桩基础极限荷载有限元判定方法研究

以桩基础极限荷载分析为例,探讨各种极限荷载计算和判定方法,以提高计算精度。有限元极限分析方法分为强度折减法和荷载增量法。强度折减法极限荷载判定方法有:1F-Q_u曲线判定法,即曲线出现V型尖点,则V型尖点前一点对应的强度折减系数为桩基础的安全系数;2F-s曲线判定法,即F-s曲线出现拐点,其后曲线近似平行于s轴;3 F-Δs′ΔP′突变曲线判定法,当曲线发生突变,出现一条近似与F轴垂直的直线,曲线突变前的拐点对应的强度折减系数为安全系数;4数值计算收敛性判定法,即计算恰好不收敛时前一点对应的强度折减系数为安全系数;5塑性区贯通判定法,该方法只适用于判断计算的正确性。荷载增量法极限荷载判定方法有:1P-s曲线判定法,曲线有明显第2个拐点,其后近似平行于s轴,第2拐点对应荷载为极限荷载;2数值计算收敛性判定法;3塑性区贯通判定法。研究表明上述各种方法判定桩基础的极限荷载几乎相同,只要按规定来操作,各种判定方法都是可行的。强度折减法与荷载增量法所得极限荷载误差很小,表明2类判定方法都是可行的。     

加肋凹型锥-环-柱结合壳塑性极限分析

为探究加肋凹型锥-环-柱结合壳的塑性极限承载能力,首先通过有限元法分别对加肋凹型锥-柱结合壳和加肋凹型锥-环-柱结合壳进行了塑性极限分析,对比了结构的塑性极限载荷;然后,分析了加载过程中结构的力学行为,提出以极限载荷系数和塑性区扩展长度衡量局部进入塑性后,结构继续承载的能力;最后,指出了加肋凹型锥-环-柱结合壳结构形式的优越性,探讨了其强度标准,并通过一个精车模型试验对计算结果进行了初步验证。     

加肋轴对称组合壳塑性极限分析 专用软件LAFEMAT的研制

基于轴对称截锥壳单元,建立了加肋轴对称组合壳塑性极限分析的有限元计算方法;应用Fortran语言编制了LAFEMAT专用软件.该软件通过分步加载,计算每一载荷步作用下组合壳单元的应力状态,采用一系列弹性计算方法模拟弹-塑性计算,直至组合壳达到极限状态,从而求得极限载荷.实例证明:该专用软件具有较高的计算效率和精度.     

多边形均布荷载下钢筋砼板的极限分析

通过对多边形钢筋砼板受均布荷载作用下的受力分析,提出了多边形钢筋砼板在均布荷载作用下的极限分析方法,给出了其简易的计算公式.     

拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳的极限载荷分析

本文利用库仑屈服准则,研究了拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳的弹性极限载荷和塑性极限载荷,得出了新的结果和结论。计算结果表明,考虑了材料的拉压异性之后,厚壁圆筒和厚壁球壳的极限载荷均有明显提高。     

偏心支撑钢筋砼门式框架结构的极限分析

本文根据偏心角钢支撑钢筋砼框架的试验结果,从理论上拟定出这种结构在极限状态时的刚塑性一阶倒塌耗能机构,由虚功原理建立了单斜杆偏心支撑钢筋砼框架的极限分析方法,进而对其极限状态进行了理论分析,分析结果与试验结果基本一致.     

耐压液舱区域耐压船体强度的研究

本文把带纵骨实肋板式耐压液舱和对应的耐压船体看成一弹性整体,求解了耐压液舱区耐压船体的应力响应,并通过塑性极限分析,求得了其极限承载能力。理论分析与有限元计算及实验结果相比较,吻合较好。     

火灾场钢筋混凝土简支梁抗弯性能分析

通过对火灾中钢筋混凝土简支梁截面温度场和材料热力学性能分析,将混凝土分为弹性区和塑性区来分别计算其强度,建立了火灾场简支梁截面内混凝土应力和梁极限抗弯承载力的计算公式,通过具体算例分析了钢筋混凝土简支梁截面温度场和极限承载力的变化规律和原因。     

环肋轴对称组合壳塑性极限分析的弹性模量调整有限元方法

基于轴对称截锥壳单元,以单元横截面峰值应力为等效应力,建立了弹性模量调整有限元方法,应用Fortran语言编制了有限元软件用于计算环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.该方法根据组合壳的应力分布情况调整轴对称壳单元和肋骨单元的弹性模量,并进行一系列的弹性迭代计算,计算收敛后即可以得到环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.通过对算例的计算证明:该方法具有良好的收敛性和较高的效率,计算结果与试验结果吻合较好.     

抗滑桩设计安全系数标准讨论

对国内外边滑坡治理的抗滑桩设计安全系数标准进行了对比分析,指出我国各行业规范建议的稳定安全系数设计标准和国际上采用的标准相比总体偏低,建议适当提高。一些岩土设计规范在抗滑桩设计中考虑了2次安全系数,在滑坡推力计算中考虑了1次安全系数,然后又考虑了1.35的荷载分项系数。基于此,提出了一种新的设计思路,将极限状态设计法和稳定安全系数法区分开来,设计时分别满足极限状态设计法的荷载分项系数设计标准和稳定安全系数法设计标准,取2种方法的极大值进行抗滑桩结构设计。这样,既满足了结构工程师要求的极限状态荷载系数标准,又满足了岩土工程师要求的稳定安全系数标准,避免重复考虑安全系数。     

基于Mohr—Coulomb准则深埋球形洞室的弹塑性分析

基于岩体力学中关于深埋圆形洞室的假设和Mohr-Coulomb准则,推导了深埋球形洞室开挖后应力弹性分布、塑性分布和塑性区半径的公式.并用所得到的公式与圆形洞室进行了比较.算例表明,在相同荷载、岩体强度参数和几何尺寸的前提下,球形洞室的受力比圆形洞室合理.     

梁式转换结构的ABAQUS非线性有限元分析

为研究梁式转换结构在竖向荷载作用下应力的分布及承载力情况,运用ABAQUS软件对文献[9]中的满跨剪力墙梁式转换结构ZHL-1进行有限元分析,并将有限元计算与文献报道的试验进行结果对比。分析表明:数值模拟与试验所得极限承载力误差仅为4.17%;该结构中转换梁与上部剪力墙共同作用所产生的应力拱效应分布及变形发展全过程与试验吻合较好;引入的损伤参数可以有效体现混凝土的拉伸开裂变化和压缩破坏特征。因此,运用ABAQUS软件,结合混凝土损伤塑性模型梁式转换结构所作的非线性有限元分析结果,可以为类似的剪力墙梁式转换结构设计和试验提供参考。     

基于强度折减法的海底隧道强震破坏机理

将强度折减法引入强震作用下的海底隧道衬砌结构安全稳定性研究,利用FLAC3D软件建立了海底隧道-岩土体-海水相互作用的强度折减法数值模型,综合考虑海底隧道衬砌在强震作用下的位移、剪应变增量和塑性区变化,确定了海底隧道衬砌局部破坏的极限平衡状态和整体破坏的极限平衡状态,分析了海底隧道衬砌在强震作用下的破坏机理。结果表明:海底隧道衬砌在水平地震波的作用下,主要是围岩变形导致隧道衬砌破坏;隧道衬砌破坏位置发生在右侧侧墙中部,破坏形式为剪切破坏;隧道衬砌局部破坏的极限安全系数为1.47,整体破坏的极限安全系数为1.8,2种安全系数的极限状态可对应结构设计中的正常使用极限状态和承载力极限状态。研究成果可为海底隧道衬砌设计提供理论依据。     

BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能试验研究

进行了BFRP筋无粘结部分预应力混凝土梁与全预应力梁、非预应力梁受弯性能对比试验,并对非预应力钢筋配筋率对BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能的影响进行试验研究,再测试各试件的开裂荷载、钢筋屈服点荷载、极限荷载、BFRP筋和普通钢筋应变发展情况、梁顶部及底部混凝土应变发展情况、平截面假定、荷载-变形曲线和裂缝发展情况.在试验研究的基础上,对比分析了各试验参数对受弯性能的影响.     

海底隧道强震动力响应及其极限状态研究

以某海底沉管隧道为例,利用强度折减法对沉管隧道在强震作用下的动力响应进行分析,采用钢筋混凝土等效模型,以极限应变值分析沉管隧道的整体破坏极限状态。研究结果表明:水平地震荷载作用下,由于受到周围土层的约束作用,沉管水平向位移变化不大;但在地震、海水及淤泥等荷载的共同作用下,沉管顶板两端的素混凝土单元将产生拉伸、剪切破坏,钢筋混凝土等效单元产生剪切破坏。此外,还得到了强震作用下海底沉管隧道的整体破坏极限状态及其相应的安全系数。研究成果可为海底隧道抗震设计提供参考。     

预应力CFRP筋T形梁受弯性能试验及变形分析

试验通过对3根T形预应力CFRP筋混凝土梁和1根矩形预应力CFRP筋混凝土梁进行对比,考察了预应力CFRP筋混凝土梁的受弯工作性能,记录了试验梁的开裂荷载、极限荷载和裂缝发展情况。试验结果表明：增加预应力度和总配筋率对提高开裂荷载,限制挠度、裂缝发展起重要作用;相同配筋的T形梁和矩形梁挠度相近,但各阶段荷载不同。对预应力CFRP筋T形梁的变形性能进行了理论分析,推导了短期荷载作用下刚度和挠度的计算公式,并将计算值与试验值进行比较,两者吻合良好。     

边坡稳定性理论及其局限性

边坡分析理论经过近几十年的发展,基本形成了完善的体系。较为典型的有 极限平衡法,极限分析法,有限元法等。对各种分析方法做了简要的回顾与评述。基于极限 平衡原理发展的各种分析方法,大多需要做许多假设,同时对岩质边坡又不能很好地考虑其 断层节理特征。有限元强度折减法,是近年来发展起来的一种分析方法,与极限平衡法相比 不需要任何假设,可以求得任意形状边坡的临界滑移面及其对应的安全系数,同时可以反映 边坡失稳及塑性区的发展过程,为岩土体边坡分析开辟了新的途径。     

岩土崩塌冲击作用下埋地管道应力与变形分析

基于散体极限平衡条件,利用马斯顿提出的沟内埋管垂直土压力计算模型,对存在冲击荷载情况的埋地管道受力进行分析,同时根据弹性半空间理论对落石冲击荷载情况下管道轴向附加荷载分布情况进行了计算分析。在利用传统的应力设计进行分析校核的同时,应用竖向变形量设计理念,研究了落石垂直冲击管道正上方时管道变形情况,以此来判断管道失效与否,为地质崩塌灾害易发区埋地管道的铺设方式提供理论和实践依据。     

碎石桩复合地基有限元分析

应用有限元对碎石桩复合地基进行了数值模拟,求取了碎石桩复合地基的极限荷载,分析了复合地基的受力状况,探讨了碎石桩的鼓胀破坏过程及规律.数值分析结果表明增量加载有限元法是分析碎石桩地基的一种很有效的手段,它在获得极限载荷的同时,能够详尽地阐述碎石桩复合地基的受力状况及碎石桩的鼓胀特性.     

对相当厚度法设计舰体中剖面结构的探讨

本文通过几型舰的运算结果,指出采用高强度钢的中型水面舰艇,其极限弯矩条件比弯曲应力条件严格。对原相当厚度法,提出以极限弯矩条件代替上甲板强度条件,并结合板与纵骨的稳定性条件的改进相当厚度法。此方法既选择了材料屈服极限,又合理地确定了舰体的相当厚度。