臨坡地基承載力極限分析上限有限元數(shù)值模擬

為探究土體非均質(zhì)與各向異性對(duì)臨坡地基承載力的影響,運(yùn)用極限分析上限方法,結(jié)合單側(cè)臨坡條形基礎(chǔ)地基破壞模式,引入土體內(nèi)摩擦角、黏聚力、基礎(chǔ)與邊坡坡頂距離等參數(shù),分析臨坡地基極限承載力的變化趨勢(shì)。首先,根據(jù)極限分析上限理論,建立破壞模式的機(jī)動(dòng)許可速度場(chǎng),考慮非均質(zhì)與各向異性原理,在計(jì)算中導(dǎo)入非均質(zhì)系數(shù)與各項(xiàng)異性系數(shù),得到機(jī)構(gòu)各部分內(nèi)能耗散計(jì)算公式,推導(dǎo)出地基承載力系數(shù)n_c的計(jì)算表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,設(shè)定機(jī)構(gòu)所需滿足的約束條件并導(dǎo)入用matlab軟件編制的優(yōu)化程序,程序考慮了非均質(zhì)與各向異性對(duì)地基破壞面位置及形狀的影響,最終得到地基承載力最小上限解所對(duì)應(yīng)的非均質(zhì)與各向異性下地基承載力系數(shù)n′_c。結(jié)果表明,計(jì)算數(shù)據(jù)與現(xiàn)有成果具有較好的一致性,揭示了非均質(zhì)與各向異性對(duì)臨坡地基承載力系數(shù)n′_c的作用規(guī)律。當(dāng)非均質(zhì)系數(shù)η增大時(shí),n′_c隨之增大；當(dāng)各向異性系數(shù)k增大時(shí),n′_c隨之減小,且減小幅度趨緩,有效地彌補(bǔ)在臨坡地基承載力中土體非均質(zhì)與各向異性研究領(lǐng)域的不足。當(dāng)破壞模式轉(zhuǎn)化為水平地基形式時(shí),所得結(jié)果與其他方法計(jì)算結(jié)果很好吻合,證明了此方法解決水平地基問題的可行性。

地基承載力是土木工程中研究的基礎(chǔ)性問題,同時(shí)也是難點(diǎn)問題,它與土工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性密切相關(guān),準(zhǔn)確分析和計(jì)算地基承載力對(duì)于土木工程的設(shè)計(jì)和施工具有重要的參考和指導(dǎo)作用.本文以下限有限元法為理論基礎(chǔ),通過構(gòu)建有限元模型,對(duì)地基由初始的線彈性狀態(tài)向塑性流動(dòng)極限破壞狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行了模擬,對(duì)豎直荷載下淺地基極限承載力以及剛度、粗糙度等對(duì)地基極限承載力的影響進(jìn)行了分析.

為研究邊坡角大小對(duì)地基承載力的影響,采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,建立了簡(jiǎn)化的地基及邊坡-地基模型,分析了地基的極限承載力隨著邊坡坡角的變化規(guī)律,并計(jì)算出地基的極限承載力大小。結(jié)果表明,有限元強(qiáng)度折減法能夠計(jì)算出地基極限承載力;在相同的基礎(chǔ)荷載等量加載情況下,邊坡-地基模型隨著坡角的增加,安全系數(shù)變化趨勢(shì)先保持與0°(地基)模型變化趨勢(shì)相同,即在坡角為0°~30°之間,而后隨著荷載等量增加其安全系數(shù)呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì),并且減小幅度逐漸變緩,最后基本不變;當(dāng)坡角增加到40°之后,安全系數(shù)變化趨勢(shì)比較基本呈現(xiàn)線性減小趨勢(shì),減小幅度較為緩慢;邊坡的形成將對(duì)地基極限承載力有衰減效應(yīng),并且地基極限承載力的衰減效應(yīng)隨著坡角的增加總體呈非線性變大趨勢(shì),但其衰減效應(yīng)幅度隨著坡角的增加逐漸變緩。

為研究邊坡角大小對(duì)地基承載力的影響,采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,建立了簡(jiǎn)化的地基及邊坡-地基模型,分析了地基的極限承載力隨著邊坡坡角的變化規(guī)律,并計(jì)算出地基的極限承載力大小。結(jié)果表明,有限元強(qiáng)度折減法能夠計(jì)算出地基極限承載力;在相同的基礎(chǔ)荷載等量加載情況下,邊坡-地基模型隨著坡角的增加,安全系數(shù)變化趨勢(shì)先保持與0°（地基）模型變化趨勢(shì)相同,即在坡角為0°～30°之間,而后隨著荷載等量增加其安全系數(shù)呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì),并且減小幅度逐漸變緩,最后基本不變;當(dāng)坡角增加到40°之后,安全系數(shù)變化趨勢(shì)比較基本呈現(xiàn)線性減小趨勢(shì),減小幅度較為緩慢;邊坡的形成將對(duì)地基極限承載力有衰減效應(yīng),并且地基極限承載力的衰減效應(yīng)隨著坡角的增加總體呈非線性變大趨勢(shì),但其衰減效應(yīng)幅度隨著坡角的增加逐漸變緩。

為研究邊坡角大小對(duì)地基承載力的影響,采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,建立了簡(jiǎn)化的地基及邊坡-地基模型,分析了地基的極限承載力隨著邊坡坡角的變化規(guī)律,并計(jì)算出地基的極限承載力大小.結(jié)果表明,有限元強(qiáng)度折減法能夠計(jì)算出地基極限承載力;在相同的基礎(chǔ)荷載等量加載情況下,邊坡-地基模型隨著坡角的增加,安全系數(shù)變化趨勢(shì)先保持與0°(地基)模型變化趨勢(shì)相同,即在坡角為0°～30°之間,而后隨著荷載等量增加其安全系數(shù)呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì),并且減小幅度逐漸變緩,最后基本不變;當(dāng)坡角增加到40°之后,安全系數(shù)變化趨勢(shì)比較基本呈現(xiàn)線性減小趨勢(shì),減小幅度較為緩慢;邊坡的形成將對(duì)地基極限承載力有衰減效應(yīng),并且地基極限承載力的衰減效應(yīng)隨著坡角的增加總體呈非線性變大趨勢(shì),但其衰減效應(yīng)幅度隨著坡角的增加逐漸變緩.

雙層地基極限承載力的極限分析上限法——極限分析方法已廣泛應(yīng)用于巖土工程穩(wěn)定性分析中，目前已有很多學(xué)者探討了極限分析上限方法計(jì)算均質(zhì)土地基極限承載力問題，事實(shí)證明該方法是卓有成效的。而實(shí)際中常遇到的是層狀地基，特別是持力層范圍內(nèi)主要有兩層土的...

極限分析方法已廣泛應(yīng)用于巖土工程穩(wěn)定性分析中,目前已有很多學(xué)者探討了極限分析上限方法計(jì)算均質(zhì)土地基極限承載力問題,事實(shí)證明該方法是卓有成效的。而實(shí)際中常遇到的是層狀地基,特別是持力層范圍內(nèi)主要有兩層土的情況,對(duì)于雙層地基極限承載力的計(jì)算,目前的研究還相當(dāng)不成熟。將一種新的多塊體離散模式的上限方法應(yīng)用于雙層地基極限承載力的計(jì)算,詳細(xì)探討了該多塊體離散模式應(yīng)用時(shí)相容速度場(chǎng)的確定方法。并應(yīng)用該方法對(duì)一些雙層地基土極限承載力問題進(jìn)行了計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果與已有計(jì)算方法做了對(duì)比,通過對(duì)比可以驗(yàn)證該方法是正確和有效的。

土體結(jié)構(gòu)極限承載力的有限元分析——在平面應(yīng)變條件下，采用增量加載有限元方法求解土體結(jié)構(gòu)的極限承載力，以彈塑性有限元計(jì)算不收斂作為達(dá)到極限破壞狀態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn)；在得到土體應(yīng)力場(chǎng)的基礎(chǔ)上，用有限元邊坡穩(wěn)定分析中的滑面應(yīng)力分析法驗(yàn)算土體結(jié)構(gòu)在達(dá)到極限...

本文應(yīng)用有限元法,考慮材料非線性和幾何非線性,分析了現(xiàn)代常用的天線載體支撐桿節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和塑性區(qū)分布規(guī)律、節(jié)點(diǎn)變形等重要受力性能,提出了滿足工程精度的節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算的簡(jiǎn)易等效方法和節(jié)點(diǎn)的加強(qiáng)措施,方便工程實(shí)際應(yīng)用。

對(duì)大型有限元分析軟件abaqus進(jìn)行二次開發(fā),以條形地基極限承載力問題為例,探討有限元方法結(jié)合hill穩(wěn)定充分條件在求解巖土工程承載力問題中的應(yīng)用。根據(jù)hill穩(wěn)定充分條件,當(dāng)系統(tǒng)局部二階功小于0時(shí),地基局部潛在失穩(wěn);當(dāng)整體二階功小于0時(shí),地基達(dá)到極限狀態(tài),可能發(fā)生整體失穩(wěn)。探討剪脹角對(duì)地基承載力的影響,并將有限元方法結(jié)合hill穩(wěn)定充分條件的計(jì)算結(jié)果和常規(guī)有限元法計(jì)算的結(jié)果與已有的數(shù)值、理論結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:在剪脹角比摩擦角小很多時(shí),與常規(guī)有限元法計(jì)算結(jié)果相比,有限元方法結(jié)合hill穩(wěn)定條件,計(jì)算得到的地基極限承載力更加接近理論解;當(dāng)剪脹角和摩擦角接近時(shí),二者計(jì)算結(jié)果基本一致,均能得到較為合理的結(jié)果。有限元方法結(jié)合hill穩(wěn)定條件,能較好地預(yù)測(cè)地基潛在失穩(wěn)區(qū)域,可以判定結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性,能同時(shí)描述地基的面破壞模式和場(chǎng)破壞模式,而且有理論基礎(chǔ)和明確的物理意義,應(yīng)用方便,是一種值得推薦的方法。

hill穩(wěn)定條件在有限元法計(jì)算地基承載力中的應(yīng)用——對(duì)大型有限元分析軟件abaqus進(jìn)行二次開發(fā)，以條形地基極限承載力問題為例，探討有限元方法結(jié)合hill穩(wěn)定充分條件在求解巖土工程承載力問題中的應(yīng)用。根據(jù)hill穩(wěn)定充分條件，當(dāng)系統(tǒng)局部二階功小于0時(shí)，地基局部...

對(duì)于豎向承載復(fù)合樁基,利用三維有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其承載能力進(jìn)行分析。主要研究當(dāng)樁周土體為松砂時(shí),樁距對(duì)群樁側(cè)阻、端阻、承臺(tái)內(nèi)外區(qū)土阻力、群樁總承載力的影響,并將各自的群樁效應(yīng)系數(shù)與《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》jgj94—94中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

溶洞上方圓形基礎(chǔ)地基極限承載力有限元分析——針對(duì)3種典型圍巖條件，采用有限元方法對(duì)巖溶地區(qū)圓形基礎(chǔ)下溶洞頂板穩(wěn)定性進(jìn)行了分析計(jì)算，討論巖石地基極限承載力的確定方法，得出不同圍巖、溶洞頂板跨度、頂板厚度條件下地基的極限承載力，并分析極限承載力...

黏土所表現(xiàn)出明顯的各向異性和非均勻性對(duì)地基承載力具有較大的影響.基于prandtl型的地基破壞模式,采用離散法構(gòu)建了地基破壞時(shí)的速度場(chǎng)模型,并以極限分析上限法為基礎(chǔ),推導(dǎo)出綜合考慮非均質(zhì)和各向異性的黏土條形地基承載力方程.在此基礎(chǔ)上,采用fortran語言編制了離散法計(jì)算程序,得到了相應(yīng)條件下條形基礎(chǔ)地基承載力.通過算例分析表明,本文計(jì)算結(jié)果與其他方法的計(jì)算值是基本一致的,與試驗(yàn)結(jié)果也能得到較好的吻合.參數(shù)敏感性分析表明,地基承載力系數(shù)分別與土體各向異性系數(shù)和非均質(zhì)性系數(shù)均近似呈線性的變化關(guān)系.

本文根據(jù)極限分析下限法原理,結(jié)合有限元技術(shù)和線性優(yōu)化方法,編制了求解地基極限承載力的程序,并通過與已有地基承載力計(jì)算結(jié)果比較,證明了本文程序是合理有效的。利用該方法,研究了存在軟弱下臥層的雙層地基硬殼層厚度以及內(nèi)摩擦角對(duì)于極限承載力的影響。該計(jì)算方法對(duì)于雙層地基工程具有指導(dǎo)作用。

利用上限法研究條形荷載作用下非均勻地基極限承載力問題.基于平動(dòng)失效機(jī)理,運(yùn)用極限分析方法,得到土體粘聚力隨深度線性變化條件下非均勻地基極限承載力上限解的解析解,計(jì)算分析條形均布荷載作用下非均勻地基極限承載力.通過與均勻地基承載力的經(jīng)典解答進(jìn)行比較,分析非均勻地基與均勻地基極限荷載之間的相似性,進(jìn)而得到承載力系數(shù)之間的相似轉(zhuǎn)換關(guān)系,給出相應(yīng)轉(zhuǎn)換系數(shù)的解析表達(dá)式,該系數(shù)集中反映了地基的非均勻性.借助均勻地基經(jīng)典上限解,可將非均勻地基極限承載力的問題求解轉(zhuǎn)化為相似轉(zhuǎn)化系數(shù)的計(jì)算問題,從而為求解非均勻地基極限承載力的求解提供十分便捷有效的途徑,便于工程應(yīng)用.

教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,改變過去的陳舊教學(xué)方法和手段,因此將ansys有限元數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于力學(xué)教學(xué),駕輕就熟地操控課堂,以取得更好的教學(xué)效果。

結(jié)合昆明市安寧地區(qū)某工程的地質(zhì)條件,提出將巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度作為混合基礎(chǔ)地基承載力的統(tǒng)一計(jì)算依據(jù),并通過數(shù)值分析模型,進(jìn)行了混合基礎(chǔ)靜載試驗(yàn),得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。

山區(qū)建筑通常在同一棟結(jié)構(gòu)內(nèi)采用由淺基、墩基和樁基組合而成的混合基礎(chǔ)，若設(shè)計(jì)不當(dāng)將產(chǎn)生極大的安全隱患。通過對(duì)背景工程的數(shù)值分析研究，提出將巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度作為混合基礎(chǔ)地基承載力的統(tǒng)一計(jì)算依據(jù)。當(dāng)沒有條件進(jìn)行巖體試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)已有的巖塊室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合規(guī)范要求、理論分析和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來確定巖體的材料力學(xué)參數(shù)。巖石材料的屈服準(zhǔn)則采用rankine和mohr-coulomb復(fù)合的屈服準(zhǔn)則。通過巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的數(shù)值模擬，驗(yàn)證材料本構(gòu)模型和材料力學(xué)參數(shù)的可靠性。通過基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)數(shù)值的模擬，分析巖體承載力特征值的構(gòu)造特征折減系數(shù)，與規(guī)范建議范圍比較接近。對(duì)混合基礎(chǔ)群進(jìn)行了極限破壞分析，說明采用統(tǒng)一依據(jù)進(jìn)行混合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的可靠性和必要性。

非均質(zhì)和各向異性是黏土地基比較普遍的現(xiàn)象,而目前地基承載力計(jì)算中比較成熟的理論主要是針對(duì)均質(zhì)、各向同性土體。在目前已有的多塊體上限法計(jì)算粗糙條形基礎(chǔ)地基承載力的方法中考慮黏土地基的非均質(zhì)和各向異性,實(shí)現(xiàn)考慮非均質(zhì)和各向異性時(shí)黏土地基承載力的上限解法。所采用的多塊體破壞模式在計(jì)算粗糙條形基礎(chǔ)下均質(zhì)土體的地基承載力時(shí)是最優(yōu)的。為驗(yàn)證該方法的應(yīng)用情況,將其計(jì)算結(jié)果與已有的上限方法、特征線方法進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),該方法是目前上限方法中最優(yōu)的。利用該方法詳細(xì)探討非均質(zhì)、各向異性對(duì)黏土地基承載力計(jì)算的影響。上限方法一個(gè)十分突出的優(yōu)點(diǎn)就是可以反映地基破壞面的信息,通過對(duì)非均質(zhì)及各向異性條件下地基破壞面的分析揭示非均質(zhì)以及各向異性影響地基承載力的內(nèi)在原因。由計(jì)算結(jié)果可知,地基土的非均質(zhì)和各向異性在影響地基承載力的同時(shí)也影響著地基破壞面的位置和形狀。

通過構(gòu)建一種網(wǎng)格狀多剛性塊破壞機(jī)制,利用上限法研究了黏土地基各向異性和非均質(zhì)對(duì)粗糙條形基礎(chǔ)地基承載力的影響。該破壞機(jī)制允許滑動(dòng)面和速度矢量沿破壞區(qū)域過渡區(qū)的徑向和切向發(fā)生變化,形成了更為精確的破壞機(jī)制和塑性流動(dòng)速度場(chǎng)。根據(jù)上限定理得到各向異性和非均質(zhì)性黏土上條形基礎(chǔ)極限承載力的目標(biāo)函數(shù),將其轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題,并通過編程對(duì)該計(jì)算模型進(jìn)行求解。與已有研究成果對(duì)比分析表明,兩者具有較好一致性,且優(yōu)于現(xiàn)有同類方法。文中亦探討了黏土地基非均質(zhì)、各向異性以及其他相關(guān)參數(shù)對(duì)地基承載力的影響。

地基承載力特征值、地基承載力設(shè)計(jì)值、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值關(guān)系 一、原因 與鋼、混凝土、砌體等材料相比，土屬于大變形材料，當(dāng)荷載增加時(shí)，隨著 地基變形的相應(yīng)增長，地基承載力也在逐漸加在，很難界定出下一個(gè)真正的“極 限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)驗(yàn)的承載力計(jì)算公式，可以得出不同的值。因此， 地基極限承載力的確定，實(shí)際上沒有一個(gè)通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒有一個(gè)適用于一 切土類的計(jì)算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以 調(diào)整，考慮一個(gè)滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序 有關(guān)，而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對(duì)變形的適應(yīng)程度、地 水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別等等有關(guān)，不能作為土的工程特性指標(biāo)。 另一方面，建筑物的正常使用應(yīng)滿足其功能要求，常常是承載力還有潛力可 挖，而變形已達(dá)到可超過正常使用的限值，也就是變表控制了承載力。 因此，根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，