有较大影响,其显著影响范围约为桩端以上14.27m～19.12m,且发挥摩阻 力所需位移明显减小。     

层状饱和土中管桩瞬态扭转振动研究

对瞬态扭转激振荷载作用下层状饱和土中端承管桩的动力响应问题进行了研究。首先借助Laplace变换和分离变量法解耦Biot波动方程,土层层间动力相互作用简化为分布式线弹簧,并结合桩-土交界面上的应力和位移连续边界条件,导出了各节段管桩在Laplace变换域内扭转动力响应的解析表达式;然后,根据阻抗函数传递原理,并对得到的解进行Laplace数值逆变换,最终获得了瞬态扭转荷载作用下层状饱和土中管桩动力响应的时域解答。研究表明：桩顶作用三角形或半正弦荷载情况下,最大桩顶扭转角产生时刻落后于最大荷载对应时刻;且当桩周土渗透系数处于相对较高和较低范围内,桩顶转角几乎保持不变,在中间范围内则随渗透系数增大而增大;硬夹层的存在将使桩身上部扭矩增大,下部扭矩减小,软夹层下规律相反。     

灌注桩桩土相互作用试验及有限元模拟研究

以灌注桩桩土相互作用的原位试验为基础, 结合西安土层结构、性质; 采用有限单元法对黄土地区的砼灌注桩桩—土相互作用进行仿真模拟, 研究了桩土相互作用、荷载的传递规律、桩土相对位移与桩侧摩阻力的关系。通过桩载试验资料对比, 得出三维有限单元法的模拟结果与实测值相近, 该研究进一步揭示了桩土相互作用的实质, 为最优桩长的选取和单桩承载力的确定奠定了基础。     

输电线路挤扩支盘桩受力特性的试验研究

挤扩支盘桩是一种具有较高的承载力和较小的沉降变形的新桩型。对某220kV送电线路工程的挤扩支盘灌注桩分别开展了下压+水平联合工况、上拔+水平联合工况和水平荷载的现场真型静载荷试验,得到了挤扩支盘桩在不同工况下的承载力、桩身轴力、桩周侧阻力和桩端阻力的分布规律。支盘桩的抗拔承载力较普通灌注桩提高约20%,支盘的存在使得桩身轴力呈现明显的阶跃式变化。根据挤扩支盘桩的荷载传递规律,建议承力盘间距不小于桩身设计直径的4倍,且不小于承力盘设计直径的2倍。     

BOTDR分布式检测技术在复杂地层钻孔灌注桩测试中的应用研究

分析了Kagome格栅的等效刚度和屈服面. 其屈服面奇异,由4段直线围成. 利用该屈服面, 估算了Kagome具有I型、II型半无限大裂纹的裂尖塑性区,有限元计算验证了解析预测的 准确性. 与奇异屈服面相比,由Mises光滑屈服面给出的塑性区误差较大. 因此只有弹性情 况,可以将Kagome等效为各向同性;若材料塑性,或应力场奇异性较强,Kagome的强度依 赖于主应力方向,不能用各向同性模型来描述.     

软土地区桩端后注浆桩承载性状对比试验研究

桩端后注浆技术是在通过预埋的压浆管对桩底压注水泥浆液,从而减少桩底沉渣和桩周泥皮的负面影响,在工程上逐渐得到广泛应用。结合宁波软土地基中某工程桩基静载荷试验,分析2根相邻后注浆和未注浆试桩的承载性状;通过对桩身预埋钢筋应力计的测试,对后注浆和未注浆桩的桩身轴力传递特性和桩侧阻力发挥特性进行比较分析研究。表明桩端后注浆不仅能提高端阻,还能提高桩端以上一定范围内土层的侧摩阻力,同时,后注浆桩的单桩极限承载力约为未注浆桩的2.5倍。根据以上研究结果表明,桩端后注浆技术能有效改善桩土界面条件,提高单桩承载力和减小桩基沉降。     

黄土地区超长钻孔灌注桩荷载传递性状试验研究

通过西安黄土地基中超长钻孔灌注桩静载荷试验和桩身轴力的测试,探讨了黄土地基中超长钻孔灌注桩的承载力 性状和荷载传递规律。超长桩桩身轴力的传递规律和侧摩阻力的发挥性状对黄土地基中超长桩的理论研究和工程应用具有 重要的参考价值。     

Mechanics of advancing pin-loaded contacts with friction

This paper considers finite friction contact problems involving an elastic pin and an infinite elastic plate with a circular hole. Using a suitable class of Green's functions, the singular integral equations governing a very general class of conforming contact problems are formulated. In particular, remote plate stresses, pin loads, moments and distributed loading of the pin by conservative body forces are considered. Numerical solutions are presented for different partial slip load cases. In monotonic loading, the dependence of the tractions on the coefficient of friction is strongest when the contact is highly conforming. For less conforming contacts, the tractions are insensitive to an increase in the value of the friction coefficient above a certain threshold. The contact size and peak pressure in monotonic loading are only weakly dependent on the pin load distribution, with center loads leading to slightly higher peak pressure and lower peak shear than distributed loads. In contrast to half-plane cylinder fretting contacts, fretting behavior is quite different depending on whether or not the pin is allowed to rotate freely. If pin rotation is disallowed, the fretting tractions resemble half-plane fretting tractions in the weakly conforming regime but the contact resists sliding in the strongly conforming regime. If pin rotation is allowed, the shear traction behavior resembles planar rolling contacts in that one slip zone is dominant and the peak shear occurs at its edge. In this case, the effects of material dissimilarity in the strongly conforming regime are only secondary and the contact never goes into sliding. Fretting tractions in the forward and reversed load states show shape asymmetry, which persists with continued load cycling. Finally, the governing integro-differential equation for full sliding is derived; in the limiting case of no friction, the same equation governs contacts with center loading and uniform body force loading, resulting in identical pressures when their resultants are equal.     

激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响

本文利用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢样品表面进行了微坑织构化处理,考察了激光表面织构参数对其摩擦性能的影响,同时通过扫描电镜等对磨斑表面进行了分析.结果表明:与光滑面试样相比,经织构化处理的样品表面在干摩擦条件下虽然摩擦系数较高,但表现出了较好的抗磨性能;在贫油润滑条件下,织构面的摩擦系数与磨损均明显小于光滑面;在低载低速下较小孔径织构面摩擦系数较小,随着速度及载荷的增大,较大孔径织构面表现出更好的摩擦学性能.采用Stribeck曲线探讨了织构化表面与光滑面在贫油润滑下的润滑机理,结果表明织构面在试验条件下均保持油膜流体润滑状态.     

固体火箭发动机滚动球窝喷管弹塑性摩擦接触承载性能分析

固体火箭发动机滚动球窝喷管的弹塑性摩擦接触承载性能,属于复杂结构在复杂载荷作用下的弹塑性摩擦接触问题,它直接决定着系统的结构设计和功能发挥。为保证系统在承受极端工作载荷时,喷管不产生大的轴向位移,阴球、阳球与滚动体间具有一定的接触强度,同时不产生过量的塑性变形,设计阶段,基于计算精度高的三维摩擦接触问题的Lagrange乘子法,解决了与弹塑性耦合的算法问题;在滚动体运动分析及摩擦测试的基础上,模拟系统冷试车冲压试验,充分考虑材料表面强化层,建立了各构件间的弹塑性摩擦接触模型。有限元计算结果及冷试车分解试验、系统作动力矩测试试验结果表明,系统弹塑性摩擦接触承载性能满足结构设计要求,有限元建模及计算结果正确。     

Surface free energy effects on the postbuckling behavior of cylindrical shear deformable nanoshells under combined axial and radial compressions

In the traditional continuum mechanics, the effects of surface free energy are generally ignored. However, this cannot be the case for nanostructures because of their high surface to volume ratio; surface energy plays an important role in the mechanical responses. In the present study, the nonlinear buckling and postbuckling characteristics of cylindrical nanoshells subjected to combined axial and radial compressions are investigated in the presence of surface energy effects. To this end, Gurtin–Murdoch elasticity theory is implemented into the classical first-order shear deformation shell theory to develop an efficient size-dependent shell model incorporating surface free energy effects. Subsequently, a boundary layer theory is employed including surface effects in conjunction with the nonlinear prebuckling deformations, the large postbuckling deflections and the initial geometric imperfection. Finally, a solution methodology based on a two-stepped singular perturbation technique is utilized to obtain the size-dependent critical buckling loads and equilibrium postbuckling paths corresponding to the both axial dominated and radial dominated loading cases. It is observed that for the both axial dominated and radial dominated loading cases, surface free energy effects cause to increase the both critical buckling load and critical end-shortening of shear deformable nanoshell made of silicon.