风机基础结构有限元分析

本文利用ANSYS软件建立风机基础的有限元模型,将数值计算结果与常规设计进行对比,发现风机基础结构设计中可能存在的问题。研究金属环和基础截面尺寸对结构受力的影响,分析变形、应力分布、荷载分配、裂缝规律,并提出设计建议。     

刚柔复合桩基性状的有限元分析

通过建立的6×6桩刚柔桩基模型,对复合桩基协同工作性状进行了三维有限元分析。研究了在不同刚、柔性桩数比例与不同荷载水平下桩顶荷载、地基中应力与应变的变化规律。如果刚、柔性桩数比例不变、桩承受荷载小于其承载力极限值,则在不同荷载水平下刚、柔性桩顶所受荷载比值基本不变;同一荷载水平下存在刚性桩数与总桩数的一个经济比例（不大于40 %）,当刚性桩数与总桩数比小于该比例时,增加刚性桩数量能有效减少浅层土中的应力,减沉效果明显;当刚、柔性桩数比例大于该比例时,增加刚性桩数量,地基中应力与应变减少效果不显著。     

粉喷桩单桩复合地基承载特性的有限元分析

采用有限元法对粉喷桩单桩复合地基的承载特性进行数值试验。.分析了在整个加荷过程中单桩荷载传递特性和该复合地基的桩土应力比的变化规律,同时分析了褥垫层厚度及其变形模量对桩土应力比的影响。     

土工织物加固软土路堤的有限元分析

采用有限元方法对土工织物加固软弱地基路堤的力学机理进行了研究.通过比较路基加筋和未加筋两种情况研究了土工织物的加固机理,结果表明土工织物对于提高路堤填筑高度、减少路堤侧向位移、均化路堤沉降以及加速超孔隙水压力消散有显著的效果.加筋路堤中土工织物的轴力受填筑高度、超孔压消散速度和接触面系数等因素的影响,路堤填筑高度和施工进度的控制有利于土工织物抗拉强度的发挥.对路堤安全系数的研究分析表明传统的极限平衡法验算路堤稳定性偏于保守,采用有限元方法能较好地反映土工织物的加筋作用,可以优化工程设计.     

柔性基础复合地基力学性状的有限元分析

通过有限元分析方法,考虑复合地基中各种材料的非线性特性,对柔性基础下复合地基的力学性状作了初步的数值模拟分析,找出了柔性基础复合地基桩土间的荷载分担、荷载沿深度变化和传递、桩土间相互作用、变形特性等力学性状的一些基本规律。     

大型整体式贮煤筒仓基础有限元分析

采用有限元分析了不同土体的弹性本构关系和不同堆煤荷载施加方式对筒仓基础的影响;在此基础上分析了煤压力、桩土之间的接触压力、桩的内力与变形、土体沉降等变化规律。从计算结果可知,考虑土体的弹性模量随土层的压实而提高,并考虑煤与筒仓、基础土体之间的相互作用,使得筒仓基础的受力状态与实际情况更接近,从而得到优化的筒仓基础设计。     

小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析

针对小湾拱坝坝基开挖中出现的卸荷松弛问题,采用三维非线性有限元法对卸荷松弛效应进行了评价。通过松弛方案与未松弛方案计算,对小湾拱坝的应力和位移、屈服区分布以及坝基浅部关键截面的抗剪安全度、点安全度等方面进行了比较分析。研究结果表明,建基面地基松弛后,主要影响低高程局部区域的变形和应力,对拱坝整体变形和应力分布的影响很小;地基松弛后,拱冠梁建基面（953 m高程）坝踵处第一主应力有所增大,坝趾处第三主应力有所减小;拱冠处梁的作用减弱,拱冠梁处距坝踵20 m范围的点安全系数也略有降低;原设计方案在未松弛情况下基本可以满足《混凝土拱坝设计规范》关于建基面抗剪（断）安全系数的要求;坝基松弛后,抗剪（断）安全系数降低明显,与规范规定的要求相差较大,需采取适当的工程措施。该研究成果已为设计决策提供了依据。     

高填石路堤动力响应的室内模型试验及弹塑性有限元分析

高填石路堤在工后运营过程中,长期受到动力荷载的作用。基于相似比理论建立高填石路堤动力响应的室内试验模型,以简谐振动荷载和冲击荷载模拟高填石路堤实际受到的复杂动力荷载,采用动土压力盒和加速度计拾取模型路堤在振动器作用下的响应波形,利用Drucker-Prager弹塑性本构模型进行模型路堤的动力响应有限元分析。分析结果表明,有限元分析值与实测值比较接近,即使在较大的动力荷载作用下,高填石路堤内部产生的塑性区也只是暂时的和局部的,仍可维持其整体稳定,且表现出应变硬化的动力特性。     

刚-柔性桩复合地基变形特性有限元分析

在现场试验基础上对条形基础下刚-柔性桩复合地基进行有限元模拟分析。着重讨论了褥垫层、承台、刚性桩、柔性桩等的参数变化对刚-柔性桩复合地基沉降特性的影响。结果表明,复合地基沉降随着褥垫层厚度减小而减小,随着褥垫层模量增加而减小,承台厚度增加有利于减少差异沉降,刚性桩是控制沉降的主要构件,柔性桩桩长增加可以减少差异沉降。分析结果为刚-柔性桩复合地基的优化设计提供理论基础。     

土工织物加固软土路基的机理分析

采用非线性有限元方法对土工织物加固软土路基的效果和机理进行了探讨。对比计算表明，土工织物对软土路基的加固有明显的效果，可使路堤的安全性提高20％以上，使侧向位移减小15％～25％；土工织物对竖向沉降影响的大小则取决于路堤的宽度及土性参数；固结阶段的侧向位移会由于竖向沉降的大幅度发展而发生回缩，工程中需要采用较精密的仪器来探测这种回缩现象；仅铺设土工织物对路基体内孔隙水压力的发展影响不大，若要加快孔压的消散，可与塑料排水板联合使用；为了更好地发挥土工织物的加固效果，土工织物应尽量布置在高应力区域。分析后认为，传统的极限平衡分析方法很难合理地反映土工织物与土之间的变形协调关系，也较难正确地反映土工织物的受力状态及作用机理。     

CFG桩复合地基褥垫层效用的有限元分析

复合地基上褥垫层的设计是桩体复合地基设计的关键技术,通过有限元数值模拟分析,得到了桩土沉降与荷载之间的关系,获得了褥垫层厚度及其压缩模量对桩土应力比、桩土沉降等的影响规律。该研究为复合地基褥垫层厚度的设置及选择和配制合理的垫层材料提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

刚性桩复合地基抗震性能的有限元分析

近年来刚性桩复合地基在工程中的应用日益广泛,但是,对该种复合地基在动力荷载下,尤其在是地震作用下的动力响应性状却研究很少。考虑地震作用下土-桩-上部结构之间的相互作用,采用三维有限元方法,对刚性桩单桩复合地基的地震响应进行时域内的模拟计算与分析研究,分析了这种复合地基与桩基础地震响应的差异,并对影响刚性桩复合地基抗震性能的一些因素进行了研究,得出了一些对刚性桩复合地基的抗震设计有参考价值的结论。     

锚索与锚杆联合锚固支护岩坡的有限元分析

针对广东某高速公路74 m高的7级挖方边坡,采用三维弹塑性有限元数值计算方法分析山区路堑开挖岩质边坡的锚固支护的受力情况。分别计算了坡体无锚和3种不同的锚固方案。通过坡体无锚方案的计算确定坡体的滑动面并为锚固方案的设计提供依据。3种锚固方案中的预应力锚索和锚杆按不同方式进行了组合。所建立的锚固坡体三维有限元分析模型对锚固坡体进行了合理简化并节约了计算量。计算中锚索的预应力采用预先施加应变的方式施加。计算分析表明,边坡加锚后可显著减少边坡塑性区。实际工程中采用预应力锚索和锚杆交错布设方案进行边坡锚固支护可较好地达到安全与经济并重的边坡处治原则。现场监测结果表明,锚固边坡有限元分析合理可行。     

考虑温度耦合效应的竖井地基固结有限元分析

针对塑料排水板(PVD)安装热源能提升PVD性能、加速竖井地基固结这一工程现象,基于热-水-应力 (T-H-M) 三场全耦合的有限元方法来模拟利用热源进行地基处理新技术(PVTD)。首先,以微分形式与等效弱形式分别给出T-H-M耦合控制方程,并推导出其有限元方程组。然后在多场耦合有限元软件中建立饱和土的T-H-M全耦合模型,并通过与已有解析解比较,验证了模型正确性。最后,对一个经典有涂抹区的竖井地基算例,分不耦合温度(UT)、耦合温度但不考虑其对饱和土物性影响(CT)、耦合温度考虑温度对饱和土渗透性影响(CTP) 3种情况进行固结计算分析。研究结果表明,相对于无热源竖井地基,CT情况下由于热源产生的附加孔隙水压力,固结速度略有下降;CTP情况下,由于热源有效改善涂抹区的渗透性能,竖井地基固结速率明显加快。上述研究结论从理论上较好地阐明了PVTD的作用机制。     

止水帷幕对基坑环境效应影响的有限元分析

采用Biot固结理论分析了止水帷幕对基坑工程环境效应的影响,包括止水帷幕不同打设深度的效果,以及两种封闭式止水帷幕发生漏水意外时对地下水位和坑外土体位移的影响等。在有限元编程中,将开挖土体置为空气单元可以简化处理过程。算例分析结果表明,深厚透水地基中增加竖向止水帷幕的深度并不能有效减小对周围环境的影响;漏水部位周围土体的渗流等势线较为密集,渗流速度较大,容易诱发扩大破坏;竖向封闭式止水帷幕漏水引起的坑边土体的沉降和地表土体的侧移相对较大,水位下降迅速等。其结果可供基坑工程漏水事故环境效应的评价和对策研究时参考。     

深基坑开挖的有限元模拟与实验研究

本文根据Goodman接触面单元和Duncan-Chang模型编制了二维有限元程序SJK。考虑了工程实际中分步开挖、支撑等一系列施工过程,利用模型试验对该程序进行了验证,实测结果与理论计算值两者较为接近,为工程设计和施工提供参考     

CO2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析

目前国内关于CO2地质埋存课题的研究已经起步,其中与岩石力学有关的工作急需加强。为此,考虑到向含气地层中注入CO2时岩石、气体和温度的相互作用,将CO2视为理想气体,使用Drucker-Prager屈服准则和‘无拉应力’判据,建立了一个热-气-应力耦合模型并研制了相应的二维有限元程序。假定了一个由下部注入层和上覆冠石层组成的CO2埋存地质系统,以此为数值模拟的对象,分析了CO2在不同的注入速率和注入时间条件下岩体的中的位移、应力、受拉与塑性破坏区的变化和分布情况,结果显示,为保证CO2注入岩体的稳定,应优择最佳的注入速率和注入时间。     

群桩效应有限元分析

利用有限元方法,对竖向荷载作用下复合桩基的群桩效应进行了计算分析,讨论了桩长L、桩距与桩径之比Sa/d、桩数n、土类等对群桩效应及群桩效应系数η的影响。结果表明：复合桩基中各个基桩的极限承载力Qu及η随L增大而增大;当Sa/d小于某个数值时,Qu,η随Sa/d增大而增大;当Sa/d大于某个数值时,Qu,η随Sa/d增大而减小。群桩效应及η与土类有关;η存在极大值,随n增多而减小,但减幅不大。     

Finite element analysis of the effect of corrosion on the behavior of reinforced earth walls

A simple model for the corrosion‐induced loss of stiffness and strength of the steel strips of earth‐reinforced walls was introduced in a finite element simulation of the long‐term behavior of the wall, in which the backfill‐strips interactions are taken into account by means of a generalized homogenization procedure (called a multiphase model). The results show an initial phase of slow displacements induced by the loss of stiffness, followed after a few decades by a steep acceleration of the displacements, leading to wall failure. The influences of the parameter controlling corrosion, the backfill cohesion and the heterogeneity of the corrosion process are discussed. Results are used to discuss a strategy for reinforced earth wall surveillance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于倾斜软弱地基的填方工程特性分析

基于有限元方法,以水平软弱地基为参考,对比分析了倾斜软弱地基上路堤分阶段填筑过程中的水平位移、竖向沉降、稳定性等参量的变化规律。分析表明：当地基倾斜时,水平位移沿倾斜面向下发展,并在下坡脚处取得最大值,这明显不同于地基水平情况下水平位移基本按中心轴对称分布的规律。倾斜软弱地基的破坏模式为沿地基倾斜方向向下滑裂破坏,其稳定性明显低于水平软弱地基。计算还表明,抗滑桩使地基体内水平位移增量大大减小,抗滑桩后方的水平位移增量急剧降低。抗滑桩约束了倾斜地基体内水平位移的发展,阻碍了路堤沿地基倾斜方向向下滑裂破坏的趋势,提高了路堤的稳定性,是一种加固倾斜软弱地基的有效方法。