分数阶黏弹性饱和地基与板的共同作用

基于层状分数阶黏弹性横观各向同性饱和地基的固结解答,采用边界元法与有限元法耦合的方法,探讨板与黏弹性饱和地基的共同作用。首先基于Mindlin中厚板理论,得到板的总刚度矩阵方程;随后引入分数阶黏弹性饱和地基的精细积分解答,获得地基柔度矩阵方程;最后利用板?土协调条件,得到黏弹性饱和地基与板共同作用的解答。与已有文献对比,验证了本文解的正确性,并讨论黏弹性饱和地基参数和地基加固深度等因素对筏板与地基共同作用的影响。     

层状分数阶黏弹性饱和地基与梁共同作用的时效研究

饱和地基与梁共同作用问题的研究在力学领域及工程界都具有重要意义.采用分数阶Merchant模型研究饱和地基的流变固结,该模型比常用整数阶黏弹性模型更能精确反映地基的时变特征.基于层状正交各向异性黏弹性饱和地基的固结解答,采用有限元法与边界元法耦合的方法,研究梁与分数阶黏弹性饱和地基的共同作用问题.依据Timoshenk...     

多层地基内部作用一水平力时的扩展Mindlin解

根据弹性层状理论,运用矩阵递推技术得到了弹性多层地基内部作用－水平集中载荷时扩展Ｍｉｎｄｌｉｎ课题的解析解,该解析解很容易编制计算程序,并具有较高的计算速度和精度,便于工程应用。     

层状地基上梁的边界元边界元耦合解法

分别对地基接触面和梁进行离散,假定地基反力的分布情况,并确定梁单元节点和反力未知量;将无限长EulerBernoulli梁的基本解作为梁边界单元法的核函数,然后把Euler-Bernoulli梁边界积分方程应用到各节点,建立起基础梁的边界积分方程组;将层状地基的基本解作为地基边界积分方程的核函数,通过边界积分方程建立起梁各节点竖向位移与地基反力未知量的沉降-反力柔度矩阵;最后,根据地基与梁接触面的位移协调条件,建立起层状地基与EulerBernoulli梁共同作用问题总的边界元-边界元耦合方程组.根据该理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比验证该理论的正确性,并分析了分层地基特性对基础梁的影响.研究结果表明:相比有限元-边界元耦合法,边界元-边界元耦合法的效率更高.     

平面应变 Biot 固结的解析层元

提出用解析层元法有效地解决任意深度单层土的平面应变 Biot 固结问题. 从 Biot 固结问题的控制方程出发, 采用特征值法在 Laplace-Fourier 变换域内推导出一个精确对称的解析层元刚度矩阵. 通过表示单层土广义力和广义位移之间关系的解析层元, 并结合土层的边界条件, 推导出土层任意点的解答; 物理域内的真实解可以通过 Laplace-Fourier 数值逆变换进一步获得. 通过数值计算验证理论的正确性, 研究了土层性质及时间因素对固结的影响.}      

层状地基与弹性薄板相互作用的边界元解

将无限大薄板的基本解作为薄板边界积分方程的核函数,对薄板的内部和边界进行离散,并假定薄板内部和边界上的节点与地基反力的分布情况,得到薄板的边界元方程组;同时基于层状地基的解析层元解,通过Guass-Legendre积分得到地基柔度矩阵;结合地基与薄板接触面上的位移协调条件,得到层状地基与薄板共同作用问题总的边界元法方程组;求解该方程组,得到层状地基与薄板共同作用问题的解答.基于本文理论,编制了相应的FORTRAN程序,通过与已有文献结果对比验证本文理论及程序的正确性,数值分析结果表明:方形基础薄板情况下,离板中心越近,垂直于坐标轴y(x)方向、距离相等的2条线段的竖向位移差越小,且该位移差随着板-土刚度比减小而减小;随着板长宽比的增大,板中心点与长边中点位移差变化不明显,而短边中心与边界角点的位移差也有相类似的规律.     

多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题

利用刚性圆板表面各点位移相等,并结合刚性圆板与地基表面的位移相容条件与光滑接触条件,经由Hankel变换,推导出了刚性圆板与分层地基表面接触应力的对偶积分方程;求解该对偶积分方程,再由多层地基应力与位移的传递矩阵解,并经Hankel逆变换,得到了多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题的解.编制了计算程序,并进行了数值分析与计算.计算结果表明:对均匀地基而言,实际工程的计算分析可只考虑4倍刚性圆板直径以内深度范围内的应力与位移;而地基的分层性对地基的位移和应力有着较大的影响,简单地将均匀地基的结论推广到分层和非均匀地基是不恰当的.     

深基坑多层水平支撑温度应力的简化计算方法

假设墙后土体服从Winkler地基模型,地下连续墙变形采用一端固定、多点支承的矩形板模型,同时假定温度变化引起围护体变形较小并在竖向呈线性分布,在考虑支撑—连续墙—土协调变形的基础上,建立了深基坑中多层水平支撑温度应力的一个简化计算方法.编制了计算程序,探讨了连续墙厚度对支撑温度应力的影响,并将计算结果与实测数据进行了对比,结果表明:墙体厚度越厚,支撑温度应力越大,温度变化对支撑轴力具有较显著的影响.     

稳定温度场下层状路面体系的解析层元解

从热弹性力学平面应变问题的控制方程出发,利用Fourier变换及Laplace变换推导其解析解,进而得出稳定温度场下平面应变问题的精确刚度矩阵,即解析层元;根据边界条件和层间连续条件对各层元进行组装,得到总刚度矩阵;求解总刚度矩阵方程,得到积分变换域内的解;应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到物理域内的解.编制相应的计算程序进行验证及分析,结果表明,该解答与有限元软件模拟结果吻合,分层特性对层状路面体系温度应力和竖向位移量影响显著.     

衰变热源作用下饱和多孔介质热固结问题的扩展精细积分法

热源作用下饱和多孔介质热固结效应是土木及能源工程领域的一个重要课题.由于问题的复杂性,已有的研究大多将介质假定为均匀各向同性,且将热源假定为恒定强度.实际工程中,天然饱和多孔介质常表现出明显的分层特性,热源强度也存在衰变性,为此本工作采用扩展精细积分法对衰变热源作用下层状饱和多孔介质的热固结问题进行研究.借助于积分变换,将饱和多孔介质热固结问题的偏微分方程转化为变换域内的常微分方程;然后对饱和多孔介质微层元进行合并消元,并结合边界条件,推导出衰变热源作用下层状饱和多孔介质热固结问题在积分变换域内的扩展精细积分解;对所得解答进行相应的数值积分逆变换,可获得所求温度、超静孔压及竖向位移在物理域内的解答.基于上述求解过程,编制相应的计算程序进行数值计算,通过与已有文献对比,验证本文扩展精细积分法在求解层状饱和多孔介质热固结问题中的适应性和正确性;最后通过几组算例,分析热源衰变周期、热源埋深及介质的成层性对热固结效应的影响.结果表明:热源衰变周期对温度和超静孔压的峰值、以及达到峰值的时间均有明显影响,衰变周期越长,二者峰值均越大,且达到峰值所需时间越长;热源埋深对超静孔压及竖向位移变化影响显著,深埋热源作用时热源两侧竖向位移呈对称分布,而浅埋热源两侧则无此现象;饱和多孔介质的分层特性对热固结效应影响明显.