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多向荷载作用下隔离矿柱采场矿壁受力分析

中南大学学报（自然科学版） 2018年第12期49卷 3020-3028页

作者：过江赵岩张为星戴兴国谢学斌中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为确定梯形侧向荷载和垂直荷载共同作用下矿壁的应力分布,基于弹性力学平面应变假设,建立矿壁力学模型进行应力求解。通过模型分析,确定矿壁合理宽度,分析可能发生破坏的形式,提出矿壁稳定性的控制措施。研究结果表明:初始侧向荷载q对... 详细信息

为确定梯形侧向荷载和垂直荷载共同作用下矿壁的应力分布,基于弹性力学平面应变假设,建立矿壁力学模型进行应力求解。通过模型分析,确定矿壁合理宽度,分析可能发生破坏的形式,提出矿壁稳定性的控制措施。研究结果表明:初始侧向荷载q对水平应力、垂直应力和剪应力均有影响,初始垂直荷载P0只影响垂直应力;水平应力最大值和最小值不随宽度改变而改变;剪应力沿矿壁中心轴呈对称分布,在中心位置达到最大值。当矿壁宽度较窄时,在充填体一侧会出现拉应力,在矿壁的采空区侧的底端出现垂直压应力最大值。结合冬瓜山工程实例,计算出矿壁宽度需大于3.5 m,现场工程选择4 m宽矿壁进行开采,矿壁稳定性较好。

关键词：多向荷载稳定性宽度设计力学模型

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多向荷载作用下层状地基刚性桩筏基础分析

岩土力学 2013年第3期34卷 849-855页

作者：纠永志黄茂松木林隆连柯楠同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间... 详细信息

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间理论,分析了多向荷载下桩顶面-土表面、土表面-桩顶面、土表面-土表面的相互作用关系。建立了桩土体系柔度矩阵,得到了多向荷载下层状地基中刚性桩筏基础的受力和变形的关系以及桩的内力和变形沿桩身分布规律。通过与有限元对比,验证了该方法的合理性和修正地基模量的优越性,并对多向荷载作用下的桩筏基础进行了计算分析,计算结果表明,水平力将会引起桩筏基础的倾斜。

关键词：层状地基桩筏基础多向荷载相互作用

多向荷载作用下岩溶区嵌岩桩嵌岩深度计算方法

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铁道建筑 2020年第6期60卷 96-100,104页

作者：江杰赖增任欧孝夺王智杨迪广西大学土木建筑工程学院南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004 中铁建设集团有限公司北京100040

针对多向荷载作用下岩溶桩嵌岩深度研究的不足,基于Hoek-Brown破坏准则和静力平衡原理,研究水平力、弯矩和竖向承载力作用下岩溶区桩基溶洞顶板受力特性,推导出三向荷载共同作用下嵌岩桩嵌岩深度计算公式。通过与规范和工程实例对比分析... 详细信息

针对多向荷载作用下岩溶桩嵌岩深度研究的不足,基于Hoek-Brown破坏准则和静力平衡原理,研究水平力、弯矩和竖向承载力作用下岩溶区桩基溶洞顶板受力特性,推导出三向荷载共同作用下嵌岩桩嵌岩深度计算公式。通过与规范和工程实例对比分析,证实了方法的实用性。在此基础上探讨了基岩顶面水平力、弯矩、竖向承载力与嵌岩深度之间的关系,三者对嵌岩深度最大值和最小值均有影响。

关键词：城市桥梁桩基嵌岩深度理论分析 Hoek-Brown破坏准则岩溶多向荷载

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多向荷载耦合作用下复合基础承载特性分析

东北石油大学学报 2024年第1期48卷 107-118,I0008页

作者：姜瑛亓振曹永王凤云张迅王胤海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司天津300451 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

针对水下石油生产系统复合基础在不同方向荷载耦合作用下的承载特性,分析复合加载模式下的破坏包络线。采用非线性有限元数值模拟方法,通过固定位移比法绘制竖向—倾覆、水平—扭转、竖向—水平—倾覆、竖向—水平—扭转荷载空间内的地... 详细信息

针对水下石油生产系统复合基础在不同方向荷载耦合作用下的承载特性,分析复合加载模式下的破坏包络线。采用非线性有限元数值模拟方法,通过固定位移比法绘制竖向—倾覆、水平—扭转、竖向—水平—倾覆、竖向—水平—扭转荷载空间内的地基承载力破坏包络线,分析不同长径比和桩间距对不同方向荷载耦合作用下地基承载力包络线的影响,并分别将归一化处理后的竖向—倾覆、水平—扭转荷载包络线拟合为关于长径比和桩间距的包络线数学表达式。结果表明:随竖向荷载分量的增大,基础在二维荷载空间内包络线尺寸有所减小。结合实际工程应用,通过绘制地基承载力破坏包络线,对基础设计方案校核和评估,能很好指导工程实践与设计。

关键词：水下石油生产系统复合基础多向荷载有限元分析承载力破坏包络线耦合作用承载特性

多向荷载下高承台群桩基础分析方法及应用研究

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多向荷载下高承台群桩基础分析方法及应用研究

作者：郑中浙江大学

学位级别：硕士

跨海大桥、海上石油平台、跨海输电塔、测风塔等近海大型结构服役环境复杂,高承台群桩基础受到自身重力、风力、水流甚至船舶撞击力等多种荷载作用,极易引起基础倾斜倒塌。由多向荷载作用下引起的群桩基础破坏失效屡有报道。目前国内外... 详细信息

跨海大桥、海上石油平台、跨海输电塔、测风塔等近海大型结构服役环境复杂,高承台群桩基础受到自身重力、风力、水流甚至船舶撞击力等多种荷载作用,极易引起基础倾斜倒塌。由多向荷载作用下引起的群桩基础破坏失效屡有报道。目前国内外对于多向荷载下群桩基础计算分析方法研究较少,亟需开展相应研究工作。本文针对高承台群桩基础多向共同受荷问题,建立了由刚性承台—弹性梁—土非线性弹簧组成的群桩计算模型。采用水平p-y曲线法、竖向荷载传递法、扭转τ-y曲线法,计算基桩在各自由度上的非线性刚度。模型考虑了群桩效应和基桩推扭耦合效应;水平受荷群桩效应通过设置p乘子实现;基桩推扭耦合效应则通过引入修正单桩分析模型实现。采用牛顿迭代法对计算模型进行求解。对受推力和扭矩共同作用的大尺寸物理模型试验3×3群桩基础进行了分析,分析结果与试验结果基本吻合,表明该计算方法可靠性良好。通过采用多组p乘子对比分析发现,小偏心水平荷载下水平群桩效应更接近于群桩水平单独受荷,大偏心水平荷载下水平群桩效应更接近于群桩扭转单独受荷。通过参数分析发现,在水平和扭转荷载共同作用下,群桩中各基桩桩头剪力分配不均匀性十分显著;获得了不同桩间距和不同承台高度时群桩中基桩轴力变化规律,为复杂荷载下群桩设计提供依据。本文结合工程资料和试桩结果,采用多向荷载下高承台群桩计算方法,实现了对有斜桩的输电线路海中铁塔基础的计算分析,获得了其在多向荷载作用下内力分配规律和变形情况,指导了该工程的设计。

关键词：群桩基础多向荷载 p乘子 p-y曲线 τ-θ曲线

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水平多向荷载下桩-土相互作用初探

岩土力学 2008年第3期29卷 603-608页

作者：苏栋李相崧深圳大学土木工程学院深圳市土木工程耐久性重点试验室深圳518060 香港科技大学土木工程系中国香港

利用香港科技大学离心机双向振动台,进行了群桩基础模型的水平单向和双向振动试验;振动过程中的桩身弯矩响应表明,群桩基础在单向振动中表现出的对称性在双向振动下不复存在;并进行了桩-土相互作用的颗粒流数值模拟,初步探寻了试验观测... 详细信息

利用香港科技大学离心机双向振动台,进行了群桩基础模型的水平单向和双向振动试验;振动过程中的桩身弯矩响应表明,群桩基础在单向振动中表现出的对称性在双向振动下不复存在;并进行了桩-土相互作用的颗粒流数值模拟,初步探寻了试验观测到的"垂向加载效应"的产生机制;同时通过简单的推导,指出了当前桩-土相互作用分析方法的局限性。在试验、数值和理论分析方面对水平多向荷载下的桩-土相互作用进行了初步研究,为今后的进一步研究提供了重要参考。

关键词：多向荷载桩-土相互作用垂向加载效应振动台离心机颗粒流

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

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工程力学 2023年第1期40卷 87-99页

作者：江杰柴文成张探龙逸航广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向... 详细信息

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明:土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(L_(d)=10d~15d);当桩身长径比在L/d=5~10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。

关键词： Pasternak-Timoshenko模型层状土多向荷载水平振动桩-桩动力相互作用因子

竖向力-温度荷载-扭矩加载路径下单桩承载变形研究

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工程力学 2023年第11期40卷 130-139页

作者：江杰陈秋怡黄中正陈朝棋欧孝夺广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

正常服役过程能量桩受复杂的力学行为,目前针对多向荷载作用下能量桩的承载变形特性研究相对较少。为探讨能量桩在竖向力、温度荷载和扭矩共同作用下的承载特性,依次施加桩顶竖向力、温度荷载和桩顶扭矩,通过考虑温度荷载对桩侧摩阻力... 详细信息

正常服役过程能量桩受复杂的力学行为,目前针对多向荷载作用下能量桩的承载变形特性研究相对较少。为探讨能量桩在竖向力、温度荷载和扭矩共同作用下的承载特性,依次施加桩顶竖向力、温度荷载和桩顶扭矩,通过考虑温度荷载对桩侧摩阻力及边界条件的影响,基于荷载传递法及边界元法构建了桩身位移控制方程,提出竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下的能量桩承载变形特性的分析方法,通过与已有试验和ABAQUS有限元结果进行对比,均具有比较好的吻合度。研究表明,温度荷载会改变单桩的荷载传递特征,影响桩身轴力和桩侧摩阻力分布。竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下,温度变化引起的附加荷载会导致单桩抗扭承载力降低。进一步的参数分析表明,增大竖向荷载会使桩侧极限环向摩阻力减小,导致能量桩单桩抗扭能力降低26.2%(75%P_(u),P_(u)为竖向极限荷载);随着长径比的增加,桩身承载力逐渐增大,可选取合适的长径比抵消温度荷载带来的影响;随着温度增量的增大,桩身变形量逐渐增大,其中桩身0.6L以上部分变形较大,因此作为能量桩使用的工程桩基需要对地基上部进行加固。

关键词：多向荷载能量桩承载特性荷载传递理论分析

基于Timoshenko-Pasternak模型的多向受荷桩水平动力响应分析

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岩石力学与工程学报 2022年第1期41卷 172-185页

作者：江杰柴文成欧孝夺付臣志王顺苇广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

为弥补传统动力Winkler地基梁模型在单桩水平动力响应分析中的不足,基于Timoshenko梁理论和Pasternak地基理论,建立同时考虑土体剪切效应和桩身剪切变形的Timoshenko-Pasternak模型。首先,从土体三维波动方程出发,借助微分变换解耦土体... 详细信息

为弥补传统动力Winkler地基梁模型在单桩水平动力响应分析中的不足,基于Timoshenko梁理论和Pasternak地基理论,建立同时考虑土体剪切效应和桩身剪切变形的Timoshenko-Pasternak模型。首先,从土体三维波动方程出发,借助微分变换解耦土体方程,利用分离变量法结合桩土边界连续性条件求解桩周土水平阻抗;在此基础上,利用Timoshenko-Pasternak模型推导单桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法结合桩底边界条件得到桩顶动力复阻抗频域解析解。通过与已有模型解进行对比,验证该模型的正确性与合理性;最后,对桩身特征、桩周土体性质的参数进行分析。研究结果表明:(1)竖向荷载会对桩顶阻抗产生抑制作用,桩顶水平、摇摆动刚度均随竖向荷载增加而逐渐减小;(2)当单桩达到长径比临界值(L/d=10~15)后,桩底边界条件和桩长对桩顶阻抗几乎没有影响;(3)桩顶阻抗随桩土弹性模量比的减小而增大,且变化趋势愈发明显;同时,表层土的弹性模量对桩顶阻抗的影响要远大于下层土对其的影响。

关键词：桩基础多向荷载水平动力响应层状地基 Timoshenko-Pasternak模型桩顶阻抗