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基于强度折减法的均质土坡稳定性研究

基于强度折减法的均质土坡稳定性研究

作者：郏建磊重庆大学

学位级别：硕士

在边坡稳定性分析中,相比于传统的极限平衡法、极限分析法等,强度折减有限元法具有明显的优势。这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置,只需通过不断降低边坡岩土体强度参数,进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生... 详细信息

在边坡稳定性分析中,相比于传统的极限平衡法、极限分析法等,强度折减有限元法具有明显的优势。这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置,只需通过不断降低边坡岩土体强度参数,进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生破坏,并最终得到边坡的最危险滑动面及相应的安全系数。但此法还存在诸多问题需解决,基于此,本文以均质土坡为例,采用强度折减有限元法对其进行稳定性分析,提出了一些改进方法,得到了一些结论,具体内容如下:①本文根据各D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径表达式,提出了一种各D-P屈服准则相互转化的新的关系式:不同的D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径之比即为对应的D-P屈服准则所得安全系数的比值,由于此值只与土体的内摩擦角有关,为便于应用ANSYS程序采用不同D-P屈服准则求解边坡安全系数时查用,本文列出了常用内摩擦角值对应的各种D-P屈服准则所得均质土坡安全系数的转化表格。②本文结合工程实例比较了三种计算工况下各D-P屈服准则的计算结果,结论表明采用平面应变条件下和非关联流动法则(ψ=0)下的摩尔匹配D-P准则作为均质土坡的屈服准则最为合适。③采用强度折减有限元法分析边坡稳定性的一个关键问题是如何根据有限元计算结果判定边坡是否处于失稳破坏状态。本文就边坡常用的三类判据(计算的收敛性、塑性区的贯通和特征部位位移的突变性)展开了讨论并基于边坡特征位移的突变判据提出了一种改进的判定方法:以土坡中最大水平位移为研究对象,提出了以最大水平位移增量、折减系数增量比值△S/△F s与折减系数Fs之间的关系曲线取代最大水平位移Smax与折减系数Fs的关系曲线来确定土坡安全系数的方法。新的曲线更能体现强度折减法的本质,更重要的是求解操作上准确方便,并最终通过工程实例验证了它的可行性。④不同计算参数对边坡稳定性计算精度的影响:强度参数粘聚力C和内摩擦角φ对边坡的影响较大;刚度参数E和ν对边坡安全系数的影响较小,其影响甚至可以忽略不计,条件是土体弹性模量取值不能过小,若很小,很有可能导致部分土体变形过大而使有限元计算不收敛,最终对安全系数产生很大影响。工程经验表明若没有实际的测量数值,弹性模量E不宜小于1MPa。

关键词：土坡稳定性强度折减弹塑性有限元安全系数

PERFORM-3D在大震弹塑性时程分析中的应用

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建筑结构 2017年第S1期47卷 564-568页

作者：陈柯郏建磊杨健兵张弛管前黔成都基准方中建筑设计有限公司成都610011

采用基于性能的抗震设计方法,应用PERFORM-3D软件对一栋高度为147m、高宽比为11的超限高层建筑进行大震弹塑性时程分析,采用ASCE41-06规范对结构构件大震后的性能水准进行评估。分析结果表明,大震后结构性能水准满足性能水准4的要求。

关键词：超限高层性能设计 PERFORM-3D 弹塑性时程分析

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某影院钢屋盖结构方案选型与经济性比较

建筑结构 2019年第14期49卷 8-12页

作者：陈柯郏建磊吴兵张弛成都基准方中建筑设计有限公司

对某长宽为22m×21m的电影院钢屋盖进行结构方案选型和经济性比较。采用3D3S,MIDAS Gen,SAP2000及YJK软件对正交正放四角锥螺栓球网架、正交正放四角锥焊接球网架、平面管桁架、双角钢+槽钢平面桁架、倒三角管桁架、单向张弦梁、型钢组... 详细信息

对某长宽为22m×21m的电影院钢屋盖进行结构方案选型和经济性比较。采用3D3S,MIDAS Gen,SAP2000及YJK软件对正交正放四角锥螺栓球网架、正交正放四角锥焊接球网架、平面管桁架、双角钢+槽钢平面桁架、倒三角管桁架、单向张弦梁、型钢组合梁7种常用屋盖结构形式进行计算分析,得到用钢量、挠度、应力比等结果。并分析了7种屋盖形式的外观、施工速度和难易程度等。通过综合分析各方面因素,最终选择了空间效果较好、造价较优与高度较小的倒三角管桁架方案。

关键词：钢结构屋盖经济性比较方案选型张弦梁

SAUSAGE与ABAQUS在某超限高层建筑大震弹塑性时程分析中的应用

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建筑结构 2019年第9期49卷 61-65页

作者：陈柯杨健兵张帆郏建磊成都基准方中建筑设计有限公司成都610011

为评价成都某框架-剪力墙超限项目的大震安全性,采用SAUSAGE和ABAQUS进行弹塑性时程分析。通过SAUSAGE计算,结构顶部X向和Y向最大位移分别为0.248m和0.183m,X向和Y向最大层间位移角分别为1/271和1/237,X向与Y向最大基底剪力与小震CQC法... 详细信息

为评价成都某框架-剪力墙超限项目的大震安全性,采用SAUSAGE和ABAQUS进行弹塑性时程分析。通过SAUSAGE计算,结构顶部X向和Y向最大位移分别为0.248m和0.183m,X向和Y向最大层间位移角分别为1/271和1/237,X向与Y向最大基底剪力与小震CQC法基底剪力的比值分别为3.6和3.9,构件损伤情况均满足大震下性能目标D的相关要求。同时,通过ABAQUS与SAUSAGE分析结果对比,总质量、特征周期、位移曲线、层间位移角曲线、基底剪力时程曲线以及构件损伤基本相同,验证了SAUSAGE分析结果的准确性。此外,通过ABAQUS计算,剪力墙部分在6s时开始进行耗能,框架部分在13s时开始进行耗能,说明框剪结构中剪力墙起到了第一道抗震防线作用,框架部分起到了第二道抗震防线作用。

关键词：弹塑性时程分析 ABAQUS SAUSAGE 超限高层建筑

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某工程无楼板支承的楼梯间剪力墙稳定性分析

结构工程师 2018年第4期34卷 37-43页

作者：陈柯郏建磊杨健兵张弛管前黔成都基准方中建筑设计有限公司成都610011

一栋超高层住宅的楼梯间设置在平面外侧,该楼梯间外侧剪力墙无楼板支承作用。对该片墙体采用弹性力学解析解方法、特征值屈曲分析方法、非线性屈曲分析方法分别计算了有梯板支撑模型和没有梯板支撑模型的屈曲承载力。通过分析可知,计算... 详细信息

一栋超高层住宅的楼梯间设置在平面外侧,该楼梯间外侧剪力墙无楼板支承作用。对该片墙体采用弹性力学解析解方法、特征值屈曲分析方法、非线性屈曲分析方法分别计算了有梯板支撑模型和没有梯板支撑模型的屈曲承载力。通过分析可知,计算剪力墙稳定性时,可以将梯段斜板看作墙体的支撑点进行稳定性计算。通过非线性稳定性分析(弹塑性)可知,结构先发生混凝土压溃,而并未发生失稳,此时的轴力远大于规范稳定性计算限值。

关键词：剪力墙稳定性特征值屈曲非线性屈曲弧长法

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各D-P准则之间一种新的转化方法的探讨

四川建筑 2016年第1期36卷 86-88,90页

作者：郏建磊武建华基准方中建筑设计有限公司四川成都610000 重庆大学土木工程学院重庆400045

鉴于目前有限元分析软件ANSYS等中采用的屈服准则仅为众多Drucker-Prager中的一种,且经大量实例证实此种准则误差较大,因此如何将其它D-P准则应用于ANSYS当中则显得非常重要。传统的做法是在计算之前实现岩土体强度指标的转换,而文章则... 详细信息

鉴于目前有限元分析软件ANSYS等中采用的屈服准则仅为众多Drucker-Prager中的一种,且经大量实例证实此种准则误差较大,因此如何将其它D-P准则应用于ANSYS当中则显得非常重要。传统的做法是在计算之前实现岩土体强度指标的转换,而文章则依据各D-P准则在π平面上圆半径的大小即为其抗剪强度值这一物理意义,得出不同的D-P准则在π平面上投影圆的半径之比即为对应的D-P屈服准则所得安全系数的比值这一结论,由于此比值只与土体的内摩擦角有关,文章列出了常用内摩擦角值对应的各种D-P准则所得均质土坡安全系数的转化表格,便于应用ANSYS采用不同D-P准则求解边坡安全系数时查用,最后结合工程实例简化模型验证了上述结论。

关键词： D-P准则强度折减弹塑性有限元安全系数

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土坡中基于位移突变失稳判据的一种改进方法

地下空间与工程学报 2008年第6期4卷 1097-1100,1115页

作者：郏建磊武建华于海祥重庆大学土木工程学院重庆400045

鉴于目前边坡失稳准则的多样性及其不确定性,如何选择或提出一种既能满足工程需要又能便于应用的失稳判定准则显得尤为重要。首先分析讨论了目前三种较常用的失稳判定准则,然后在位移突变判据的基础上提出了一种改进的失稳判定方法,该... 详细信息

鉴于目前边坡失稳准则的多样性及其不确定性,如何选择或提出一种既能满足工程需要又能便于应用的失稳判定准则显得尤为重要。首先分析讨论了目前三种较常用的失稳判定准则,然后在位移突变判据的基础上提出了一种改进的失稳判定方法,该方法通过绘制边坡最大水平位移增量与折减系数增量的比值△S/△F跟折减系数Fs的关系曲线来确定边坡安全系数,并通过简化的实例模型证明了其适用性。

关键词：土坡稳定性强度折减弹塑性有限元安全系数

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结构参数化建模在大跨空间钢结构中的应用

土木建筑工程信息技术 2021年第2期13卷 145-152页

作者：陈柯李迅涛吴兵郏建磊成都基准方中建筑设计有限公司成都610000

本文基于Rhino+Grasshopper参数化设计平台介绍了网架、网壳和管桁架常用空间结构的参数化建模。同时结合两个工程实例,详细介绍了空间钢结构参数化建模的思路、流程以及优点。

关键词：参数化建模参数化设计 Grasshopper 大跨空间钢结构

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成都某带斜柱超限高层建筑结构设计

四川建筑 2020年第5期40卷 39-43页

作者：郏建磊何平召谯旭东王忠凯成都基准方中建筑设计有限公司四川成都610017

文章采用基于性能化的抗震设计方法,应用YJK,Midas/Building,SAUSAGE和ABAQUS软件对一栋高度为167.635 m的带斜柱的超限高层建筑进行分析。并重点介绍了与斜柱相连的楼面梁板受力分析及斜柱节点分析等内容。分析结果表明,通过合理的概... 详细信息

文章采用基于性能化的抗震设计方法,应用YJK,Midas/Building,SAUSAGE和ABAQUS软件对一栋高度为167.635 m的带斜柱的超限高层建筑进行分析。并重点介绍了与斜柱相连的楼面梁板受力分析及斜柱节点分析等内容。分析结果表明,通过合理的概念设计和构造措施,该结构抗震性能目标满足C级的要求。

关键词：超高层结构斜柱框架-核心筒应力