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有限位移条件下挡土墙上土压力理论与数值试验验证

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有限位移条件下挡土墙上土压力理论与数值试验验证

作者：王旭西安理工大学

学位级别：硕士

随着基础设施的发展,挡墙作为一种常见的支挡结构在基坑开挖、挖方填方区支护以及边坡治理等工程问题中应用,由于使用过程中挡墙难免会产生些许位移,因此需要能够考虑土体位移的土压力计算方法。本文在前人研究的基础上建立了能够考虑... 详细信息

随着基础设施的发展,挡墙作为一种常见的支挡结构在基坑开挖、挖方填方区支护以及边坡治理等工程问题中应用,由于使用过程中挡墙难免会产生些许位移,因此需要能够考虑土体位移的土压力计算方法。本文在前人研究的基础上建立了能够考虑挡墙位移的土压力计算方法,具体结论如下:（1）本文假定挡墙后土压力问题为平面应变问题,即向应变为0,利用线弹性理论将向应力用和向应力表示,再代入广义胡克定律,得出有限位移条件下考虑向应力的土压力计算公式;并根据摩尔-库伦强度理论得到极限状态下墙后的土压力和土体应变。（2）由于挡墙位移,土体、向应力会发生变化,从主动极限状态到被动极限状态墙后土体大主应力反转1次,小主应力反转1～2次,本文按照不同应变时挡墙后土体的应力状态,得到主动极限土压力应变点、静止土压力应变点、大主应力反转点、小主应力反转点和被动极限土压力应变点5个特殊应变点,通过这5个应变点将挡墙后土压力分为4个分区。（3）实际工程中土体的模量受围压影响,因此本文采用邓肯-张模型中的切线模量对上文中提出的公式进行修正;在假定挡墙影响范围为墙高且变形在此范围内均匀分布的条件下得出了挡墙位移与墙后土体应变的关系式,进一步得出5种位移模式时挡墙后土压力的关系式;当墙后土体处于主动土压力状态时,根据墙后土压力为0提出了各个运动模式下墙土分离的条件。（4）离散元数值模拟中与材料宏观力学特性对应的细观力学参数的获取十分困难,本文采用控制变量法对抗滚动线性黏结模型中各个细观力学参数对宏观特性的影响进行了研究,在此基础上经过大量的数值双轴压缩试验得到了与室内试验结果对应的细观参数。（5）有限位移土体主动土压力状态即为三轴试验时z向应力不变,x向应力不断减少的过程,当和分别是小、大主应力,它们形成的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切时达到主动极限状态;被动土压力状态则是和分别是大、小主应力,它们形成的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切时达到被动极限状态。本文采用离散元数值模拟双轴压缩试验,通过改变各向围压的大小模拟挡墙后土体处于有限位移条件下的土压力,对本文所提计算方法进行了初步验证,数值计算结果与本文建立的有限位移条件下的土压力计算公式结果吻合程度较好,验证了本文建立的有限位移条件下的土压力计算公式的有效性和合理性,可为以后土压力计算提供参考。

关键词：土压力有限位移挡墙位移模式细观参数抗滚动线性黏结模型颗粒流

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有限位移弹性体的分区广义变分原理

吉林工业大学学报 1997年第4期27卷 48-52页

作者：吴祥法聂毓琴刘寒冰北京理工大学吉林工业大学

讨论了有限位移弹性体分区广义变分原理的三种形式（分区势能、分区余能、分区混合），给出了它们之间的相互关系，推广了文献〔１〕、〔２〕的工作。最后给出了一般的分区变分原理，各种有限元模型可看作是这个原理的特殊应用。

关键词：有限位移弹性力学分区广义变分弹性体

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基于有限位移的中小跨径梁式桥抗震概念设计

预应力技术 2014年第6期 8-14页

作者：刘振宇庄卫林蒋劲松四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都610000

以中小跨径梁式桥的抗震设计方法为研究对象,对汶川地区的中小跨径梁式桥进行了系统、全面的震害调查,总结了梁式桥的震害形式,采用统计分析的方法分析了各类构件的损伤情况,探明了汶川地震中梁式桥具有主梁移位多、支座、挡块震害多、... 详细信息

以中小跨径梁式桥的抗震设计方法为研究对象,对汶川地区的中小跨径梁式桥进行了系统、全面的震害调查,总结了梁式桥的震害形式,采用统计分析的方法分析了各类构件的损伤情况,探明了汶川地震中梁式桥具有主梁移位多、支座、挡块震害多、桥墩震害少、主梁落梁少的显著特点;通过振动台试验和数值模拟方法,对梁式桥梁震害的机理进行了研究。结果表明,主梁与板式橡胶支座间的相对滑动起到隔震作用,减小了桥墩的地震内力响应,明显减少了桥墩震害,桥面连续协调了主梁位移,桥台约束了主梁的纵向位移是汶川地震中落梁少的主要原因。根据中小跨径梁式桥震害分析和机理研究,提出了利用主梁与支座间产生有限相对滑动、减小上部结构加速度响应,减少桥墩损伤的抗震设计概念。

关键词：有限位移桥梁抗震设计

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小参数展开法解圆柱扭转的有限位移问题

地球科学（中国地质大学学报） 1990年第5期15卷 572-580页

作者：左谨平中国地质大学物理教研室

本文运用小参数展开法求解了这个边值问题,得到了位移场、应变场、应力场的二级近似公式。二次理论揭露:变形以后,圆柱的任一截面必位移至仍与柱轴垂直的平面上;诸线应变分量和诸正应力分量在整个圆柱内均不为零。这些效应是经典弹性理... 详细信息

本文运用小参数展开法求解了这个边值问题,得到了位移场、应变场、应力场的二级近似公式。二次理论揭露:变形以后,圆柱的任一截面必位移至仍与柱轴垂直的平面上;诸线应变分量和诸正应力分量在整个圆柱内均不为零。这些效应是经典弹性理论中所没有的。

关键词：扭转有限位移小参数展开法

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大跨度悬索桥有限位移分析

土木工程学报 1994年第1期27卷 1-10页

作者：潘家英程庆国铁道部科学研究院

本文在将空间梁的工程理论与固体力学大变形理论相结合的基础上,推导了既考虑轴力、又考虑弯矩贡献的空间梁单元几何刚度矩阵,并依据修正拉格朗日法建立了悬索桥非线性有限元方程.文内较详细地介绍了非线性方程的求解方法并提出了双重... 详细信息

本文在将空间梁的工程理论与固体力学大变形理论相结合的基础上,推导了既考虑轴力、又考虑弯矩贡献的空间梁单元几何刚度矩阵,并依据修正拉格朗日法建立了悬索桥非线性有限元方程.文内较详细地介绍了非线性方程的求解方法并提出了双重平衡选代的概念.文章最后附有验证性算例及实际悬索桥方案的算例.

关键词：悬索桥大跨度有限位移非线性

索鞍约束方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响

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地震工程与工程振动 2010年第5期30卷 120-125页

作者：房贞政张超陈永健福州大学土木工程学院福建福州350108

本文应用有限元分析方法探讨索鞍约束方式对多塔自锚式悬索桥地震响应的影响规律。分析表明:采用索鞍有限位移方案后,结构第1阶振型周期变大;在纵向地震作用下,主塔纵向位移、加劲梁轴力、鞍槽主缆抗滑安全系数增大;主塔剪力、主塔弯矩... 详细信息

本文应用有限元分析方法探讨索鞍约束方式对多塔自锚式悬索桥地震响应的影响规律。分析表明:采用索鞍有限位移方案后,结构第1阶振型周期变大;在纵向地震作用下,主塔纵向位移、加劲梁轴力、鞍槽主缆抗滑安全系数增大;主塔剪力、主塔弯矩、主缆轴力、吊杆轴力、加劲梁轴力和加劲梁竖向挠度均减小;同时索鞍会产生较大碰撞力。

关键词：多塔自锚式悬索桥主缆抗滑安全系数有限位移地震响应

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张力腿平台有限振幅运动的方程和数值解

应用数学和力学 2007年第1期28卷 34-44页

作者：曾晓辉沈晓鹏吴应湘中国科学院力学研究所工程科学研究部北京100080

论证了张力腿平台(TLP)在波浪作用下发生有限振幅运动时,所受惯性力、粘性力、浮力等载荷不仅与波浪场有关,还与瞬时响应有关,是响应的非线性函数;张力腿拉力也是各自由度位移的非线性函数.所以分析TLP受力时必须考虑平台的瞬时加速度... 详细信息

论证了张力腿平台(TLP)在波浪作用下发生有限振幅运动时,所受惯性力、粘性力、浮力等载荷不仅与波浪场有关,还与瞬时响应有关,是响应的非线性函数;张力腿拉力也是各自由度位移的非线性函数.所以分析TLP受力时必须考虑平台的瞬时加速度、速度和位移,在瞬时位置建立运动方程.据此推导出TLP发生有限振幅运动时的外力计算公式,建立了TLP 6自由度有限振幅运动非线性控制方程.其中考虑了由6自由度有限位移引起的多种非线性因素,如各自由度之间的耦合、瞬时湿表面、瞬时位置等;还包括自由表面效应、粘性力等因素引起的非线性.用数值方法求解所得到的非线性运动方程.对典型平台ISSC TLP进行了数值分析,求得该平台在规则波作用下的6自由度运动响应.用退化到线性范围的解与已有解进行了对比,吻合良好.数值结果表明,综合考虑非线性因素后响应有明显改变.

关键词：张力腿平台(TLP) 有限位移非线性动力响应数值解波浪载荷

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高速旋转圆轴的应力分析

地球科学（中国地质大学学报） 1991年第4期16卷 471-475页

作者：左谨平中国地质大学基础课部

本文运用小参数展开法求解了这一大变形问题,获得应力场的二级近似公式。作为实例,讨论了二次效应对不同转速铜圆轴中应力的影响。

关键词：有限位移应力分析旋转轴

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张力腿平台拉索的疲劳损伤

船舶工程 2006年第3期28卷 18-21页

作者：曾晓辉沈晓鹏吴应湘中国科学院力学研究所工程科学研究部北京100080

目前在分析张力腿平台(TLP)疲劳损伤时,通常限定平台只发生小位移,未考虑不利工况下平台发生有限位移的情况.在分析模型中考虑有限大位移后,会引入多种非线性因素,也会使TLP的动力响应明显不同于小位移情况,因此研究TLP有限位移下非线... 详细信息

目前在分析张力腿平台(TLP)疲劳损伤时,通常限定平台只发生小位移,未考虑不利工况下平台发生有限位移的情况.在分析模型中考虑有限大位移后,会引入多种非线性因素,也会使TLP的动力响应明显不同于小位移情况,因此研究TLP有限位移下非线性波浪载荷引起的疲劳损伤十分重要.首先求得随机海浪作用下TLP拉索应力的时间历程曲线,并采用雨流法对其进行计数得到疲劳载荷谱;然后依据Miner累积损伤模型,求得TLP拉索在不利工况下的疲劳损伤;最后对ISSCTLP平台拉索在某海况下进行了疲劳损伤短期计算,并说明TLP拉索疲劳可靠度的计算方法.

关键词：海洋工程张力腿平台疲劳损伤短期分析有限位移非线性动力响应波浪载荷