基于弹性地基梁理论的长踵板悬臂挡墙设计方法

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作者 郭帅杰 宋绪国 +2 位作者 周亚东 张海洋 闫穆涵 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期50-56,72,共8页

为系统研究长踵板悬臂挡墙底板工作机理及工程设计方法,确定影响长踵板悬臂挡墙结构承载的关键影响因素,综合运用Winkler弹性地基梁理论和规范悬臂梁方法,建立长踵板悬臂挡墙底板承载分析模型,开展底板长度、底板厚度、地基系数等因素... 为系统研究长踵板悬臂挡墙底板工作机理及工程设计方法,确定影响长踵板悬臂挡墙结构承载的关键影响因素,综合运用Winkler弹性地基梁理论和规范悬臂梁方法,建立长踵板悬臂挡墙底板承载分析模型,开展底板长度、底板厚度、地基系数等因素对底板变形及内力分布的影响规律研究,提出长踵板悬臂挡墙临界判定标准。研究结果表明,规范悬臂梁方法关于长踵板悬臂挡墙底板弯矩分析结果偏大约27%,长踵板弹性地基梁模型能够满足底板内力与变形的精确求解;底板长度同底板内力变形直接相关,底板长度超过0.8倍墙高时的底板非线性变形特征更为显著;底板截面刚度与地基系数是影响底板变形特征的核心指标,可采用刚柔度指标λl综合表征,λl≤1.2时为常规悬臂挡墙,底板变形趋于线性,适用于规范悬臂梁方法求解,反之则属于长踵板悬臂挡墙,底板非线性变形更为显著,适用于长踵板弹性地基梁理论模型求解。 展开更多

关键词 弹性地基梁理论 长踵板 悬臂挡墙 地基系数 非线性变形 刚柔度指标

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基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析 被引量：4

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作者 李鹤鹤 冀宇鑫 宋高峰 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第30期13234-13241,共8页

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳... 端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明:采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。煤层埋深从200 m增加至250、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61、78、96 mm。煤层弹性模量从2500 MPa增大至3500、4500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。 展开更多

关键词 弹性地基梁理论 端面顶板 充填开采 数值模拟 支承压力

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木网壳钢板群栓节点轴向滑移刚度试验与理论研究 被引量：5

3

作者 孙小鸾 瞿以恒 陆伟东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期34-42,共9页

作为大跨木网壳常见节点之一的钢板群栓节点,在轴向力作用下极易发生滑移变形,对整体网壳的力学性能产生不可忽略的影响。为研究不同参数对钢板群栓节点轴向滑移刚度的影响,对13组,考虑螺栓直径、数量、行距、列距以及材质等级等变化参... 作为大跨木网壳常见节点之一的钢板群栓节点,在轴向力作用下极易发生滑移变形,对整体网壳的力学性能产生不可忽略的影响。为研究不同参数对钢板群栓节点轴向滑移刚度的影响,对13组,考虑螺栓直径、数量、行距、列距以及材质等级等变化参数的钢填板-螺栓节点开展了单调加载试验研究,得到不同参数节点的轴向滑移刚度及变化规律,基于单栓的半无限体地基梁理论以及群栓弹簧模型建立了节点初始滑移刚度的理论公式。分析结果表明,节点轴向滑移刚度随螺栓直径的增大以及螺栓数量的增加,总体呈现非线性的增加趋势;螺栓列距、螺栓材性对轴向刚度影响的规律性不明显。采用弹性地基梁理论分析的节点刚度与试验结果吻合度较好,可作为木网壳群栓节点轴向滑移刚度的预测分析方法。 展开更多

关键词 木网壳 钢填板-螺栓节点 轴向滑移刚度 弹性地基梁理论 弹簧模型

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锚梁支护结构及参数确定 被引量：2

4

作者 尤春安 付厚利 +2 位作者 宋树军 徐志华 王伟 《山东矿业学院学报》 CAS 1998年第4期342-344,共3页

本文叙述了锚梁支护结构的形式和特点，并采用弹性地基梁理论分析了锚梁支护结构的受力特征，为其支护参数的确定提供了理论依据。

关键词 锚梁 支护结构 弹性地基梁理论 巷道支护

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地基土体错动变形下柔性管道接头力学行为的试验与理论研究

5

作者 周敏 兰海涛 倪芃芃 《岩土工程学报》 2025年第9期1825-1833,共9页

埋地柔性管道的承载能力与周围土体对其的支撑作用密切相关,管-土间的相互作用力对管道的稳定运行至关重要,而一旦地基土体发生错动变形,柔性管道在接头位置处容易因不均匀支撑而发生转角破坏。通过室内模型试验,探究了柔性管道接头在... 埋地柔性管道的承载能力与周围土体对其的支撑作用密切相关,管-土间的相互作用力对管道的稳定运行至关重要,而一旦地基土体发生错动变形,柔性管道在接头位置处容易因不均匀支撑而发生转角破坏。通过室内模型试验,探究了柔性管道接头在地基土体错动变形下的力学行为。基于Winkler弹性地基梁理论,分别针对于力矩完全释放接头、力矩部分传递接头和力矩完全传递接头,提出了柔性管道接头转角的理论计算公式,并利用模型试验数据对所提出的公式进行了分析验证。研究发现,柔性管道接头的受力变形与地基土体错动变形量密切相关,相较于力矩完全释放接头公式,采用力矩部分传递接头公式能更准确地计算管道接头在地基土体错动变形下的转角。当管道直径、埋深和填料内摩擦角增大时,管道接头所能容许的最大地基土体错动变形量随之减小,管道接头转角分别呈现出线性增长、对数增长以及指数增长的趋势。此外,随着地基错动变形量的增加,上述增长趋势均变得越来越显著。 展开更多

关键词 柔性管道接头 地基土体错动变形 模型试验 Winkler弹性地基梁理论 接头转角

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基于能量法的隧道穿越引起既有管线变形研究

6

作者 罗文俊 刘天宇 +1 位作者 郝结平 江学辉 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期128-136,共9页

针对隧道穿越引起既有管线变形的问题,本文出发点并非沿用力学平衡,而是从系统能量入手。将既有管线视为Euler-Bernoulli梁,并搁置于可考虑地基连续变形的Pasternak地基上。参考Rayleigh-Ritz法给出位移函数,写出地基梁系统各部分的功... 针对隧道穿越引起既有管线变形的问题,本文出发点并非沿用力学平衡,而是从系统能量入手。将既有管线视为Euler-Bernoulli梁,并搁置于可考虑地基连续变形的Pasternak地基上。参考Rayleigh-Ritz法给出位移函数,写出地基梁系统各部分的功能表达式,建立关于管线变形的总势能方程。依据最小势能原理对其进行变分运算并求解,推导得到计算管线变形的理论解析。分别利用有限元软件的模拟结果和已发表文献中实际工程的监测数据验证所提方法的合理性。进一步对既有管线抗弯刚度、新旧结构穿越角度以及地层损失率展开参数分析。研究结果表明,随着既有管线抗弯刚度和新旧结构穿越角度的增大,既有管线的变形减小;而随着地层损失率的增大,既有管线的变形也随之增大。所提方法可快速评估隧道开挖对既有管线的影响。 展开更多

关键词 隧道穿越 管线变形 能量法 弹性地基梁理论 理论解析

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浅埋综采工作面复合顶板稳定性研究与监测关键技术 被引量：1

7

作者 郑金城 田灵涛 +5 位作者 李懿 徐乐 李晓健 于凤启 武智东 孙世洲 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期46-54,共9页

长壁综采工作面的矿压强度分析与有效监测对于保障工作面开采的稳定和安全具有重要意义。基于察哈素31319工作面顶板条件,确定了工作面矿压显现具体指标,计算得到了工作面基本顶载荷和工作面初次及周期来压步距;建立了基本顶力学承载模... 长壁综采工作面的矿压强度分析与有效监测对于保障工作面开采的稳定和安全具有重要意义。基于察哈素31319工作面顶板条件,确定了工作面矿压显现具体指标,计算得到了工作面基本顶载荷和工作面初次及周期来压步距;建立了基本顶力学承载模型,开展了顶板稳定性分析,结合顶板离层条件分析出了31319工作面顶板属易离层条件;采用了弹性地基梁理论,建立了采场分区承载模型,将采场简化为原岩Ⅰ区、支架支撑Ⅱ区、采空基本顶未触矸Ⅲ区和采空垮落Ⅳ区,得到了工作面基本顶力学挠度、转角、弯矩、剪力等力学参数在不同开采阶段的变化特征:不同载荷下基本顶的挠曲线图像呈开口向下的抛物线式变化,转角整体呈“S”形变化,弯矩呈开口向上的抛物线形式变化,剪力呈线性变化。结合理论分析结果,提出了31319综采面矿压监测内容以及测点布置方法。该研究成果可为工作面顶板灾害防治与煤矿安全高效开采奠定关键基础。 展开更多

关键词 矿压显现 基本顶力学模型 弹性地基梁理论 矿压观测

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新建地铁隧道上穿既有隧道引起的结构隆起变形 被引量：39

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作者 许有俊 陶连金 +2 位作者 文中坤 刘忻梅 张玥 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期48-54,共7页

针对新建地铁隧道上穿既有隧道工程,基于新建地铁隧道开挖引起的卸荷附加应力解析解,建立既有地铁隧道结构的弹性地基梁模型,推导得到预测既有地铁隧道结构隆起变形的计算公式;采用该公式对北京地铁4号线西单站隧道上穿既有1号线隧道时... 针对新建地铁隧道上穿既有隧道工程,基于新建地铁隧道开挖引起的卸荷附加应力解析解,建立既有地铁隧道结构的弹性地基梁模型,推导得到预测既有地铁隧道结构隆起变形的计算公式;采用该公式对北京地铁4号线西单站隧道上穿既有1号线隧道时引起的既有隧道结构的隆起量进行预测,分析土体基床系数及卸荷参数对既有地铁隧道结构隆起变形的影响。结果表明:计算得到的既有隧道结构隆起曲线形态为单峰,近似服从正态分布;提高地基基床系数可以明显减小既有隧道结构的隆起量;随着卸荷宽度不断增加,既有隧道隆起量不断增加,但当卸荷宽度大于30m时对既有隧道的隆起变形影响甚微;随着双矩形卸荷间距的逐渐增大,既有隧道的隆起曲线分别呈基本符合正态分布的单峰形态、中间为直线段而两侧近似服从正态分布的形态及2条正态分布曲线叠加的双峰形态。 展开更多

关键词 弹性地基梁理论 地铁上穿工程 既有隧道 卸荷附加应力 隆起变形

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树枝直刃剪切数学模型与试验 被引量：7

9

作者 王慰祖 吴良军 +3 位作者 杨洲 陆华忠 汪刘一 郭晓伶 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期105-111,共7页

【目的】基于材料力学和弹性地基梁理论对直刃刀片剪切树枝过程进行理论建模,并根据该模型计算出直刃刀片剪切树枝所受的剪切力。【方法】以石硖品种龙眼树枝为试验材料,利用万能材料试验机和摩擦试验台等仪器测定龙眼树枝的相关力学特... 【目的】基于材料力学和弹性地基梁理论对直刃刀片剪切树枝过程进行理论建模,并根据该模型计算出直刃刀片剪切树枝所受的剪切力。【方法】以石硖品种龙眼树枝为试验材料,利用万能材料试验机和摩擦试验台等仪器测定龙眼树枝的相关力学特性参数和滑动摩擦因数,测量并用模型计算树枝不同含水率(w)、直径和不同刀片刃角下动刀片剪切龙眼树枝的峰值剪切力,剪切试验所用刀具的刃角分别为10°、20°和30°。【结果】当树枝直径为20.4 mm、相对含水率为76%、刀片刃角为20°时,刀片剪切力理论计算曲线与试验曲线趋势一致,峰值剪切力的误差约为2.3%;当树枝直径为15.3 mm,刀片刃角为20°,且树枝含水率大于纤维饱和点(30%)时,刀片峰值剪切力随含水率升高而增大,计算值在试验值的误差范围内;当树枝直径为24.6 mm、含水率为76%,且刀片刃角从10°增大到30°时,峰值剪切力显著增大,计算值处于试验值的误差范围内。【结论】该理论模型可用于预测剪切力并分析不同力学参数对峰值剪切力的影响,为修剪机具剪切机构的设计和优化提供参考。 展开更多

关键词 数学模型 直刃刀片 剪切 含水率 刃角 龙眼树枝 弹性地基梁理论

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地下结构纵向随机地震响应和极值分析 被引量：16

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作者 匡志平 刘竹钊 曹国安 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期922-926,共5页

应用弹性地基梁理论 ,建立了地下结构的纵向振动频响函数方程 ,并将地震运动作为随机过程 ,同时又考虑地震动的空间变化因素 ,研究了地下结构的平稳和非平稳纵向地震随机响应以及在一定置信度条件下的极值反应 .

关键词 纵向随机地震响应 地下结构 极值分析 纵向振动频响函数 弹性地基梁理论 抗震设计

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非对称推力作用下盾构隧道附加响应的解析解 被引量：9

11

作者 王祖贤 施成华 刘建文 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2449-2460,共12页

在盾构曲线掘进或纠偏时,盾尾非对称推力会在隧道端部产生一附加弯矩,该附加弯矩会引起隧道纵向变形、环间错台等施工病害。基于弹性地基梁理论,将盾构隧道简化为Winkler地基中的Timoshenko梁,建立了非对称推力作用下盾构隧道附加响应... 在盾构曲线掘进或纠偏时,盾尾非对称推力会在隧道端部产生一附加弯矩,该附加弯矩会引起隧道纵向变形、环间错台等施工病害。基于弹性地基梁理论,将盾构隧道简化为Winkler地基中的Timoshenko梁,建立了非对称推力作用下盾构隧道附加响应的解析计算模型,推导了隧道纵向变形和内力的解析解。采用有限元方法对解析解的正确性和适用性进行了验证,探明了解析模型关键参数的敏感性,进一步讨论了附加弯矩的影响范围和盾构推力的二阶效应。研究结果表明:所建立的解析模型是可靠的,对非对称推力作用下盾构隧道的附加响应分析具有良好的适用性;地基刚度和隧道刚度对隧道纵向变形的影响较对内力的影响更为显著;附加弯矩影响范围对地基刚度的变化更为敏感,两者之间呈指数型衰减关系;盾构推力提升了隧道的纵向抗弯刚度,而其产生的二阶效应的影响较低,在较低的隧道抗弯刚度和地基刚度条件下,轴力的二阶效应有所增强。 展开更多

关键词 盾构隧道 非对称推力 弹性地基梁理论 解析解

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高速铁路板式无砟轨道的结构分析模型对比 被引量：17

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作者 孙璐 段雨芬 高培培 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期938-943,共6页

为了对比弹性地基叠合梁理论、弹性地基梁-板理论和梁-体有限元理论在分析无砟轨道结构受力时的差别,基于这3种无砟轨道结构力学理论建立了无砟轨道结构分析模型,分析2种不同线下基础上CRTSⅡ和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的受力情况.结... 为了对比弹性地基叠合梁理论、弹性地基梁-板理论和梁-体有限元理论在分析无砟轨道结构受力时的差别,基于这3种无砟轨道结构力学理论建立了无砟轨道结构分析模型,分析2种不同线下基础上CRTSⅡ和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的受力情况.结果表明:由于弹性地基叠合梁理论分析模型考虑的因素较少,计算所得结果与其他2种分析模型的计算结果相差较大,且与轨道板实际受力情况存在一定差别;弹性地基梁-板理论分析模型可较好地模拟轨道板和底座弯曲变形,计算结果比其他2种分析模型偏大约30%,设计偏于安全;梁-体有限元理论分析模型可真实反映无砟轨道结构的受力和变形,但分析模型相对复杂,对工程设计人员要求较高,一般用于无砟轨道结构的研发和设计验证. 展开更多

关键词 无砟轨道 弹性地基叠合梁理论 弹性地基梁-板理论 梁-体有限元理论

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管棚挠度及内力在超浅埋暗挖工程中的计算研究 被引量：5

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作者 张伟 许锦锦 +3 位作者 冯阵图 高永红 王巍 黄旭 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期57-64,M0005,M0006,共10页

超浅埋暗挖管棚及小导管注浆是超前支护中的主要支护结构,其受力、变形复杂,缺少有效计算方法,为此结合某城市道路下地下商业街超浅埋暗挖工程,依据Winkler弹性地基梁理论,对超前支护中的管棚进行了结构受力变形分析,建立了管棚结构受... 超浅埋暗挖管棚及小导管注浆是超前支护中的主要支护结构,其受力、变形复杂,缺少有效计算方法,为此结合某城市道路下地下商业街超浅埋暗挖工程,依据Winkler弹性地基梁理论,对超前支护中的管棚进行了结构受力变形分析,建立了管棚结构受力变形力学模型,进而推导出管棚挠度和内力计算方法。研究结果表明:计算得到的挠度曲线与实测数据曲线变化比较一致,挠度值均小于20 mm,最大偏差幅度39.5%。进一步通过推导得到的计算方法对超浅埋暗挖管棚弯矩进行求值,弯矩值先增大后减小并逐步趋于0,在钢管弯曲的允许范围之内。在距管棚与钢架连接端0.75 m处出现反弯点,弯矩值达到最大,模型1较模型2的弯矩小32.7%,故模型1的计算结果优于模型2,与实际监测结果更接近。 展开更多

关键词 超浅埋暗挖 Winkler弹性地基梁理论 管棚 计算方法

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埋地管线下方土体流失对管线受力变形的影响研究 被引量：1

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作者 梁渭溪 雍睿 李朝旺 《人民长江》 北大核心 2021年第8期186-193,共8页

埋地管线长期使用中会发生渗漏、管周土体不均匀沉降等问题,使得管线受力平衡状态被打破,在土体自重荷载和地表荷载的共同作用下容易引起邻近管线的破坏。为了分析管线的受力和变形,采用角点法和Winkler弹性地基梁理论,构建管-土耦合模... 埋地管线长期使用中会发生渗漏、管周土体不均匀沉降等问题,使得管线受力平衡状态被打破,在土体自重荷载和地表荷载的共同作用下容易引起邻近管线的破坏。为了分析管线的受力和变形,采用角点法和Winkler弹性地基梁理论,构建管-土耦合模型,推导出管线的受力变形方程。基于ABAQUS有限元软件模拟管-土耦合模型,对比分析数值模拟和理论计算的结果,以验证管线受力变形方程的有效性。结果表明:①基于Winkler弹性地基梁理论的管-土耦合作用模型可以求得有效的管线受力变形方程,其理论解与数值模拟解相差仅为3.31%~3.43%。②在地表荷载作用下,沿远离土体流失区中心方向,位移逐渐变小,剪力逐渐增大,且在土体流失区边缘附近达到峰值后慢慢减小,出现反弯剪力最后趋于零,而弯矩逐渐增大达到峰值后慢慢减小。③当无地表荷载作用时,管线的受力变形比有地表荷载作用时小17.32%~20.77%。所提出的管线受力变形方程能够正确反映上覆荷载作用下管线受力的基本特征,可为工程中管线受力变化控制提供参考依据。 展开更多

关键词 埋地管线 受力变形 管-土耦合模型 角点法 Winkler弹性地基梁理论

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