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基于弹性支点法的三排微型钢管桩支挡结构内力与变形研究

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铁道科学与工程学报 2019年第11期16卷 2725-2733页

作者：印长俊龚家兴肖京湘湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 岩土力学与工程安全湖南省重点实验室湖南湘潭411105 核工业衡阳第二地质工程勘察院湖南衡阳421000

基于弹性支点法建立三排微型钢管桩支挡结构的二维杆系有限元模型,运用数值计算方法对计算模型进行求解,研究三排微型钢管桩支挡结构的内力与变形规律,提出合理的参数取值范围。研究结果表明:各排桩内力与变形分布规律一致,前排桩弯矩... 详细信息

基于弹性支点法建立三排微型钢管桩支挡结构的二维杆系有限元模型,运用数值计算方法对计算模型进行求解,研究三排微型钢管桩支挡结构的内力与变形规律,提出合理的参数取值范围。研究结果表明:各排桩内力与变形分布规律一致,前排桩弯矩在基坑底附近比中、后排桩略大,前排桩的水平位移在基坑底以下比中、后排桩略大,中、后排桩的弯矩和位移很接近,说明各排桩共同承受桩后土压力作用,整个支护结构体系合理有效;随排距增大,各排桩水平位移增大,前排桩所受弯矩增大,建议三排微型钢管桩合理排距为3~6d;随桩径的增加,各排桩最大水平位移显著减小,桩身弯矩增大,建议合理的桩径宜为前排桩299~351 mm,中后排桩273~330 mm。

关键词：基坑支护三排微型钢管桩弹性支点法内力与变形

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桩锚支护中桩体内力与变形的计算方法探讨

建筑结构 2019年第S02期49卷 834-840页

作者：虢希李聪曾立军唐新建林宇亮中国建筑第五工程局有限公司长沙410000 中南大学土木工程学院湖南长沙410000

桩锚支护近几年来得到了越来越广泛的应用,但其理论尚欠完善。目前常用于桩锚支护结构的计算方法有静力平衡法、等值梁法、弹性支点法、逐层开挖支撑支承力不变法、有限元法、有限差分法等。本文以湖南长沙某桩锚支护结构边坡工程为研... 详细信息

桩锚支护近几年来得到了越来越广泛的应用,但其理论尚欠完善。目前常用于桩锚支护结构的计算方法有静力平衡法、等值梁法、弹性支点法、逐层开挖支撑支承力不变法、有限元法、有限差分法等。本文以湖南长沙某桩锚支护结构边坡工程为研究背景,主要介绍等值梁法、弹性支点法以及有限差分法三种计算方法的计算原理以及其在工程实例中的应用。对比分析不同计算方法下桩锚支护结构体系桩体内力和变形的差异,并进一步分析产生这些差异性结果的原因,以便更好地根据工程实际情况选用合理的计算方法对类似工程进行设计。

关键词：桩锚支护等值梁法弹性支点法有限差分法内力与变形

冻融黄土地区边坡框锚支护结构内力与变形试验研究

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冻融黄土地区边坡框锚支护结构内力与变形试验研究

作者：李双好青海大学

学位级别：硕士

在已有边坡工程应用中,由于边坡框锚支护结构受力合理、经济效益高且施工方便等优点。近年来得到了较好的发展和应用,是一种新型柔性支护结构型式,但是现有冻融环境下的边坡框锚支护研究理论滞后于实际工程,导致边坡失稳后发生安全事故... 详细信息

在已有边坡工程应用中,由于边坡框锚支护结构受力合理、经济效益高且施工方便等优点。近年来得到了较好的发展和应用,是一种新型柔性支护结构型式,但是现有冻融环境下的边坡框锚支护研究理论滞后于实际工程,导致边坡失稳后发生安全事故和人身财产安全等问题。同时理论设计计算中并没有考虑土体冻融损伤后对支护体系的内力和位移产生的影响。故本文通过室内试验、电镜（SEM）扫描、理论计算、现场试验等方法对上面提及的问题进行分析研究,完成的主要成果分述如下:（1）通过进行室内冻融试验和三轴剪切试验（UU）,研究了不同含水率、不同温度梯度、不同冻融循环次数下的冻融原状黄土抗剪强度指标变化规律。分析了温度梯度、含水率影响因素对冻融黄土强度的影响效应。同时得出最不利的含水率值和最不利的冻融温度梯度值。（2）通过室内试验和微观试验相结合的方法,定义冻融黄土在最不利含水率、最不利冻融温度梯度下黏聚力、孔隙率、弹性模量的损伤变量。并对三种损伤变量拟合得出损伤演化方程,进行对比分析,得出以孔隙率定义的损伤变量较为合适。以Winkler内力计算模型为前提,建立考虑冻融黄土损伤影响的内力计算方法。与自然冻融环境下的边坡现场试验结果弯矩变化趋势具有一致性。采用损伤内力计算方法与现场试验相结合方法,可以进一步映证在边坡框锚支护结构的内力计算中考虑土体冻融损伤变量的合理性、可靠性、正确性。（3）通过制定自然冻融条件下的边坡试验方案,得出了轴力随着锚杆长度、时间变化关系以及混凝土框架梁受力钢筋的轴力随时间、长度的变化关系。框架梁弯矩和受力钢筋的分布情况等进行了研究,分析得到在自然冻融条件下的边坡框锚支护结构的实际内力与变形变化情况。通过现场试验结果与考虑损伤变量的框锚内力计算结果相互比较,分析两种方法产生的差异原因,进而说明了损伤计算方法的可行性、正确性,从而指导工程实践。

关键词：黄土边坡冻融土体损伤预应力锚杆框架梁支护结构内力与变形

自然冻胀条件下深基坑桩锚支护结构内力与变形试验研究

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自然冻胀条件下深基坑桩锚支护结构内力与变形试验研究

作者：石冬梅青海大学

学位级别：硕士

在青海地区,冬季气温较低,当气温低至土体内部水的冰点时,土体冻结导致其体积膨胀,从而增大了支护结构的受力与变形程度。为探究青海地区冬季土体冻胀作用对深基坑桩锚支护的内力与变形的影响作用,于西宁市某场地开展基坑桩锚支护的室... 详细信息

在青海地区,冬季气温较低,当气温低至土体内部水的冰点时,土体冻结导致其体积膨胀,从而增大了支护结构的受力与变形程度。为探究青海地区冬季土体冻胀作用对深基坑桩锚支护的内力与变形的影响作用,于西宁市某场地开展基坑桩锚支护的室外试验,对支护结构内力与位移进行监测,并结合气温、土体温度与含水率综合分析土体冻胀与桩锚支护内力与变形的相互作用规律。进而,以室外试验为背景,利用Plaxis-2D软件进行该基坑桩锚支护的热-力耦合模拟,分别分析在不同温度条件下其桩锚支护内力与位移变化情况,并与试验结果对比分析,进一步得出土体冻胀作用与基坑桩锚支护内力与变形之间的影响关系,为类似气候土质地区的基坑工程提供理论支撑。通过本文的研究,得出以下结果:(1)结合温度与含水率综合分析得出,表层土体温度受气温影响较为显著且降低速率最快,-10℃与0℃是影响土体温度变化的突变点。表层土体含水率增大,使该部位土压力值骤增,导致支护桩上部应力与弯矩变化幅度均呈现最大。(2)随着气温不断降低,浅层土体受竖向与横向双向冻结作用,上部锚杆应力峰值较大于下部锚杆,而由于冠梁对上部锚杆的约束性,使上部锚杆应力最终减小,持续低温导致下部锚杆应力增大,桩身应力变化主要集中在基坑中上部位。支护桩桩身位移与温度变化呈正相关关系,且位移值随冻胀持续时间整体呈增大趋势,最终增大约57.7%。通过对比冻胀与非冻胀条件下试验结果发现,冻胀条件下土压力、桩身应力与弯矩、桩身位移等变化值均大于非冻胀试验值,进一步验证土体冻胀作用会增大支护结构受力,并加剧其变形。(3)将Plaxis-2D的数值模拟结果与试验结果对比可得,模拟结果与试验结果大致吻合,土体温度降低到一定值将导致基坑整体变形增大,随着冻胀时间与冻胀次数增加,支护桩受力集中于中下部,下部锚杆轴力逐渐增大。

关键词：土体冻胀室外试验桩锚支护结构内力与变形数值模拟

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钢带式加筋土挡墙内力与变形分析

钢带式加筋土挡墙内力与变形分析

作者：赵斌斌广东工业大学

学位级别：硕士

加筋土挡墙作为一种新型的挡土结构，由于其良好的技术经济效益而被越来越多的工程所采用，然而对于其作用机理的理论研究尚不成熟。目前的设计理论、规范方法主要是解决加筋土挡墙的强度问题，但由于加筋土结构的特殊性，使加筋土理论... 详细信息

加筋土挡墙作为一种新型的挡土结构，由于其良好的技术经济效益而被越来越多的工程所采用，然而对于其作用机理的理论研究尚不成熟。目前的设计理论、规范方法主要是解决加筋土挡墙的强度问题，但由于加筋土结构的特殊性，使加筋土理论大大落后于工程实践。本文从加筋复合土体的强度理论及加筋机理入手，根据三轴受力与试验结果以及各国学者的理论分析，将加筋土视为复合材料，从宏观表现解释了加筋土的特性，重新阐述了摩擦加筋理论与准粘聚力增量理论，推导了同时满足柔性与非柔性加筋材料的复合材料强度公式。以深圳河ⅢB段挡墙为工程背景，介绍了加筋土挡墙完整的监测体系，并对监测结果进行概括分析。在此基础上，以研究加筋土挡墙内力与变形为重点，建立加筋土挡墙的非线性有限元模型，通过有限元计算结果主要对面板的侧向变形，面板所受土压力，筋带上作用的拉力，潜在破裂面的形式以及加筋体的沉降与现场实测结果进行比较，对两者的差异进行对比分析，并提出适合于各自的计算方法及分布规律，建立了加筋体的沉降预测模型，利用软件ADINA提供的单元生死法模拟了加筋土挡墙施工的各个阶段。在实际工程模型的基础上，建立了通用的条带式挡墙模型，以面板的侧向变形为判断依据，对墙后土体、加筋材料和面板这三个重要组成部分的各个参数进行了数值分析，得出了一些具有参考作用的结论。通过有限元分析得出了加筋土挡墙筋带的受力状态与筋带的几何尺寸和层位的关系，结合挡墙内部稳定条件下对筋带断面的公式推导，两者相互印证，从而得出了钢带式加筋土挡墙最优配筋断面和直接计算锚固段长度的方法，使设计过程得到简化，同时也使加筋材料得到充分利用。

关键词：钢带式加筋土挡墙内力与变形有限单元法

基于Winkler弹性地基梁模型的基坑支护结构内力与变形数值分析方法

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土木工程与管理学报 2013年第3期30卷 50-54页

作者：陈燕宾王凡俊天津华北工程勘察设计有限公司天津300181

Winkler弹性地基梁是地基基础设计中的经典理论,考虑了基础与地基的协调变形,基坑支护设计也应像基础设计一样考虑支护结构与土体的共同作用。目前设计方法或以静力平衡为依据,与实际工程有一定的误差;或以有限单元法为依据,计算较复杂... 详细信息

Winkler弹性地基梁是地基基础设计中的经典理论,考虑了基础与地基的协调变形,基坑支护设计也应像基础设计一样考虑支护结构与土体的共同作用。目前设计方法或以静力平衡为依据,与实际工程有一定的误差;或以有限单元法为依据,计算较复杂。基于弹性地基梁理论,视基坑外侧土压力为荷载,支护结构为基础,基坑内侧的开挖部分、支锚结构和坑底土体为广义的地基。以围护结构为研究对象,在平面应变力学假定下推导出基坑支护结构内力与变形的有限差分解。分析表明,公式计算的结果与实际工程较为接近,不必考虑在开挖面处的连续性及边界条件,从而免去复杂的求解。该方法基于经典理论,较为科学,为基坑工程设计提供了一种有效的分析方法。

关键词：弹性地基梁基坑支护结构有限差分法内力与变形地基系数协调变形

利用微软Excel VBA程序求解桩身内力与变形

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上海水务 2018年第3期34卷 10-13页

作者：房巍上海友为工程设计有限公司上海200093

本文结合桩基内力与变形m法的基本原理,用幂级数求解m法的微分方程,推导出桩的内力及变形表达式,利用微软Excel VBA,编辑代码进行电算,得出软土地基的低桩承台单排桩的桩基内力与变形,并与比较成熟的桥梁博士(V3.0)的输出成果进行对比,... 详细信息

本文结合桩基内力与变形m法的基本原理,用幂级数求解m法的微分方程,推导出桩的内力及变形表达式,利用微软Excel VBA,编辑代码进行电算,得出软土地基的低桩承台单排桩的桩基内力与变形,并与比较成熟的桥梁博士(V3.0)的输出成果进行对比,两种方法计算结果基本一致,说明Excel VBA的开发程序的成果可靠性,具有一定的实际应用价值。

关键词： Excel VBA 内力与变形 m法幂级数解

连续刚构桥V墩叉角角度对结构内力及变形影响的研究

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连续刚构桥V墩叉角角度对结构内力及变形影响的研究

作者：张玺长安大学

学位级别：硕士

V墩连续刚构桥由于其在美学上的优势,众多城市桥梁开始相继采用此种结构形式,但由于其建造数量较少,对其的研究也相对较少,尤其是针对桥墩叉角角度对结构内力、变形影响的研究少之又少。本文以福建南平西城大桥为工程背景,查阅了大量国... 详细信息

V墩连续刚构桥由于其在美学上的优势,众多城市桥梁开始相继采用此种结构形式,但由于其建造数量较少,对其的研究也相对较少,尤其是针对桥墩叉角角度对结构内力、变形影响的研究少之又少。本文以福建南平西城大桥为工程背景,查阅了大量国内外文献资料,总结了V墩连续刚构桥结构、施工特点、内力分布特点以及V墩刚构桥0#及1#块在实际使用过程中容易出现裂缝的问题。针对所研究桥梁的特点,阐述了桥梁结构的有限元分析计算过程及其分析步骤,推导了空间梁单元的计算公式;并详细的论述了桥梁计算过程中预加力的计算方法、温度变化的特点以及计算方法和混凝土收缩徐变对桥梁结构作用的机理、影响收缩徐变的因素以及收缩徐变有限元的逐步计算方法。通过前期的工作成果,结合所使用的有限元计算程序建立计算模型并根据桥梁结构自身特点,通过有限元计算程序,使用空间梁单元分析连续刚构桥V墩叉角角度的变化引起结构内力和变形在结构自重、混凝土收缩徐变、预加力和温度变化作用下的变化情况,并揭示其变化规律。此种规律的揭示对以后此类桥梁的设计、施工、监控等方面提供宝贵的资料。

关键词：连续刚构桥 V形桥墩内力与变形

考虑滑床复合倾斜岩体综合地基系数的抗滑桩受力特征研究

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岩土力学 2017年第10期38卷 3000-3008页

作者：董曼曼王亮清葛云峰王聪中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

在抗滑桩内力与变形计算中,当前理论分析多将滑床岩体等效成均质体或水平的非均质体,而三峡库区大部分滑床多为复合倾斜岩体。通过3DEC数值试验,研究了抗滑桩的有效影响范围与桩截面宽度、深度的关系,确定了抗滑桩有效影响范围的上、下... 详细信息

在抗滑桩内力与变形计算中,当前理论分析多将滑床岩体等效成均质体或水平的非均质体,而三峡库区大部分滑床多为复合倾斜岩体。通过3DEC数值试验,研究了抗滑桩的有效影响范围与桩截面宽度、深度的关系,确定了抗滑桩有效影响范围的上、下限;利用面积等效,在桩的有效影响范围内提出了滑床复合倾斜岩体综合地基系数K_(Zi)的公式;推导了基于K_(Zi)的弹性抗滑桩嵌固段受力特征研究的计算公式并编写了MATLAB计算程序。以马家沟滑坡为例,采用等效法、水平层状地基系数法和基于K_(Zi)的计算方法分别进行了抗滑桩嵌固段内力、位移的计算。结果表明,基于K_(Zi)的计算方法与水平层状地基系数法相比,滑面处位移增大14.6%,内力相差较小;同时,基于K_(Zi)的计算方法根据滑动面处的位移反求桩顶的位移与现场监测位移较为接近,而利用传统方法计算位移偏小,设计偏于危险。该方法可为复合倾斜岩体地区的抗滑桩设计提供理论支撑。

关键词：滑床倾斜岩体抗滑桩影响范围综合地基系数内力与变形