大变形固结理论最终沉降量分析

大变形理论的力学机制较为严格,但由于其固有的复杂性和非线性,目前对大小变形理论计算的沉降量差别仍存在争议。基于连续介质力学基本原理,采用土力学符号约定推导了T.L.描述的大变形固结增量有限元方程组及其总应力分析形式。结合算例,分析了材料线性化和材料几何双线性化简化算法的影响,探讨了较合适的荷载增量步长,讨论了大、小变形法计算的最终沉降量差别。结果表明,荷载增量步长对两种线性化法计算结果较为敏感;大变形法计算的沉降量偏大于小变形结果,这可能是由几何非线性问题的“拉压刚度不同”效应引起;初应力矩阵对最终沉降量有较大影响等。     

高路堤下涵洞地基处理现场测试与数值模拟研究

山区高速公路高填方涵洞工程应用广泛,由于地基处理不当造成的涵洞病害屡见不鲜。结合现场实测成果和有限元数值模拟结果,分析了涵洞结构物的受力状态及地基受力、变形特性,讨论了地基刚度、不均匀沉降对涵洞受力的影响和埋深效应对地基承载力的影响。研究结果表明：涵洞基底与相同标高下涵洞外侧路基基底土压力相差不大,地基设计时可按二者相等考虑;地基刚度越大,涵洞顶部土压力越大,对涵洞结构物强度要求就越高,地基处理中应尽量避免使用刚性桩复合地基。根据研究结果,提出了高路堤下涵洞地基的设计方法。     

圆形板基础下地基强度和变形非线性性状研究

采用Drucker弹塑性模型、SAP91非线性有限元程序、Vizi CAD微机有限元前后处理系统计算、分析了轴对称问题，即圆形板情况下，基础板几何尺寸、基础刚度、边界条件、基础埋深对基础沉降量、塑性区开展的影响，结果表明基础沉降随基础几何尺寸增大而增大，随基础刚度、埋深的增大而减小；基础刚度、几何尺寸、埋深的加大都能提高地基承载力。     

基于不同客观本构关系的路基大变形固结分析

针对路基大变形固结分析中常用的Jaumann率型本构关系不能考虑邻域变形之影响的缺点,将Truesdell率型本构关系引入到大变形固结理论。采用虚功原理和Galerkin加权残值法,推导了基于不同客观本构关系的大变形固结有限元方程。编制相应的平面应变有限元程序对路基大变形固结性状进行分析,主要讨论了Truesdell率型、Jaumann率型、简化Jaumann率型等3种大变形本构关系对路基固结性状的影响。算例分析结果表明：基于常用的Jaumann率型本构关系的大变形固结分析得到的路基沉降量、侧向位移和孔压等均偏大于基于Truesdell率型本构关系时的相应结果。小变形本构矩阵不能反映客观性要求,将导致计算结果产生较大偏差。对常见问题而言,Jaumann率型和Truesdell率型本构关系对计算结果的影响并不很大,传统分析方法在变形较小时仍具有较高精度。     

油罐基础不均匀沉降主要影响因素的敏感性分析

在上部均布荷载作用下柔性基础基底压力是均匀分布的,基底以下土体在同一深度附加应力呈现中间大、周围小的分布规律,导致基础沉降中间大、周围小。刚性基础的沉降是均匀的,必然导致基底压力的分布为周围大、中间小。软基上的油罐筏板基础是具有一定刚度的基础,但并非刚性基础,因而基底压力分布应该介于柔性基础和刚性基础之间,沉降为中间大、周围小的不均匀分布。基于ABAQUS有限元分析,结合工程实际情况,采用UH模型作为土体本构模型进行了模拟分析,对筏板厚度、地基刚度等影响基础不均匀沉降的主要因素进行敏感性分析,探求变刚度地基在油罐基础不均匀沉降中的影响规律。     

水泥土搅拌桩复合地基的优化设计

运用双层地基模型的线弹性有限元程序对不同类型水泥土搅拌桩复合地基的沉降进行计算,分析了水泥土搅拌桩的桩长、置换率、桩身刚度对地基沉降的影响,同此确定了搅拌桩的有效桩长、最优置换率、最优桩身刚度。     

竖向荷载下加筋碎石桩复合地基数值分析

采用三维有限元程序建立了一长为6 m、直径为0.8 m的加筋碎石桩复合地基流固耦合数值模型,分析了其在堆载和孔压消散过程中的荷载传递和变形特性。较传统碎石桩,加筋碎石桩复合地基桩土应力比显著增大,超孔压、沉降和桩身侧向变形显著减小,且随筋材刚度的增大,其性能进一步改善。加筋碎石桩复合地基在桩间土固结过程中产生明显的桩土差异沉降,形成土拱效应,使得堆载结束后桩土应力比变化很小。筋材长度对加筋碎石桩复合地基桩土应力比和沉降影响显著,应对其全长加筋才能保证桩体刚度和有效减少沉降。     

地基沉降大变形计算方法的关键问题研究

针对大、小变形法地基沉降量结果的差异问题,从大变形应力和应变度量、本构关系以及本构参数等概念的角度进行探讨。在连续介质力学有关原理基础上,先后研究了基于Green应变、Almansi应变和自然应变的地基大变形沉降量计算式。基于欧拉应力--Almansi应变对、欧拉应力--自然应变对的大变形法压缩本构关系整理方法,以及大、小变形法切线体积压缩系数之间的转换方法等。理论分析和算例分析结果表明,遵循该转换关系的条件下,同一问题所得的大、小变形法最终沉降量结果是相同的,忽略该转换关系将导致大变形法沉降量计算结果偏大或偏小于小变形法的结果,这也为合理确定大变形法本构参数提供新的参考。     

基础板厚度对减小不均匀沉降的算例分析

对弹性地基上不同刚度的基础板,利用弹性地基上梁的计算方法进行了不同集中荷载工况下的变形计算。根据计算结果,分析了基础刚度对于弹性地基上基础的最大沉降的影响以及刚度对于基础整体变形的影响。     

大荷载原煤仓天然地基沉降监测及分析

为了真实反映大荷载原煤仓天然地基沉降变形随上覆荷载的变化特征及规律,确保工程安全,在研究区场地建立了一套沉降监测系统,跟踪测试了建设施工及运营期间荷载作用下原煤仓地基土的沉降变形,并依据实际监测结果,通过"规范方法"及"三维数值分析方法"进行了验证。结果表明:原煤仓地基实际变形满足规范要求的允许值,证明采用第四系湖积砂层作为天然地基方案是可行的;地基土实际沉降主要集中在运营期间,建设及施工阶段所占比例较小（10%~27%）,而规范计算该阶段沉降所占比例在40%以上;在沉降计算及预测过程中考虑基础刚度的影响,所得基底土压力分布及沉降计算结果更符合现场实际。研究结果可为类似工程场地设计、建设及安全施工提供理论依据及参考。      

基于差异沉降和轴向刚度控制的竖向荷载作用下群桩基础优化分析

目前在群桩设计中仍大多数采用均匀等长布桩的方法,这种方法在基础受力、变形等方面存在较大的缺陷。考虑增大群桩轴向刚度和减小群桩基础差异沉降的条件下,将群桩基础位移函数与桩长优化函数相结合,在对基础采取行变换、平面变换的方式下,通过设置不同的桩长比值ξ、连接曲率值η设定不同布桩方案,分析不同方案下群桩基础轴向刚度比、差异沉降比的变化规律;并利用数值模拟法对所得优化结果的可靠性进行验证。此外,针对不同桩土刚度比、不同桩间距对群桩基础的轴向刚度比和差异沉降比进行了参数分析。研究结果表明：不同群桩基础优化变换方式、不同桩长对群桩基础优化结果会产生不同的影响;当优化目的是为增加群桩基础刚度时,应主要考虑行变换的优化方式,当优化目的是为减小基础差异沉降时,应主要考虑平面变换的优化方式;基础轴向刚度比随着桩土刚度比的增加而增大,随着桩间距的减小而增大;基础差异沉降比随着桩土刚度比的增加而减小,随着桩间距的减小而减小。     

路堤荷载下柔性桩复合地基沉降实用计算方法

根据等应变假设得到的复合地基加固区复合模量计算公式与实际路堤荷载下柔性桩桩土间的非等应变事实不符,因此,路堤荷载下复合模量法计算的沉降量多小于实测值。通过二维有限元方法分析了路堤荷载下复合地基变形特性。采用分层总和法反算加固区复合模量,提出了复合模量计算修正方法;并通过参数分析得到了各主要影响因素对复合地基加固区变形特性的影响;对比桩体设置前后下卧层变形差异,对下卧层沉降计算方法进行修正。由此建立了有限元方法与工程实用的分层总和法之间的联系,将有限元方法实用化,分别得到了路堤荷载下柔性桩复合地基加固区和下卧层的沉降实用计算方法。实例计算证明了所推荐方法的有效性。     

高速公路拓宽工程沉降控制复合地基优化设计

按沉降控制设计理论,结合有关公路设计规范、路面功能性和结构性的要求以及有限元法分析路基差异沉降引起路面附加应力的计算结果,提出了采用工后路基路拱横坡度变化小于等于0.45 %作为软土地基上高速公路拓宽工程的容许新老路基差异沉降控制标准。采用有限元法对佛山-开平高速公路拓宽工程标准断面进行分析,采用不同参数计算出水泥土搅拌桩复合地基的新老路基差异沉降。根据沉降控制标准,优化出既满足新老路基差异沉降控制要求,又效益最优的高速公路拓宽工程软土路基水泥土搅拌桩处理的设计参数,即工程水泥土搅拌桩采用面积置换率为8.9 %(对应桩间距1.6 m),桩长8 m,桩径为0.5 m,水泥掺入比为15 %;实际使用时,考虑桩土存在一定的不协调,可适当提高桩体面积置换率达10.1 %（对应桩间距1.5 m）。     

地铁隧道施工对邻近建筑物影响的研究

以某框架结构办公楼为研究对象,将建筑物和开洞地基看作一个有机的整体,按照结构-土体-隧道共同作用进行分析。利用有限元软件ANSYS10.0建立三维非线性有限元模型,研究计算了盾构法地铁隧道穿越建筑物时对建筑物自身沉降和内力的影响。分析结果表明,建筑物基础的沉降主要发生在地铁隧道穿越建筑物的区间段内;建筑物的横向倾斜随着盾构的掘进逐渐增大,而其纵向倾斜量最大值则出现在开挖面在建筑物中线附近时;在盾构穿越建筑物的过程中柱子的等效应 力增幅可达20.1 %;相对于弯矩而言,建筑物构件的扭矩变化更为显著;当开挖面越过建筑物20 m时其变形和内力均趋于稳定。     

群桩沉降计算理论分析

基于Geddes应力解,并根据叠加原理计算群桩内任意点处的三向应力,采用基于Duncen-Chang本构模型的修正分层总和法计算群桩内任意点处的沉降量,最后,根据基点法[1]和群桩基础荷载、变形协调关系建立方程,从而,最终获得群桩的沉降计算。该理论较常规弹性理论方法计算群桩沉降有较大地改进,具体体现在以下几个方面：（1）考虑了群桩中地基土的三向应力分布对群桩沉降计算的影响;（2）考虑了土体本构模型（Duncen-Chang弹性非线性本构模型）,因而,能计及土体非线性特性对群桩沉降的影响;（3）采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。     

隐伏岩溶条件下的上部结构-基础-地基共同作用数值模拟分析

基于龙岗区某超高层大夏,建立岩溶地基-基础-上部结构共同作用的有限元计算模型,模拟分析溶洞的应力、应变、位移及桩基础受力性能,并将分析结果与传统设计方法（上部结构与地基基础分离成两部分计算）进行对比分析,指出岩溶地基条件下传统设计方法的局限性。其研究结果表明:对于岩溶地基而言,共同作用对柱产生的次应力较小,但个别角柱次应力较大;剪力墙的次应力较大,且其布置方式对共同作用有较大影响,此应力随楼层的增加衰减很快;针对岩溶地基,筏板基础是比较适合的基础形式,在共同作用中起很大作用。