岩溶区大直径嵌岩桩荷载传递特征的数值分析

当大直径嵌岩桩桩基穿过岩溶区域时,其受力情况相对较为复杂,且承载力会受到较大的影响,弄清楚岩溶区桩基荷载的传递特征,对分析计算桩基承载力、桩基沉降变形具有重要的意义。根据丹霞枢纽互通区钻探及物探资料,通过简化地层,建立概化地质模型,采用FLAC~(3D)软件对该岩溶区大直径嵌岩桩的荷载传递特征进行数值计算,分析影响桩基荷载传递特征的因素,讨论在不同桩径、嵌岩深径比、厚跨比、桩土刚度比、桩岩刚度比条件下桩基荷载的传递规律。结果表明:由于岩溶区溶洞的存在,桩侧摩阻力会出现多个峰值,峰值的大小与桩径、顶板厚度、嵌岩深度、岩土体的性质有关,桩侧摩阻力会集中分布在溶洞顶板处,且桩径越小,溶洞顶板处桩侧摩阻力会越大;随着桩径的增大,桩侧摩阻力发挥越均衡,桩端阻力所占荷载的分担比越大,表现出端承桩的性质;随着嵌岩深径比的增加,桩底侧摩阻力的发挥程度越低;桩径、嵌岩深径比、厚跨比对桩基荷载传递的影响相对较大,桩径越小,桩侧摩阻力对嵌岩深径比、厚跨比的变化越敏感,桩径越大,桩侧摩阻力对桩土刚度比、桩岩刚度比的变化越敏感;相对增加嵌岩深径比,适当提高桩径,对提高桩基承载力的效果更为明显。     

基于岩土工程原位测试技术的桩基水平承载力分析

软土地区的高速公路与高层建筑经常选用桩基作为其基础,桩基础的水平承载特性对建(构)筑物的稳定性有着重要影响。为分析桩基础在水平荷载作用下的承载力特性,在传统的桩基p-y曲线计算方法的基础上,提出利用岩土工程原位测试数据计算桩基p-y曲线的方法,对现场两根钻孔灌注桩进行载荷试验与有限元模拟,并将基于岩土工程原位测试技术的桩基p-y曲线法计算结果与传统的Matlock桩基p-y曲线法计算结果进行对比分析。结果表明:基于岩土工程原位测试技术的桩基p-y曲线法可计算水平荷载下桩身水平位移、桩身截面弯矩和桩侧土体抗力;不同土层深度处得到的桩基p-y曲线与有限元模拟结果吻合较好,验证了本文所提出的方法的可靠性和适用性。基于岩土工程原位测试技术的桩基水平承载力评价方法可借助原位测试技术获得准确、可靠的土性参数,避免了原位取样、载荷试验所需的高额费用,为桩基水平承载特性研究提供了新的思路。     

大直径桩端阻力面积修正系数研究

桩端阻力和桩端直径呈非线性关系,随着桩端直径的增加而逐渐减小。本文根据线弹性理论和非线性弹性理论分别求得大直径灌注桩桩端阻力的面积修正系数的上限解和下限解,得到了桩端土承载力标准值与桩端直径的非线性关系和桩端土承载力面积修正系数与桩端直径的非线性关系。与现行建筑桩基技术规范相比,当桩径 0．80～3．00 m时,规范给定的面积修正系数稍大于理论上限值,其它桩径范围的桩端面积修正系数均在理论值的上、下限范围。当桩径0．80～2．00 m时,按规范给定的面积修正系数修正后的承载力标准值稍大于理论上限值, 其它桩径范围按规范修正后的桩端土承载力标准值均在理论值的上、下限范围。     

弹性抗滑桩桩底支承条件对其内力和位移的影响分析

采用传统的抗滑桩内力计算方法"K"法,推导了弹性抗滑桩受荷段和嵌固段桩身内力和位移的计算公式,结合具体的工程实例,将抗滑桩桩底支承条件分别按自由支承、铰支承和固定支承考虑,利用MATLAB软件进行编程,分别计算出3种支承条件下抗滑桩桩身内力和位移,并进行了对比分析。结果表明:当抗滑桩嵌固段长度一定时,嵌固段地基系数K值的变化对桩底约束为固定支承的抗滑桩桩身内力的影响最大,对桩底约束为自由支承的抗滑桩桩身位移的影响最大;当嵌固段地基系数K值一定时,对桩底约束为固定支承的抗滑桩桩身弯矩的影响最大,剪力和位移的影响最小,对桩底约束为自由支承的抗滑桩桩身弯矩的影响最小,剪力和位移的影响最大,故在抗滑桩工程设计中,桩底支承条件应尽量按铰支承考虑。     

刚性桩复合地基和桩基础设计计算理论对比

通过深入分析刚性桩复合地基和考虑承台效应的复合桩基设计计算理论,以高层建筑地基基础设计计算实例为依托,总结出在承载力提高和变形降低幅度较大的地基基础设计中,大桩距疏桩基础作为一种复合桩基,克服了刚性桩复合地基和常规桩基础地基基础方案的缺点,在安全性和经济性方面均发挥了独特的优势。     

结构抗侧刚度计算方法的研究现状与进展

实际震害显示,多层房屋结构在地震作用中由于水平地震剪力分配不均产生"内力凝聚"而导致建筑物发生破坏或倒塌。结构抗侧移刚度作为水平地震剪力分配的依据,是建筑抗震设计中十分重要的参数。通过对已有砌体结构和钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度计算方法进行总结分析,指出了现有计算方法中计算结果误差大及影响因素考虑不全面等不足之处,并基于此进行了讨论,为以后的研究工作提供参考。     

创业街办公大楼桩基础设计计算

建筑物的设计要求和建筑场区的工程地质条件决定了基础方案的选择。本文通过计算和对比创业街办公大楼桩基础不同桩径在不同桩端持力层的单桩竖向极限承载力标准值,合理地选择了持力层,确定了桩径和桩长;在此基础上分别对桩身和承台结构进行设计计算和强度验算,并利用ANSYS软件计算矩形群桩基础中点和角点沉降量,绘制沉降量预测曲线,结果显示沉降量满足规范要求。该设计可用于指导工程施工。     

黄土挖填场地桩筏基础承载特性的数值模拟研究

为充实黄土地区挖填结合场地桩筏基础物理模型试验的相关结论,应用FLAC3D数值分析工具对分级荷载作用下跨越黄土挖填结合区的桩筏基础进行了深入分析,研究了黄土地区挖填结合场地桩筏基础的受力特点和变形特征,并综合部分模型试验结果,验证了数值分析结果的可靠性。结果表明:黄土地区挖填结合场地的桩筏基础桩基承载性状均为端承摩擦桩,且挖方区和挖填结合区灌注桩的承载性能优于填方区灌注桩;黄土挖填结合区由于土层工程性质差异以及填土厚度不均,在荷载作用下极易产生差异沉降,造成筏板下地基土出现"葫芦瓢"形的沉降特征,引起筏板的挠曲变形,不仅使筏板自身产生较大的弯矩,也对下部桩基的弯矩产生重要影响。该研究成果可为黄土地区挖填结合场地的桩筏基础设计提供参考。     

沉渣对软岩嵌岩桩承载力影响的模型试验研究

我国华东地区普遍发育以红色碎屑岩沉积为主的泥质软岩,该地区软岩嵌岩桩在钻孔施工时极易在桩底产生一定厚度的沉渣,造成桩基极限承载力降低。结合江西泰和赣江特大桥软岩嵌岩桩工程,通过模型试验方法研究了沉渣厚度对基桩承载力的影响规律,并对《铁路桥涵地基与基础设计规范》(TB 10093—2017)中的基桩承载力计算公式进行了修正。结果表明:无沉渣基桩的荷载-沉降曲线趋于抛物线型,有沉渣基桩的承载力随沉渣厚度的增加而呈现出指数衰减的变化规律;基于模型试验结果的回归分析,提出考虑沉渣厚度的软岩嵌岩桩承载力的修正公式,可为实际工程中有沉渣基桩承载力的预测以及桩底沉渣厚度安全阈值的确定提供参考。     

单桩-土相互作用非线性数值分析模型

基于OpenSees数值分析平台,建立了单桩-土非线性数值分析模型。模型中考虑了桩身的非线性以及桩-土之间的非线性力学特性,桩-土之间的非线性水平相互作用通过p-y弹簧单元来模拟。结合水平荷载作用下桩-土相互作用拟静力试验结果,对模型的准确性进行验证,并对位于不同地下深度处砂土的水平抗力-位移曲线进行对比分析。结果表明:桩顶水平力-位移滞回曲线及骨架曲线数值模拟结果与试验结果均吻合较好,验证了单桩-土非线性数值分析模型的准确性。此外,在地表以下4倍桩径范围内,砂土-桩水平相互作用力学性能表现出明显的非线性特征,6倍桩径以下深度,呈线弹性状态。     

波浪-地震对海底管道垂直弯曲段力学状态的影响研究

考虑波浪力和地震波载荷的影响,通过载荷和约束简化推导穿越强震区海底管道在波浪载荷和地震波载荷作用下的运动方程和状态方程,进而得到海底管道垂直弯曲段应力和轴向应变的影响因素;通过数值计算对海底管道垂直弯曲段强度随剪切波速、管径、壁厚、弯管角度及海底土体性质的变化规律进行研究。结果表明:在地震波和波浪力共同作用下,海底管道垂直弯曲段最大应力出现在弯管下部位置;同一工况下波浪载荷比震波荷载对管道垂直弯曲段最大轴向应力的影响更大;实际海底管道设计时应优先采用大直径、大壁厚管道,管道垂直弯曲段弯管设计角度不大于30°。研究结果为特定区域现场施工提供了技术支持,对海底管道设计中的选管、几何形状优化提供科学依据。     

某海域极端环境下15万吨级FPSO波浪荷载数值研究

目的 评估在役15万吨级FPSO在某海域百年一遇极端波浪作用下典型横剖面的水动力特性,进而得到FPSO的极值荷载,作为FPSO返坞改造的关键控制参数。方法 基于国产自主三维频域线性势流软件COMPASS-WALCS,建立15万吨级FPSO湿表面网格模型,根据三维绕射-辐射理论,计算湿表面上的水动力荷载,将每个绕射单元上的水动压力直接映射到结构模型上进行计算。采用谱分析方法对百年一遇海况进行分析,得到短期运动极值响应。对响应幅值算子(RAO)和波能谱密度进行谱分析,得到极端波浪下的响应谱,进而得到浮体运动和波浪荷载短期预报各种统计值,利用统计方法求得短期响应的最大值。结果 计算了船中部Fr143横剖面的载荷极值,即垂向弯矩、垂向剪力、剖面型心加速度等,发现船舶迎浪时弯矩值最大,随着浪向角增大,弯矩值逐渐减小,剖面垂向剪力则随着浪向角增大逐渐增大。结论 FPSO在极端波浪作用下,其大迎浪角条件下荷载更加危险,需要给予格外关注。     

舰船波浪载荷响应特性及砰击载荷影响因素分析

目的 获取波浪载荷特征,提供准确的设计载荷输入,为舰船结构设计服务。方法 采用波浪载荷水池模型试验和理论预报对比的方法,给出波浪载荷传递函数响应曲线,验证理论预报结果的正确性。基于长期预报结果,分析波浪载荷沿船长的分布规律,通过改变超越概率和舰船装载状态,研究二者对波浪载荷的影响。基于模型试验结果,阐释航速引起的砰击弯矩的变化规律。之后,通过改变舷侧外伸平台的宽度、角度、高度等参数,分析参数变化对砰击载荷的影响,揭示波浪载荷的变化规律。结果 模型试验结果同理论预报结果吻合较好。垂向剪力、扭矩长期预报结果沿船长呈现双峰值形状,垂向弯矩和水平弯矩长期预报结果沿船长呈现抛物线形状,波浪载荷长期预报结果随超越概率呈大致线性变化关系。大波高、高航速试验工况下,船体弯矩呈现特别明显的非线性特征,舷侧外伸平台宽度越大、角度越小、高度越低,砰击载荷就越严重。结论 波高、航速等对砰击弯矩的影响显著,舰船在使用过程中,若要减少砰击的发生,可考虑规避大浪和主动减速。在舰船结构设计阶段,若要减小舷侧外伸平台产生的砰击载荷分量,应从平台的大小、位置、角度等参数的设计确定入手。     

珠江广州段化学耗氧量(COD)数值模型

本文提出了珠江广州段COD数值模拟的控制方程、计算格式、方法、步骤和程序,并结合野外实测资料进行了参数校正和验证计算。并根据计算和实测结果对珠江广州段COD污染的时空变化特点进行讨论。本文的主要特点是:(1)考虑了COD模型的各项影响,尤其是感潮河网涨退潮交替的不定常流影响;(2)提出了感潮河网不定常流条件下COD模型数值计算中的叉口处理,即关联任意个河段的叉口处受涨退潮影响的处理方法。     

基于遥感尾气监测的柴油车气态污染物排放因子计算方法研究

采用遥感尾气测试系统实测了柴油车在实际道路工况下的CO、HC和NO排放特征,修正了排放因子的计算方法,并与车载排放测试系统（PEMS）实测结果进行了验证,获得了实测车辆的CO、HC和NO排放因子.测试结果显示,在各种遥感监测的工况下柴油车尾气中均含有较高浓度的氧气,未考虑氧气影响的燃烧方程反演获得的各污染物体积浓度计算值与PEMS实测值的偏差较大,且氧气浓度越大,偏差越大.经过氧气修正的燃烧方程反演计算的尾气浓度与PEMS实测值吻合度大幅提升,适用于实际工况下遥感检测车辆尾气的反演计算.修正算法得到CO、HC和NO的排放因子离散性较小,精确度较高,可以为量化柴油车尾气排放贡献提供科学依据.     

基于ANSYS的裂隙岩体全充填介质膨胀效应的数值模拟

依据采矿区裂隙岩体中存在的具有鲜明水理性质的膨胀性充填物,应用有限元分析软件ANSYS对裂隙全充填的岩体进行了数值模拟计算,重点探讨了膨胀性充填介质对裂隙岩体位移、应力场的影响。结果表明:裂隙充填物的膨胀效应增大了裂隙岩体各应力的分量,因此当计算的裂隙岩体应力呈非线性分布时,应综合考虑裂隙充填物吸水膨胀效应,否则计算结果将偏于不安全;导致裂隙扩展的楔切效应显著,但裂隙岩体未受到拉张和剪切破坏。通过将模拟结果与实测结果进行对比分析,验证了该模拟方法的有效性和可靠性。     

差速器壳体疲劳寿命仿真分析方法

目的 研究差速器壳体疲劳寿命分析方法,调查差速器壳体断裂的根本原因.方法 以具体试验工况为输入,以减速器壳体支撑刚度为边界条件,以齿轮啮合力为输入载荷,建立弹性支撑条件下的差速器壳体有限元模型,并进行强度计算.以强度分析结果为输入,在疲劳寿命计算软件FEMFAT中进行疲劳寿命校核.考虑到差速器壳体分析工况较多、载荷复杂,采用Neuber公式,结合材料的循环应力-应变曲线方程和应力-应变迟滞回线方程,进行线弹性应力修正的方法进行校核.同时,为了更好地模拟差速器的运行极限工况,分析载荷采用了三正一负交替变化的载荷.最后,基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则对结果进行判断.结果 基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则,初始设计方案的计算结果表明,疲劳破坏发生在壳体过渡圆角处,其可承受的载荷循环次数为270次,不满足大于350次的设计目标,结果与疲劳台架试验相符,且失效区域对应性较好.通过增大差速器壳体过渡圆角半径及增加壳体厚度的方法对差速器壳体进行优化,优化后的疲劳分析结果显示,疲劳寿命增加至417次,满足350次设计目标,并顺利通过耐久台架试验.结论 通过优化前后台架试验结果与仿真结果的对比证实,该仿真分析方法能准确预测差速器壳体的疲劳水平,且该分析方法在计算精度方面是完全可信的,可以在实际项目开发中应用,可提前识别并规避风险,减少后期台架验证成本.     

某型飞机全尺寸雷达罩静强度分析与试验验证

目的考核某型飞机全尺寸雷达罩的静强度,验证其计算模型的准确性。方法采用有限元计算和静力试验相结合的方法,对某型飞机全尺寸雷达罩的承载能力进行研究与试验验证。根据雷达罩的结构特点和载荷分布情况建立有限元计算模型,进行应力应变计算与强度校核,得到了雷达罩的应力应变云图。在此基础上,选用最严重载荷工况对雷达罩的承载能力进行试验验证。通过试验总体方案设计及加载实施方案优化设计,采用矢量加载技术和软硬结合的加载方式对雷达罩施加拉压载荷,保证各加载点的载荷均与所在表面的法向相同,与雷达罩实际受载情况一致。结果雷达罩的应力水平较低,承载能力较高;试验实测应力结果与理论计算结果有偏差,但应力分布规律合理,与理论分析计算结果的趋势基本一致;静力试验结果证明雷达罩及其与机身连接结构能够满足静强度设计要求。结论雷达罩静力试验测得的应变数据与有限元计算结果吻合较好,雷达罩本体及其与机身的连接结构满足强度设计要求。     

汕头港环境承载力及可持续发展研究

研究海湾环境承载力旨在协调海湾区域内环境系统之间的矛盾,缓解社会经济发展对海湾河口水域环境的压力。本研究从探讨海湾环境承载力定义出发,结合海湾环境的特点,选取28项指标,构建汕头港生态环境承载力的评价指标体系。以2005年-2009年数据为例,以熵权法计算各评价指标的客观权重,并应用空间状态法对这5年环境的承载力水平做出评价。分析评价结果可知：汕头港近5年环境承载力水平及其经济子承载力水平从弱载转变为适载,生态环境子承载力仅有2005年为适载,其他四年均处于弱载水平,汕头港区发展潜力大。并在此基础上,针对汕头港的可持续发展提出建议。     

水环境承载力约束下的城市经济规模量化研究

论文提出了以地区生产总值(GDP) 表征的水环境承载力定量计算模型,以扬州市为例,选取COD作为污染控制因子,进行实例计算。通过对模型参数的灵敏度分析,确定不同参数影响程度,找出影响水环境承载力的主要制约因子;采用区间估计理论,评估模型计算结果的可靠性;提出对于确定的经济发展目标,排放强度控制线模型。结果表明,考虑污染减排政策干预的因素,扬州市目标年水环境承载力(以GDP 表征) 可达8 372×10⁸元,在90%的置信度水平上,其置信区间为7 881×10⁸~9 030×10⁸元;在总量控制目标确定的条件下,水环境承载力主要制约因子为污染物排放强度和第三产业比例;如果该区域经济目标定为5 070×10⁸元,则单位工业增加值COD排放强度不得大于0.69 kg/10⁴元。