非共面复合加载条件下桶形基础稳定性研究 被引量：10

1

作者 范庆来 赵海涛 +1 位作者 郑静 于晓 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3641-3645,共5页

采用荷载-位移联合搜索方法,对于饱和软黏土地基上裙板式桶形基础在水平荷载H、力矩M与扭矩T的非共面复合加载条件下的稳定性进行了比较系统的三维有限元分析,主要探讨了在不同荷载空间内桶形基础的破坏包络轨迹。在分析中,地基土服从基... 采用荷载-位移联合搜索方法,对于饱和软黏土地基上裙板式桶形基础在水平荷载H、力矩M与扭矩T的非共面复合加载条件下的稳定性进行了比较系统的三维有限元分析,主要探讨了在不同荷载空间内桶形基础的破坏包络轨迹。在分析中,地基土服从基于Tresca屈服准则的理想弹塑性本构关系。计算结果表明,与传统共面复合加载情况相比,非共面复合加载条件下桶形基础的破坏包络面形状有较大差异。非共面复合加载情况下,包络面形状不依赖于基础埋深比,可用简单的圆或椭圆方程进行描述。根据有限元计算结果,将已有的三自由度破坏包络面方程扩展到六自由度复合加载空间内,进而初步建议了一个六自由度破坏包络面方程,并对于实际工程中常用的桶形基础埋深比,给出了方程中偏心度参数取值的确定方法。该方程可用来合理评价复杂荷载条件下软黏土地基上桶形基础承载力。 展开更多

关键词 裙板式桶形基础 软黏土 破坏包络面 六自由度复合加载 稳定性

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倾斜与偏心荷载作用下裙板式基础破坏包络面研究 被引量：13

2

作者 范庆来 宫秀滨 栾茂田 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期43-47,共5页

联合采用Swipe加载模式与固定位移比加载模式,对裙板式浅基础在倾斜与偏心荷载两种加载条件下的承载性能进行了比较系统的平面应变有限元分析,主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对基础在竖向荷载V与水平荷载H、竖... 联合采用Swipe加载模式与固定位移比加载模式,对裙板式浅基础在倾斜与偏心荷载两种加载条件下的承载性能进行了比较系统的平面应变有限元分析,主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对基础在竖向荷载V与水平荷载H、竖向荷载V与弯矩M加载平面内的破坏包络面的影响,揭示了地基在不同荷载分量组合条件下的失稳破坏机制。结果表明,基础埋深与地基土强度的非均质性对于地基失稳模式有较大影响,但V-H和V-M平面内的破坏包络面形状具有较好的归一化特性,并分别建议了裙板式基础在倾斜和偏心荷载作用下的破坏包络面方程。 展开更多

关键词 裙板式基础 破坏包络面 倾斜荷载 偏心荷载 非均质

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软土中T型触探仪贯入阻力的数值模拟 被引量：12

3

作者 范庆来 栾茂田 刘占阁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2850-2854,共5页

T型触探仪近年来在国外的海洋软土地基原位测试中得到了广泛应用,但贯入速率、地基土强度的各向异性与渐进软化等因素对于贯入阻力的影响没有得到系统的研究。在大型有限元软件ABAQUS平台上进行二次开发,针对基于Tresca屈服准则的理想... T型触探仪近年来在国外的海洋软土地基原位测试中得到了广泛应用,但贯入速率、地基土强度的各向异性与渐进软化等因素对于贯入阻力的影响没有得到系统的研究。在大型有限元软件ABAQUS平台上进行二次开发,针对基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型进行了相应改进,使之可以比较合理地反映上述因素的影响,进而对软土中T型触探仪的贯入机制进行了比较系统的数值分析。计算结果表明,贯入速率、地基土强度的各向异性与强度软化效应对于T型触探仪的贯入阻力系数影响较大。通过与有关极限分析上限解的对比分析,在一定程度上验证了有限元分析结果的合理性。 展开更多

关键词 T型触探仪 贯入阻力 海洋软土地基 有限元分析

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力矩与水平荷载联合作用下裙板式基础破坏包络面研究 被引量：4

4

作者 范庆来 邓建俊 +1 位作者 周爱军 栾茂田 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3577-3583,共7页

联合采用swipe加载模式、固定位移比与固定荷载比加载模式,对于裙板式浅基础在水平荷载与力矩荷载的复合加载条件下的承载性能进行比较系统的平面应变有限元分析,主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对于基础破坏包... 联合采用swipe加载模式、固定位移比与固定荷载比加载模式,对于裙板式浅基础在水平荷载与力矩荷载的复合加载条件下的承载性能进行比较系统的平面应变有限元分析,主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对于基础破坏包络面的影响,揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机制。同时,对于两种swipe加载模式的有效性进行了比较。计算结果表明:对于非均质土,当裙板式基础埋深与宽度之比大于0.3时,破坏包络面产生正方向倾斜;当埋深与宽度之比小于0.3时,基础的破坏包络面出现负方向倾斜。而在均质土中,基础的破坏包络面没有出现负方向倾斜。 展开更多

关键词 裙板式基础 破坏包络面 复合加载 有限元分析 非均质

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砂土地基上圆形浅基础三维破坏包络面的理论研究 被引量：6

5

作者 范庆来 郑静 武科 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期63-69,共7页

对砂土地基上圆形浅基础在竖向荷载V、水平荷载H及力矩M复合加载条件下的承载力进行了系统的三维有限元分析。在分析中,砂土假定为纯摩擦材料,遵循基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性本构关系。首先,对圆形浅基础的竖向承载力进行了... 对砂土地基上圆形浅基础在竖向荷载V、水平荷载H及力矩M复合加载条件下的承载力进行了系统的三维有限元分析。在分析中,砂土假定为纯摩擦材料,遵循基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性本构关系。首先,对圆形浅基础的竖向承载力进行了有限元计算,并与滑移线解法进行了对比,两种方法所得结果比较吻合。进而探讨了砂土内摩擦角对于基础在V-H、V-M荷载平面与V-H-M三维荷载空间内的破坏包络轨迹的影响。计算结果表明,与不排水情况下软黏土地基上基础破坏包络面相比,砂土地基上圆形浅基础的破坏包络面形状有较大差异,但V-H和V-M平面内的破坏包络面形状仍具有较好的归一化特性。基于有限元计算结果,建立了圆形浅基础在V-H-M三维荷载空间内的破坏包络面方程,该方程可用来合理评价复合加载条件下砂土地基上圆形浅基础的整体稳定性。 展开更多

关键词 圆形浅基础 复合加载 砂土 破坏包络面 承载力

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复杂岩石地层隧道掘进机操作特性分析 被引量：9

6

作者 宋克志 王梦恕 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期176-181,共6页

为提高掘进效率,改进掘进机与地层的匹配性设计,对掘进机的操作特性进行研究。基于重庆越江隧道盾构掘进试验,分析复杂岩石地层盾构刀盘扭矩、刀盘推力及转速的参数选用原则,在此基础上,分析主掘进参数与切深的关系。随后,对不同地层条... 为提高掘进效率,改进掘进机与地层的匹配性设计,对掘进机的操作特性进行研究。基于重庆越江隧道盾构掘进试验,分析复杂岩石地层盾构刀盘扭矩、刀盘推力及转速的参数选用原则,在此基础上,分析主掘进参数与切深的关系。随后,对不同地层条件下刀盘扭矩与推力之间的匹配性进行分析,绘制了刀盘扭矩与推力之间的操作特性曲线,并用于分析和制定不同地层条件下的主掘进参数匹配方案。对于较软的泥岩,刀盘扭矩先达到最大值,而推力却不能发挥其最大能力;岩石强度增高,所需推力增加,在发挥扭矩能力的前提下,推力也能发挥其功能,从而使二者达到最佳操作关系;若岩石强度过高,推力保持在最大值,但切深很浅,滚刀旋转阻力减小,刀盘扭矩很难发挥最大能力。因此,应视地层软硬,根据刀盘推力与扭矩的操作特性对刀盘的主掘进参数进行合理设计,并在掘进过程中实时调整其匹配关系。 展开更多

关键词 掘进机 掘进速率 刀盘推力 刀盘扭矩 操作特性 匹配性

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围岩弹性抗力对隧道结构受力的影响分析 被引量：8

7

作者 宋克志 王梦恕 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期79-82,共4页

运用荷载结构模型及有限元分析手段,以新建200km时速城际铁路隧道衬砌为研究对象,分析了围岩弹性抗力对二衬结构受力的影响。随着围岩弹性抗力的增大,拱顶弯矩及拱肩弯矩绝对值、拱顶竖向位移变小,而拱顶轴力及安全系数变大。说明,围岩... 运用荷载结构模型及有限元分析手段,以新建200km时速城际铁路隧道衬砌为研究对象,分析了围岩弹性抗力对二衬结构受力的影响。随着围岩弹性抗力的增大,拱顶弯矩及拱肩弯矩绝对值、拱顶竖向位移变小,而拱顶轴力及安全系数变大。说明,围岩越坚硬,衬砌结构受力越有利。随着二衬厚度的增大,拱顶弯矩及拱肩弯矩绝对值变大,而拱顶轴力、拱顶竖向位移及安全系数变小。随着混凝土强度等级的提高,拱顶弯矩、拱肩弯矩及安全系数变大,拱顶轴力和拱顶竖向位移变小,但这些量值的变化幅度较小,说明混凝土弹性模量对二衬受力影响很小。 展开更多

关键词 隧道 二衬 围岩弹性抗力 内力

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正常固结软黏土地基上裙板式基础统一破坏包络面方程(英文) 被引量：3

8

作者 范庆来 栾茂田 宫秀滨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1917-1924,共8页

关于复合加载条件下裙板式基础稳定性研究中,传统方法都是将基础底面中心作为荷载参考点,从而导致裙板式基础的破坏包络面形状非常复杂,而且依赖于埋深与宽度之比。为了得到能够适用于一定埋深比范围的统一破坏包络面方程,建议了一种裙... 关于复合加载条件下裙板式基础稳定性研究中,传统方法都是将基础底面中心作为荷载参考点,从而导致裙板式基础的破坏包络面形状非常复杂,而且依赖于埋深与宽度之比。为了得到能够适用于一定埋深比范围的统一破坏包络面方程,建议了一种裙板式基础最优荷载参考点的搜索方法,并将之在有限元软件ABAQUS中予以数值实施。基于最优荷载参考点,联合采用swipe加载和固定位移比加载两种方法,所得到的归一化破坏包络面可以近似为力矩–水平荷载空间内的椭圆。进而提出了双参数的统一破坏包络面方程,该方程可以用于估计正常固结软黏土地基上裙板式基础的稳定性。对于工程上常用的裙板式基础埋深比,还给出了方程中的参数取值范围。通过与有关离心模型试验结果的对比分析,在一定程度上验证了本文所提出的破坏包络面方程的合理性。 展开更多

关键词 承载力 裙板式基础 复合加载 破坏包络面 荷载参考点

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咸阳机场高速公路桥梁桩端后压浆承载特性研究 被引量：4

9

作者 李天华 赵均海 董晓明 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期92-96,共5页

针对西安咸阳国际机场专用高速公路段的K3+966.50渭河特大桥,采用钻孔灌注桩桩端后压浆技术和常规灌注桩两种不同方法对其桩基进行了现场静载试验,并根据实测数据分析探讨了各桩在不同等级荷载作用下的桩-土相互作用、桩端后压浆技术的... 针对西安咸阳国际机场专用高速公路段的K3+966.50渭河特大桥,采用钻孔灌注桩桩端后压浆技术和常规灌注桩两种不同方法对其桩基进行了现场静载试验,并根据实测数据分析探讨了各桩在不同等级荷载作用下的桩-土相互作用、桩端后压浆技术的增强机理,以及桩端压力注浆和常规钻孔灌注桩两种不同的桩基承载特性,结果发现,与未压桩的桩基相比,桩端后压浆桩基的竖向极限承载力至少提高了40%,沉降量减少25mm,说明桩端后压浆技术能够显著提高桩基的承载能力和稳定性。最后,根据现场实测数据和端后压浆的注浆机理,提出了后压浆单桩极限承载力的计算公式。 展开更多

关键词 桩端后压浆 灌注桩 静载试验 压浆机理 沉降量 极限承载力

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复合加载条件下沉箱基础稳定性的三维效应 被引量：3

10

作者 范庆来 李璞晟 +1 位作者 倪宏革 栾茂田 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期686-690,共5页

联合采用swipe加载模式与固定位移比加载模式,对于吸力式沉箱基础在水平荷载H与力矩M的复合加载条件下的稳定性进行比较系统的三维有限元分析,主要探讨了基础埋深与直径之比、地基土不排水强度的非均质性对于基础在H—M荷载空间内的破... 联合采用swipe加载模式与固定位移比加载模式,对于吸力式沉箱基础在水平荷载H与力矩M的复合加载条件下的稳定性进行比较系统的三维有限元分析,主要探讨了基础埋深与直径之比、地基土不排水强度的非均质性对于基础在H—M荷载空间内的破坏包络轨迹的影响,揭示了地基在不同荷载分量组合条件下的失稳破坏机制,并与平面应变假定下得到的结果进行了比较。计算结果表明:平面应变与三维情况下基础的破坏包络面形状有较大差异,分析基础稳定性时,必须考虑其三维效应。在三维情况下,非均质土中埋深与直径之比较小的基础的破坏包络面仍然会向负方向倾斜,已有的包络面方程明显高估这种情况下沉箱基础在正向水平荷载与力矩联合作用下的承载力,从而导致基础设计偏于不安全。 展开更多

关键词 基础 破坏包络面 复合加载 非均质 失稳机制

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深厚软基上大圆筒结构循环承载力有限元分析 被引量：2

11

作者 范庆来 栾茂田 +1 位作者 张可誉 许成顺 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1039-1044,共6页

为了评价深厚软土地基上大圆筒结构在波浪荷载作用下的稳定性,考虑波浪可能导致的软黏土地基发生强度和刚度弱化的循环软化效应,将Andersen等建议的软黏土循环强度概念与不排水条件下Duncan-Chang非线性应力应变关系相结合,建议了非线... 为了评价深厚软土地基上大圆筒结构在波浪荷载作用下的稳定性,考虑波浪可能导致的软黏土地基发生强度和刚度弱化的循环软化效应,将Andersen等建议的软黏土循环强度概念与不排水条件下Duncan-Chang非线性应力应变关系相结合,建议了非线性弹塑性-循环强度模型,并在ABAQUS软件中予以数值实施.并对深厚软基上深埋式大圆筒结构的承载力特性以及失稳模式进行了三维有限元数值分析,并与单调加载条件下的计算结果进行了比较.结果表明:大圆筒结构物地基在循环破坏时的失稳形态及地基中等效塑性应变的分布与极限破坏状态时存在较大差异;大圆筒结构的循环承载力相对于极限承载力有较大降低,并且受到荷载作用点高度及荷载循环破坏次数等诸多因素的影响. 展开更多

关键词 大圆筒结构 循环强度 失稳模式 软土地基 有限元

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复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型 被引量：5

12

作者 范庆来 郑静 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2014年第3期59-63,共5页

海上风机基础不但承受着上部结构传来的竖向荷载、风浪等引起的水平荷载与弯矩,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩。基于亚塑性本构理论框架,引入相应的圆形浅基础广义屈服面函数及塑性势函数,构建了一个六自由度复合加载模式下砂土地... 海上风机基础不但承受着上部结构传来的竖向荷载、风浪等引起的水平荷载与弯矩,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩。基于亚塑性本构理论框架,引入相应的圆形浅基础广义屈服面函数及塑性势函数,构建了一个六自由度复合加载模式下砂土地基上海上风机基础宏单元模型。为了能够合理描述循环加载条件下基础的宏观力学响应,该模型将等效粒间应变概念引入到广义力与其对应位移关系中。通过对已有模型试验结果的数值模拟,在一定程度上验证了提出的宏单元模型的合理性。 展开更多

关键词 圆形浅基础 海上风机 复合加载 砂土 宏单元

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弧形胸墙结构水动力特性的数值模拟 被引量：3

13

作者 李雪艳 范庆来 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1385-1390,共6页

针对笛卡尔坐标系下的VOF(volume of fluid)方法无法精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,以连续方程和雷诺平均方程为基本控制方程,采用k-ε湍流模型来封闭方程组,修正了基于交错网格的贴体坐标系下的SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场... 针对笛卡尔坐标系下的VOF(volume of fluid)方法无法精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,以连续方程和雷诺平均方程为基本控制方程,采用k-ε湍流模型来封闭方程组,修正了基于交错网格的贴体坐标系下的SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场,修正了贴体坐标系下的界面跟踪方法,建立了基于BFC-VOF方法求解波浪对弧形胸墙结构作用的数值计算模型.对弧形胸墙结构附近的波面、流场及其所受波浪力等进行了数值模拟.研究结果表明:贴体网格模型能够精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,模型计算的弧形胸墙迎浪面所受到的波浪力随着圆弧半径的增大而减小. 展开更多

关键词 BFC—VOF算法 SIMPLE算法 弧形胸墙 波浪力

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双层黏土地基方形桩靴贯入过程与穿透机制 被引量：5

14

作者 范庆来 张炳磊 贾小伟 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期62-67,共6页

采用基于耦合欧拉拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对上硬下软黏土地基方形桩靴的贯入过程进行数值模拟,系统地探讨了上下土层强度之比、上层土厚度、土体重度及静止侧压力系数等指标对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了穿透现象发生... 采用基于耦合欧拉拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对上硬下软黏土地基方形桩靴的贯入过程进行数值模拟,系统地探讨了上下土层强度之比、上层土厚度、土体重度及静止侧压力系数等指标对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了穿透现象发生时的土体变形机理。计算结果表明:上下土层强度之比与上层土厚度对于桩靴的贯入阻力曲线具有很大影响。静止侧压力系数的减小在一定程度上导致桩靴承载力系数的降低,而上下土层重度的差异导致桩靴的承载力系数不满足前人建议的方程。在上下土层重度差异不大以及上层土厚度确定的情况下,关于桩靴宽度、上层土重度与强度的无量纲化参数小于临界值时将会发生穿透现象。 展开更多

关键词 方形桩靴 贯入阻力 穿透机理 黏土 大变形分析

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力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面方程

15

作者 范庆来 郑静 许成顺 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1020-1024,共5页

为了解决力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面形状在埋深较大情况下趋于复杂的问题,根据力的平移定理,针对均质和非均质地基上的浅基础,提出了一种搜寻浅基础最优荷载参考点的数值计算方法.基于该方法得到荷载参考点,联合采用swipe加... 为了解决力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面形状在埋深较大情况下趋于复杂的问题,根据力的平移定理,针对均质和非均质地基上的浅基础,提出了一种搜寻浅基础最优荷载参考点的数值计算方法.基于该方法得到荷载参考点,联合采用swipe加载和固定位移比加载方法进行平面应变有限元分析,得到的二维破坏包络面形状比传统的基于基底中心的包络面趋于对称和简单,给出了浅基础二维破坏包络面的统一数学方程.计算结果表明,该方程能合理描述较大埋深范围内的浅基础在力矩与水平荷载的复合加载情况下的承载性能. 展开更多

关键词 浅基础 承载力 复合加载 破坏包络面 有限元方法

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