基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场及土压力的计算

提出基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场的数值模拟方法,并得到相应的土压力分布。首先,将土体划分为若干三角条块,引入带参数的条间力函数,建立土体极限平衡方程;然后,由最优控制理论得到一系列互不相交的临界滑动面,选定通过墙脚的临界滑动面,根据平衡方程求解格式,不断调整条间力函数中的参数,使土体满足力与力矩的平衡;最后,利用有限差分法,由墙面上各离散点的临界推力计算墙面上的土压力分布。数值计算结果表明,此方法适应性强,可计算任意倾斜角度的填土和墙体,且精度高、与现有解析解一致,可用于工程计算。     

地震作用下黄土边坡动态滑动位移研究

提出在地震作用下黄土边坡滑动的新模型,该模型由一个四边形块体和一个扇形块体构成。根据牛顿第二定律,分析该边坡在地震作用下两滑动块体的受力状态,推导任一时刻滑动块体的加速度。从而给出该边坡模型的临界地震加速度系数表达式并计算不同参数下,临界地震加速度系数的值。对已推导边坡块体加速度积分,解得任一时刻滑动块体的位移表达式,计算此时滑动块体的位移特解,并根据给定的三种实例,计算不同参数下滑动块体的位移。结果表明：块体交界面的倾角对临界地震加速度系数和块体滑动位移有显著的影响,当块体交界面倾角为正时,滑体越大,则临界地震加速度系数越小;当块体交界面的倾角为负时,滑体越小,则临界地震加速度系数越小;当块体交界面的倾角相等、持时相同时,滑块越大,位移越小。研究结果可为相关边坡的抗震设计及地震滑坡位移计算提供新的参考。     

边坡稳定性分析及滑移面快速确定

针对边坡稳定性分析及滑移面确定这一工程问题,提出一种解析法.首先根据基本假设及边坡的几何关系,建立边坡滑移面确定模型,推导出滑移面控制方程;然后基于极限平衡理论,采用解析的方法推导出与滑移面控制方程相关联的安全系数解析表达式;最后通过求解目标函数(一元函数)在定义域上的最小值,求出边坡最小安全系数及对应的临界滑移面.通...     

基于人工蜂群算法的边坡最危险滑动面搜索

将用于连续数值优化问题的人工蜂群算法引入边坡稳定分析临界滑动面搜索领域。该方法模拟了蜂群的群体协作采蜜过程,具有自适应收敛的特点,克服了传统方法容易陷入局部最优的缺点,是一种全局优化算法。为进一步改善其在复杂边坡搜索中的效果,将Hooke-Jeeves模式搜索操作引入人工蜂群算法,提出一种用于边坡临界滑动面搜索的模式搜索人工蜂群算法。对土石坝、海堤等4个实例边坡的计算结果表明,人工蜂群算法是一种简洁、高效的边坡临界滑动面搜索方法;对于复杂边坡,所提出算法具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡稳定分析临界滑动面搜索和最小安全系数的计算提供了一种新的全局求解策略。     

基于赤平投影法的西源岭边坡稳定性分析

通过对西源岭320、350、380、410m4个台阶边坡的优势结构面进行赤平投影分析,得到410平台有5种组合情况、380平台有1种组合情况、350平台有3种组合情况、320平台有1种组合情况可能发生楔形体破坏,以及410平台1处、350平台1处、320平台1处可能发生单平面破坏。然后,运用刚体极限平衡方法对各种实际的潜在破坏面进行天然及暴雨2种工况下的稳定性分析,得到了380平台F380-01与F380-02所控制的楔形体破坏在天然状态和暴雨状态下小于安全系数、350平台F350-03与F350-04控制的楔形体破坏以及320平台F320-11所控制的单平面破坏在天然工况下大于安全性系数、暴雨工况下小于安全性系数的结论。对比分析可知,赤平投影法可以很快速地搜索到可能滑动的结构面组合方式,但是要判断实际结构面组合是否滑动还需要进行定量分析。     

单面边坡的两种动力反应形式及其临界高度

把单面边坡的动力反应分为高边坡动力反应和低边坡动力反应两类. 研究了两种不同动力反应形式临界边坡高度的影响因素. 量纲分析表明弹性条件下边坡动力反应临界高度Hthre与构成边坡材料的动弹性模量Ed的平方根成正比,与边坡材料的密度ρ成反比,与边坡动力输入的特征周期T成正比. 结合弹性波动理论,利用大量数值模拟和统计分析得到了Hthre的表达式. 当边坡的高度大于Hthre时,边坡的动力反应呈现高边坡动力反应规律,当边坡的高度小于Hthre时,边坡的动力反应呈现低边坡动力反应规律.     

基于有限元极限平衡法的锚固边坡稳定性分析

在平面应变条件下,采用极限平衡和有限元法对锚固边坡稳定性评价过程的关键问题进行研究。将条分法对锚固边坡安全系数的定义推广到有限元法中,通过弹塑性有限元分析计算结构整体应力场,再结合虎克-捷夫法完成最危险滑动面的优化搜索。以天然边坡、渗流作用下锚固边坡及开挖锚固边坡为例,对比分析了条分法、有限元极限平衡法及有限元强度折减法三者在安全系数大小、滑动面形状、位置及对锚固作用处理上的差异。结合工程实例分析发现:同条分法相比,有限元方法所得到的安全系数更大,滑动面也更深,其中,有限元极限平衡法具有良好的计算精度,而条分法在一定程度上削弱了锚固效应,有限元强度折减法在一定程度上会放大了锚固结构的稳定效果。     

基于严格条分法的拟动力地震边坡稳定性分析方法研究

将拟动力法基本原理与极限平衡法中的严格条分法(Sarma法)相结合,推导边坡地震力和安全系数的计算公式;在此基础上,基于Python语言开发相应的计算程序,实现一种考虑波动效应的、适用于任意滑面形状和任意滑块条分的拟动力地震边坡稳定性分析新方法;同时,探讨地震动特性和结构面强度对边坡地震稳定性的影响。研究表明：随着地震波初始相位的变化,边坡的安全系数呈现周期性的波动变化,且存在最小安全系数;边坡安全系数随着地震动幅值和地震波波长/坡高比的增大而减小;当滑块结构面抗剪强度参数下降时,边坡安全系数随之减小。此外,通过波动理论揭示拟静力法与拟动力法的区别与联系：当地震波波长与坡高比大于10时,两种方法的结果基本一致;当地震波波长与坡高比小于10时,拟静力法所得结果比拟动力法保守,拟动力法更合理。     

基于粒子群优化算法的边坡临界滑动面搜索方法

采用数值计算结果进行极限平衡分析是边坡稳定性分析的重要方法,最危险滑移面位置的确定是边坡稳定性分析的关键。采用粒子群优化理论控制位于滑移面后缘范围的滑入点和前缘剪出区域的滑出点,以均分逼近法控制滑面半径,实现了边坡内潜在滑移面位置的搜索及安全系数的计算,进而确定了边坡的最小安全系数及最危险潜在滑移面位置,搜索出的滑面不依赖于网格节点。以昆明某公路滑坡为例,将搜索出的最危险滑面与现场勘察成果进行对比,结果表明,采用本文方法计算所得的结果与工程实际较为吻合,证明了该方法的有效性。     

火灾下型钢混凝土异形柱温度场分析

为了分析型钢混凝土异形柱的耐火极限及火灾后的力学性能,为试验研究做好充分的前期准备,本文采用有限元分析软件ANSYS对型钢混凝土异形柱截面温度场进行数值模拟,得出了柱截面在不均匀受火情况下的温度场分布规律。结果表明,在两面受火的情况下,L形柱的凹角处的温升低于其它部位;由于型钢的存在,加快了柱截面内部温度的热传导;距离受火面相同的深度处的混凝土与型钢的温度不同,因此有必要研究损伤差异对承载力和两者粘结滑移造成的影响。     

火灾下配有钢管的钢骨混凝土柱温度场有限元分析

利用ABAQUS有限元分析软件建立了配有钢管的SRC柱温度场的有限元分析模型,模拟火灾作用下各个时刻构件的三维温度场分布,并利用试验结果对模型进行了验证,计算结果与实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面周长、型钢含钢率和截面核心面积比对构件温度场的影响规律。研究成果为进一步深入研究配有钢管的SRC柱高温下的力学性能创造了条件。     

受火钢筋混凝土柱三维温度场的数值模拟

受火构件内部温度场随时间和空间的变化规律对结构和构件的高温响应和抗火性能是至关重要的。应用通用有限元分析程序ABAQUS,对火灾下钢筋混凝土柱的二维温度场和三维温度场进行了有限元分析计算。所得计算结果与相关试验数据吻合,证明了通过通用有限元软件对钢筋混凝土结构进行三维温度场分析的可行性,也为混凝土结构在高温下以及高温后的三维响应分析提供了理论依据。     

地震中整体面板式土工格栅加筋土挡墙动土压力研究

土工格栅加筋挡土墙是一种柔性挡土结构,目前尚未建立较严密的设计方法,作用在土工格栅加筋墙壁上的地震动土压力研究是抗震设计的重要内容之一。应用基于拉格朗日法的完全非线性动有限差分法研究整体面板式土工格栅加筋土挡壁在地震作用下各设计参数对挡壁动土压力的影响。采用弹塑性模型模拟填土,采用耦合弹性参数描述格栅与土接触界面特性,参数包括加筋间距、长度、刚度、地震强度和填土性质等,分析墙壁的动土压力沿墙身的分布特征,得出了影响地震动土压力的显著参数,证明了土工格栅加筋墙体的优异吸震能力,研究结果为整体面板式土工格栅加筋土挡墙抗震设计中的动土压力研究提供参考。     

考虑应变软化的边坡稳定分析

在密砂、坚硬黏土及原状土的强度试验中,土试样常表现为应变软化,随着应变的增加其抗剪强度降低,并且发生渐进破坏。应用传统的极限平衡法,采用峰值强度作为计算参数进行稳定分析验算时,通常忽略土材料的渐进破坏过程,这可能会对边坡稳定评价带来不利影响。基于有限元极限平衡法,提出考虑应变软化的边坡稳定分析方法,并通过算例分析证明该方法的合理性。     

断层破裂过程对边坡的广义荷载场的动态影响

利用基于FEPG的有限元新模型,从动力学的角度对地震中断层的破裂过程进行了研究,探讨其对边坡的位移场、应力场的动态影响,从而用数值模拟的方法印证了现有的地震滑坡动力学模型理论.