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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

2 篇 工学
- 2 篇 土木工程

主题

2 篇 变值复合加载模式
2 篇 复合加载模式
1 篇 数学规划技术
1 篇 变分法
1 篇 前倾勺形破坏模式
1 篇 端部效应
1 篇 极限分析原理
1 篇 极限平衡定理
1 篇 后仰勺形破坏模式
1 篇 弹性核
1 篇 极限分析
1 篇 地基承载力特性
1 篇 有限元法

机构

2 篇 大连理工大学

作者

1 篇 赵少飞
1 篇 张其一

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=变值复合加载模式"

共 2 条记录，以下是1-10 订阅

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详细简洁

排序：

复合加载模式下地基极限承载力与安定性的理论研究及其数值分析

复合加载模式下地基极限承载力与安定性的理论研究及其数值分析

引用

作者：张其一大连理工大学

学位级别：博士

现有的土木、水利、港口与海岸工程中,地基土体除了承受竖向自重荷载的长期作用,而且还受到狂风、暴雨、波浪等瞬时或循环作用。这些荷载效应通过结构物的基础传到地基上,从而使得地基受到竖向荷载（V）、水平荷载（H）和力矩荷载（M）... 详细信息

现有的土木、水利、港口与海岸工程中,地基土体除了承受竖向自重荷载的长期作用,而且还受到狂风、暴雨、波浪等瞬时或循环作用。这些荷载效应通过结构物的基础传到地基上,从而使得地基受到竖向荷载（V）、水平荷载（H）和力矩荷载（M）3个分量的共同作用,这种加载方式定义为复合加载模式。荷载分量的大小、方向和作用点往往随时间发生变化,这种加载模式称为变值复合加载模式。本文针对复合加载模式下地基所能达到的极限状态和变值复合加载模式下所呈现出来的安定特性,分别从理论分析与数值计算出发,采用了极限平衡定理、极限分析原理和有限元数值计算的方法,详细地分析与研究了地基的破坏模式及其极限承载能力。主要研究工作如下: 1.在土体极限平衡定理的基础上,将变分法推广到三维地基极限承载力的求解中,最终在变分法的基础上求得了复合加载模式下地基的极限承载力、地基破坏包络面与破坏土体滑裂面方程。并从理论上详细研究了土体内摩擦角φi、土体黏聚力ci沿深度的变化关系、土层间强度比ci/ci+1、土层厚度Hi、地下水位变化以及矩形基础长宽比L/B等因素对破坏包络面的影响。 2.在土体极限分析原理的基础上,基于Mohr破坏圆理论与刚塑性土体假设,本文给出了静力许可可变应力场与运动许可可变速度场的构造方法,从而求得了二维条形基础和三维矩形基础复合加载模式下破坏包络面的下限解和上限解。计算结果表明,土体内摩擦角φ极大地影响着上限定理和下限定理的求解结果。对于不排水饱和软黏土地基φ=0°而言,上限定理与下限定理的求解结果基本一致,在忽略计算误差的情况下,上限解与下限解同问题的真解一致;对于摩擦角φ不为零的黏性土地基而言,由静力许可可变应力场求得的下限解和由运动许可可变速度场求得的上限解存在一定程度的差别,在上限解与下限解之间一定存在问题的真实解答。 3.为了进一步详细研究不同因素对地基破坏包络面的影响,以及研究复合加载模式下地基的破坏形式,本文采用了通用有限元软件ABAQUS对其进行了数值分析,并对地基的破坏模式进行了研究。研究结果表明:1)基础上竖向荷载V的大小决定了地基破坏时会发生表层滑动破坏、浅层滑动破坏或深层滑动破坏;2)基础上的水平荷载H造成了地基破坏模式的非对称性;3)基础上的力矩荷载M改变了基础的有效宽度,从而造成了基础底部弹性核的变化,最终使得M-H-V荷载空间中出现了不同的地基破坏模式。概括而言:V-H荷载空间中地基会出现表层滑动破坏模式和深层滑动破坏模式;V-M荷载空间中地基会出现勺形倾覆破坏模式和深层滑动破坏模式;M-H-V荷载空间中地基破坏模式比较复杂,根据基础上水平荷载H和力矩荷载M作用方向的不同,首先可以将破坏模式划分为前倾勺形模式和后仰勺形模式,然后再依据基础下弹性核的出现与否为界限,进一步将破坏模式划分为表层滑动破坏模式、前倾勺形破坏模式、后仰勺形破坏模式、勺形—双楔形破坏模式、楔形破坏模式、勺形—扇形—楔形破坏模式、Green破坏模式、Hansen破坏模式和扇形—楔形破坏模式等形式。 4.在ABAQUS有限元分析软件的基础上,本文研究了服从非关联流动法则摩擦性土体的弹塑性矩阵对有限元数值算法的影响,并研究了弹性模量、泊松比以及地基土压、力系数对数值计算结果的影响,同时探讨了数值分析过程中常规位移元与杂交元在岩土工程中的应用。研究结果表明,土体弹性模量和泊松比对二维基础极限承载力没有影响,但是影响着三维矩形基础的极限承载力,控制着ABAQUS数值算法的计算精度与收敛速度;地基土压力系数控制着地基土体中的地应力平衡,从而影响着二维条形基础和三维矩形基础的极限承载力和地基破坏包络面;对于不排水饱和软黏土地基,常规的完全积分单元会造成剪力自锁现象,而减缩积分单元则存在过于柔化的现象,故采用杂交单元来模拟较合适;当土体服从非关联流动法则时,屈服函数（加载函数）与塑性势函数之间存在差异,从而导致土体弹塑性矩阵呈现非对称性,在有限元计算中必须采用非对称数值解法,并且合理地划分单元才能对极限承载力进行准确求解。 5.复合加载模式下,通过对三维矩形基础和二维条形基础进行数值分析,结果表明:黏性土地基中地下水位的变化,对三维矩形基础极限承载力的影响程度高于对二维条形基础的影响;在求解地基极限承载力的过程中,土体重度对三维矩形基础的影响明显高于对二维条形基础的影响,同时ABAQUS数值计算过程表明,地基土体地应力能否合理平衡,对数值求解过程中是否收敛有很大的影响;就土体剪胀角对地基极限承载力的影响程度而言,二维平面应变情况下土体剪胀角对极限承载力的影响比三维情况下的影响更明显,即土体剪胀角对条形基础极限承载力的影响高于三维矩形基础。 6.复合加载模式下,对于M-H-V荷载空间中的破坏包络面而言,三维矩形基础由于

关键词：复合加载模式变值复合加载模式极限平衡定理极限分析原理弹性核前倾勺形破坏模式后仰勺形破坏模式端部效应变分法

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复合加载条件下海洋地基承载力特性数值分析方法研究

复合加载条件下海洋地基承载力特性数值分析方法研究

引用

作者：赵少飞大连理工大学

学位级别：博士

在海岸及近海工程中,海洋建筑物不仅受到巨大自重及其设备所引起的垂直荷载的长期作用,而且一般往往还会遭受波浪与地震等所引起的变值荷载的循环或瞬时作用。因此建筑物基础及地基往往同时受到水平力、竖向力及力矩等荷载分量的共同作... 详细信息

在海岸及近海工程中,海洋建筑物不仅受到巨大自重及其设备所引起的垂直荷载的长期作用,而且一般往往还会遭受波浪与地震等所引起的变值荷载的循环或瞬时作用。因此建筑物基础及地基往往同时受到水平力、竖向力及力矩等荷载分量的共同作用。同时包含水平荷载（H）、竖向荷载（V）和力矩（M）三个分量的加载方式称为复合加载模式。进一步地,这些荷载的大小和作用方向往往随时间不规则地周期性或循环变化,这种加载模式称为变值复合加载模式。本文针对复合加载模式作用下地基的极限承载力问题和变值复合加载模式作用下地基的安定性问题,对数值分析方法与计算模型进行了深入的探索,并通过具体的数值计算与分析探讨了地基的破坏模式及其承载力性能。主要研究工作包括: 1.探讨了土工极限平衡问题数值模拟中几类低阶单元的基本性能,计算表明4节点四边形单元具有较好的数值稳定性。在基于强度折减弹塑性有限元数值方法的边坡稳定性分析中,通过数值计算确定坡顶处的无量纲最大位移与强度折减系数之间的依赖关系,并由此根据该曲线上位移陡增段起点所对应的强度折减系数确定土坡的整体稳定安全系数,采用这一评判准则能够避免以往方法中关于破坏状态的人为不确定性。 2.利用快速Lagrange有限差分算法,探讨了强度随深度线性增长的非均质粘土地基上条形基础和圆形基础承载力及地基破坏模式。结果表明:随着地基不均匀系数的增大,地基的破坏区逐渐集中在基底附近,传统的非均质地基承载力计算公式一般可能显著地高估了地基承载力。 3.基于推广的空间准滑动面（SMP:Spartial Mobilization Plane）准则,建立了平面应变条件下和轴对称三轴压缩条件下土的强度参数之间的相互关系。据此利用条形基础和圆形基础地基极限承载力的滑移线场解,分析了中主应力及三向应力状态对地基承载力的影响,并对Terzaghi承载力公式中的圆形基础形状修正系数进行了评价。计算结果表明:Terzaghi对圆形基础所建议的形状修正系数经验值在一般情况下是合适的,但当基底光滑时,与地基自重所对应的修正系数ζγS=0.6可能偏于危险,此时建议采用ζγS=0.4可能更合适。 4.为了比较准确而高效地确定复合加载模式下地基的承载力性能,对目前常用的搜寻复合加载模式作用下地基破坏包络面的Swipe试验方法进行了改进,提出了改进的Swipe试验搜寻方法。并与有限元数值计算相结合,在大型通用有限元分析软件ABAQUS的计算平台上进行了二次开发,实现了改进的Swipe试验加载过程的数值

关键词：复合加载模式变值复合加载模式地基承载力特性有限元法极限分析数学规划技术

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