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近年来，以控制差异沉降为目标的桩基础变刚度调平方法在我国岩土工程界正受到越来越多的重视和应用。该文用三维有限元方法研究在同一基础下采用不同桩型情况时各桩沉降和刚度的关系，探讨通过改变桩型来调整刚度，最后控制差异沉降的方法，并通过一个工程实例阐述运用不同桩型进行设计的概念和方法，达到减小差异沉降。 相似文献
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电偶源频率电磁测深三维地电模型有限元正演 总被引：9，自引：1，他引：8
在有源变频测深(包括可控源音频大地电磁测深CSAMT)的三维有限元正演中,应用了吸收边界条件和边元有限元算法,计算精度为3%左右,基本上可满足电偶极源三维地电模型情况下频率电磁测深响应特征的分析。同时由于广义变分概念的引入,可使泛函的变分原理应用于有耗媒质电磁场问题。 相似文献
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美国在2004年通过NCHRP 1-37A项目提出了用于路基土评估的新的动态回弹模量模型。该模型由于考虑了体应力和偏应力的影响,已得到广泛应用。然而,目前对于该模型的有限元实现均采用基于等效动三轴试验的等效切线模量进行材料点的局部迭代。为克服该实现方法在复杂应力状态下因模型简化带来的偏差,基于广义虎克定律推导了该回弹模量模型的精确一致切线刚度矩阵。通过编写的ABAQUS用户自定义材料子程序（UMAT）对轴压和围压加载情形进行有限元模拟,发现新推导的有限元实现方法较现有基于等效三轴试验的简化方法具有更高的计算效率和精度。最后对典型沥青路面结构的分析表明,为提高复杂应力状态下路基响应计算精度,在路面结构分析中采用基于当前应力状态的一致切线刚度矩阵代替等效切线刚度矩阵是十分必要的。 相似文献
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谢承迪 《华东地质学院学报》1995,18(2):169-178
在无压含水层流动计算中，对自由表面变动边界的处理是迄今尚未解决的难题，以往只能 按定边界求解，本文运用泛函原理，将该变域问题归结为微分－积分方程组的求解，采用解析一有限元一次迭代法获得了变边界下的理论解。经验证，其精度较定边界解有明显改善，文末并分析了两种边界条件下解的差别。 相似文献
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将吴恒立提出的用于合理计算桩顶作用水平集中荷载的推力桩的综合刚度原理和双参数法,延伸应用于作用有水平分布荷载（土压力）的深基坑围护结构上,提出其杆系有限元数值解法,对一深基坑内支撑式支护结构实例的开挖和支护过程中的各个工况进行了数值模拟分析,由实测位移试算反分析得到了合理的墙-土的综合刚度和地基土抗力双参数,与现有方法计算结果对比表明,该方法能使所得结果更接近实测值。从而说明,综合刚度原理和双参数法的杆系有限元数值解能更为可靠的计算深基坑内支撑式支护结构,具有参考应用价值。 相似文献
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变刚度优化设计对于复杂环境中的大规模桩筏基础始终是一个重要难题。基于有限元分析提出一种两阶段优化设计方法,该方法首先根据传统均匀布桩方案的桩顶应力分布对群桩进行分区,然后依据每个子区域桩顶应力之间的关系确定基桩数量调整系数,最后通过调整桩间距来改变各子区域的基桩数量,从而实现变刚度优化设计。运用该方法对多层土体中承担非均匀上部结构荷载的大规模桩筏基础进行变刚度优化设计,计算结果表明优化设计后筏板的差异沉降、平均整体弯矩和群桩顶部的差异应力均显著降低。该方法计算简单,应用范围广,且不受复杂土层条件、非均匀上部结构荷载以及桩基础规模大小形状的限制。 相似文献
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在上部均布荷载作用下柔性基础基底压力是均匀分布的,基底以下土体在同一深度附加应力呈现中间大、周围小的分布规律,导致基础沉降中间大、周围小。刚性基础的沉降是均匀的,必然导致基底压力的分布为周围大、中间小。软基上的油罐筏板基础是具有一定刚度的基础,但并非刚性基础,因而基底压力分布应该介于柔性基础和刚性基础之间,沉降为中间大、周围小的不均匀分布。基于ABAQUS有限元分析,结合工程实际情况,采用UH模型作为土体本构模型进行了模拟分析,对筏板厚度、地基刚度等影响基础不均匀沉降的主要因素进行敏感性分析,探求变刚度地基在油罐基础不均匀沉降中的影响规律。 相似文献
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针对层状地基,采用改进的比例边界有限元算法(SBFEM)与有限元算法相结合,求解层状地基内刚性埋置管道动力响应问题。改进的比例边界有限元算法引入一个新的坐标变换关系,以一条相似轴代替传统SBFEM的相似中心,并利用加权余量方法得到层状地基动力刚度矩阵方程,最后与有限元法在远场和近场交界面进行耦合,由此求得层状地基埋置管道的动力响应。数值算例验证了算法的准确性,并利用该算法分析了层状地基的非均质特性、泊松比以及埋置深度对管道动力响应的影响,以期为工程实际提供必要的数值依据。结果表明:地基的非均质特性和泊松比对埋置管道的动力响应均有显著的影响;随着埋置深度的加大,管道在相同荷载作用下的动力响应均减小。 相似文献
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针对边坡工程中岩土体连续-非连续渐进破坏的特点,提出一种新的变形体离散元方法（DEM）。与传统有限单元法（FEM）不同,弹簧元法（SEM）通过构建一组广义弹簧系统描述单元的力学行为。弹簧元法中的一个广义弹簧可以具有多个方向的刚度系数,确定广义弹簧系统的构造形式及其各刚度系数表达式是弹簧元法的核心。以三角形单元为例,介绍平面弹簧元的基本理论。对任何二维正交广义弹簧系统,通过定义广义弹簧变形与单元应变之间的关系,直接对比单元的应变能与弹簧系统的弹性势能即可得到广义弹簧刚度系数的表达形式。定义泊松刚度系数和纯剪刚度系数两个系统参数,描述正交广义弹簧之间的联系。对任意泊松比的材料,该方法都可准确地描述泊松效应的影响,计算结果与传统有限元法一致。该方法不需要求得有限元单元刚度矩阵的具体形式,具有直接方便、物理意义明确的优点,应用该方法给出任意4节点单元弹簧系统的构造形式及其各刚度系数的表达式。基于SEM的可变形块体离散元法,用弹簧元中的广义弹簧求解块体变形,用离散元中的接触弹簧计算块体间作用力,在单元节点的控制方程中实现弹簧元-离散元耦合计算,通过接触弹簧的状态实现材料由连续到非连续的破坏过程。在基于连续介质离散元法（CDEM）程序的基础上实现弹簧元-离散元耦合程序,应用耦合程序计算均质土坡在重力作用下的弹塑性变形和基覆边坡在重力作用下的破坏,初步证明该方法用于边坡变形渐进破坏分析的可行性。 相似文献
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This paper presents a new analytical solution to the circular segmental tunnel lining subjected to overburden and surrounding earth pressures. The governing equations are derived by adopting the curved Euler beam theory and the principle of minimum potential energy. Based on the state space method, the displacements and the relevant energy-conjugated internal forces are treated as the fundamental unknown state vector and can be obtained by solving the state function. The inter-segment joints on the lining are modeled by a set of linear springs, including shear, compression, and rotation. The presented method allows for the arbitrary distribution of the segmented joints and loads along the circumferential direction. The most striking advantages of the proposed method include the rigid body displacement treatment, lining-displacement-dependent soil reaction, and internal force direction dependency of the joint stiffness. Using this method, the displacements and internal forces of the entire lining can be obtained conveniently and simultaneously under the arbitrary loading and joint distribution conditions. The verification of the analytical solutions is provided by several examples. 相似文献
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弹性地基条件下狭窄煤柱岩爆的突变理论分析 总被引：1，自引：0，他引：1
将未采煤层视为弹性地基条件下,运用maple9.5符号运算软件解得岩梁的挠曲线方程。根据能量守恒原理得到的功、能增量平衡关系式,求得岩梁–煤柱系统作准静态形变时的平衡方程--折迭突变模型平衡方程;用折迭突变总势能函数所作的稳定性判别表明,岩爆前兆阶段岩梁–煤柱系统处于不稳定平衡状态;煤柱岩爆的条件是Cook刚度准则,该准则可以动态地用煤柱形变增大时所需外界的能量输入率趋于0来表示;计算了煤柱岩爆地震能释放量,阐明煤柱岩爆机制是由于岩梁弹性能释放量超过峰后软化煤柱形变所耗的能量。通过岩梁弹性势能变化率曲线和煤柱耗能曲线,以几何形式描述了所得研究结果。计算表明,未开采煤层刚度变化对岩梁的等效刚度影响微弱。工作面开挖和采空区增大,将显著减小岩梁刚度Ke,对煤柱岩爆有重要影响。 相似文献
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锚杆(索)加固边坡的最小势能稳定分析方法研究 总被引：2，自引：1，他引：1
最小势能边坡稳定性分析方法是一种正处于发展完善中的新型边坡稳定分析方法。建立了采用锚杆(索)加固边坡后的最小势能稳定分析新方法,并进一步提出了一个考虑滑床剪切势能影响的近似计算模型,算例表明：（1）最小势能边坡稳定分析方法的结果,不论有无锚固均与现在工程常用的极限平衡方法的结果较为一致,表明了这一新方法的适用性;（2）滑床剪切势能计算模型引进与否对单一地层边坡的安全系数影响微小,可忽略不计,而对多地层边坡有较明显影响。总之,最小势能方法求取安全系数的过程简洁、概念明确合理、结果可显式表示,与极限平衡方法或有限元方法等方法相比,更具有实用价值。 相似文献
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动刚度是桩基动测分析中一个重要指标,研究动刚度的影响因素有着现实的工程意义。为了分析完整桩和缺陷桩单桩动刚度的变化规律和影响因素,推导并求解了竖向简谐荷载作用下考虑两个变截面桩的导纳响应解析解。利用测试数据验证了该模型能有效计算导纳共振频率值和动刚度值。同时,对513根相同型式桥桩进行机械阻抗法测试,并对其动刚度进行统计分析。研究表明：（1）桩端支撑刚度和桩长对动刚度影响较大,端承桩动刚度随桩长增加而降低,纯摩擦桩情况与之相反。摩擦桩在桩长较长时其动刚度可能大于端承桩。（2）桩身缺陷体积改变量与动刚度变化成正相关。（3）动刚度对桩身缩颈缺陷敏感度较高,在一定程度上可以用于判断桩身完整性和承载能力。 相似文献
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Newton’s method is a commonly used algorithm for elasto-plastic finite element analysis and has three common variations: the full Newton–Raphson method, the modified Newton–Raphson method and the initial stiffness method. The Newton–Raphson methods can converge to the solution in a small number of iterations when the system is stable; however, the methods can be quite computationally expensive in some types of problems, for example where the tangent stiffness matrix is unsymmetric or the plasticity is highly localized. The initial stiffness method is robust in those cases but requires a larger number of iterations. This prompted the formulation of many acceleration techniques in literature. In this paper, those techniques will be briefly discussed. This will be followed by the development of a modified acceleration technique for the initial stiffness method. The performance of the modified accelerated initial stiffness method will be examined in elasto-plastic analyses, using both direct and iterative matrix solvers. The results will be compared – in terms of the required number of iterations and the computation time – with an existing accelerated initial stiffness method, the non-accelerated initial stiffness method and the Newton–Raphson tangent stiffness method. 相似文献
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在深度不太大的基坑而条件适当时可采用小规格型钢加筋水泥土结构作为挡土墙,但对其破坏模式和刚度仍缺乏深入地研究。与以型钢刚度为主的SMW工法不同,加筋水泥土墙的刚度可能主要依赖于水泥土,型钢主要承担拉应力。打设了6根不同截面高度的模型梁,采用钢板模拟型钢作为加筋,以不同加载方式的水泥土复合梁抗弯试验,分析了试验条件下钢板-水泥土复合梁的破坏机理和抗弯组合强度和抗弯承载力。将复合梁的刚度变化划分为两个阶段,提出了分阶段的特征组合刚度计算方法。当承载力满足足够安全度要求时,建议工程设计时取第一阶段末的特征刚度来计算加筋水泥土挡土墙变形。 相似文献
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为了预测地铁深基坑开挖阶段围护结构的变形特性,从围护结构综合刚度的角度研究了软土地区地铁深基坑的围护结构设计方法。鉴于Clough综合刚度模型存在诸多缺陷,提出了新的MVSS综合刚度模型,其包含了围护墙（桩）刚度、基坑深度、支撑刚度、支撑水平及竖向间距、地基加固等多个变量,反映了基坑围护结构的整体属性。从有限元计算及地铁基坑实测变形等角度验证了MVSS综合刚度合理性,并建立了地铁深基坑围护结构侧向变形与基坑围护综合刚度之间的函数算式。该算式为基坑围护结构的变形预测提供了新的思路与方法。基坑围护结构最大侧向变形与基坑MVSS综合刚度呈递减函数关系,但当其MVSS综合刚度增大至一定程度后,其继续增大对基坑围护结构变形的进一步控制效果甚微。 相似文献
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