抗力系数的各向异性及受地基成层性影响研究
发布时间：2022-08-06 16:59
建筑、交通及地下结构和工程进行设计时广泛采用的抗力系数（基床系数）是表征结构与土体相互作用的关键参数。土体的成层性、非均质性及空间各向异性均会对抗力系数产生较大影响,而结构的形式（基础、梁、板、壳、圆筒等）以及埋深等因素也会导致抗力系数取值发生变化。因而选取合适的抗力系数,不仅可以较为简便且准确地计算结构力学反应,而且可以保证设计安全性和经济合理性。本文主要针对抗力系数的各向异性及受地基成层性影响等问题进行分析,主要研究内容和取得成果如下:（1）结构力学反应与地基成层特性关系研究为分析地基成层特性对结构力学反应的影响及土层影响随深度的衰减规律,针对管线与各向同性成层地基相互作用问题进行理论研究,数值算例对比验证及参数分析结果表明:管线下方首层土体对其变形的影响最为明显,土层影响随深度增加而逐渐衰减。不考虑地基成层性的简化均质处理所得计算值,相较于成层解偏于危险（上软下硬土层）以及偏于保守（上硬下软土层）;而考虑土层影响衰减规律时的均质解则更为准确。运用权重分析法所得衰减函数符合负指数分布,且上软下硬土层的影响衰减要快于上硬下软土层。（2）竖向抗力系数对结构与土体参数敏感性针对地埋梁式结...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 抗力系数的理论分析研究
1.2.2 抗力系数的室内及现场试验研究
1.2.3 抗力系数的数值计算研究
1.2.4 结构与成层土体相互作用研究
1.2.5 结构与各向异性土体相互作用研究
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要创新点
2 地基成层性对结构力学反应的影响及衰减规律
2.1 计算模型及假定
2.2 土体变形及管线附加荷载
2.2.1 状态向量传递矩阵
2.2.2 状态向量边界条件
2.2.3 未知状态变量求解
2.2.4 数值方法的选取与准确性
2.3 成层地基上管线受荷变形
2.4 数值算例验证
2.4.1 均质地基算例——与既有理论法对比
2.4.2 双层地基算例——与FLAC~(3D)法对比
2.4.3 三层地基算例
2.5 地基成层性影响分析
2.5.1 双层地基
2.5.2 三层地基
2.5.3 土层影响随深度的衰减规律
2.6 本章小结
3 考虑地基复杂特性及结构埋深的竖向抗力系数取值方法
3.1 地基梁变形的Winkler模型解
3.2 各向同性成层地基表面上梁变形的弹性理论解
3.2.1 双简谐荷载下梁底土体变形
3.2.2 单简谐荷载下梁底土体变形
3.2.3 竖向集中荷载下地基梁变形
3.3 横观各向同性成层地基中梁变形的弹性理论解
3.4 考虑地基成层性的抗力系数取值
3.5 考虑地基横观各向同性及埋深的抗力系数取值
3.6 数值算例验证
3.6.1 均质各向同性地基表面梁
3.6.2 不等厚双层各向同性地基表面梁
3.6.3 等厚三层各向同性地基表面梁
3.6.4 均质横观各向同性地基地埋梁
3.7 本章小结
4 地埋管线周围土体抗力系数的正交各向异性分析
4.1 计算假定与求解说明
4.2 竖向与水平抗力系数
4.2.1 地埋梁变形的Winkler模型解
4.2.2 地埋梁变形的弹性理论解
4.2.3 竖向抗力系数解答
4.2.4 水平抗力系数解答
4.2.5 反力分布函数及数值方法有效性
4.3 轴向抗力系数
4.3.1 管线部分埋置情形
4.3.2 管线完全埋置情形
4.3.3 待定参数取值
4.4 算例验证
4.4.1 管线部分埋置算例
4.4.2 管线完全埋置算例
4.5 抗力系数正交各向异性分析
4.5.1 均质半无限地基
4.5.2 均质有限压缩地基
4.5.3 双层地基
4.6 本章小结
5 隧洞围岩抗力系数的各向异性分析
5.1 隧洞埋深与抗力系数各向异性
5.1.1 均匀内压下半无限平面围岩抗力系数
5.1.2 不同埋深下抗力系数的各向异性
5.2 围岩横观各向同性与抗力系数各向异性
5.2.1 隧洞横断面为各向同性面
5.2.2 围岩水平面为各向同性面
5.2.3 不同横观参数下抗力系数的各向异性
5.3 围岩正交各向异性与抗力系数各向异性
5.3.1 正交各向异性围岩抗力系数
5.3.2 不同正交参数下抗力系数的各向异性
5.4 工程实测对比分析
5.4.1 土质参数与试验过程
5.4.2 与实测及规范对比验证
5.4.3 抗力系数推荐值
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文主要结论
6.2 展望
参考文献
附录A 主要符号表
附录B 图表目录
攻读博士学位期间科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基床系数室内试验方法探讨与分析[J]. 代云霞,林荃. 港工技术. 2018(04)
[2]基坑土层等效m值反演分析[J]. 曹净,杨泽帅,胡睿,刘海明. 隧道建设(中英文). 2018(07)
[3]考虑空间效应的岩堆体隧道管棚力学模型研究[J]. 丁祖德,付江,刘新峰,黄娟. 铁道学报. 2018(07)
[4]移动荷载作用下层状正交各向异性地基平面应变问题动力响应[J]. 张春丽,王博,祝彦知. 岩土工程学报. 2018(12)
[5]水平基准基床系数试验方法与取值研究[J]. 潘永坚,李高山,刘生财,欧阳涛坚,蔡国成. 地下空间与工程学报. 2018(03)
[6]节理岩体抗力系数的各向异性特征与计算方法[J]. 涂洪亮,乔春生,朱举. 哈尔滨工业大学学报. 2019(02)
[7]层状横观各向同性地基平面应变问题的扩展精细积分解[J]. 艾智勇,张逸帆,王路君. 岩土力学. 2018(05)
[8]基床系数固结试验法测定及分析[J]. 唐江,郭桢. 勘察科学技术. 2017(06)
[9]基床系数室内测试方法研究[J]. 张俊杰,郭桢,张丽红. 岩土工程技术. 2017(06)
[10]层状横观各向同性地基上刚性条形基础动力刚度系数[J]. 巴振宁,胡黎明,梁建文. 土木工程学报. 2017(09)
博士论文
[1]隧道围岩抗力系数计算方法与统计特征研究[D]. 涂洪亮.北京交通大学 2018
[2]盾构双隧道施工对临近地埋管线的影响研究[D]. 邵羽.广西大学 2017
[3]基础与复杂层状地基动力相互作用研究[D]. 韩泽军.大连理工大学 2014
[4]盾构隧道周围地下管线的性状研究[D]. 吴为义.浙江大学 2008
[5]大跨海底隧道围岩抗力系数理论与试验分析及其设计应用研究[D]. 涂忠仁.同济大学 2006
硕士论文
[1]横观各向同性地基与矩形板动力相互作用解析研究[D]. 杨俊.西安建筑科技大学 2017
[2]基床系数测试方法的研究及应用[D]. 屈峰玉.长安大学 2008
本文编号：3670022
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 抗力系数的理论分析研究
1.2.2 抗力系数的室内及现场试验研究
1.2.3 抗力系数的数值计算研究
1.2.4 结构与成层土体相互作用研究
1.2.5 结构与各向异性土体相互作用研究
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要创新点
2 地基成层性对结构力学反应的影响及衰减规律
2.1 计算模型及假定
2.2 土体变形及管线附加荷载
2.2.1 状态向量传递矩阵
2.2.2 状态向量边界条件
2.2.3 未知状态变量求解
2.2.4 数值方法的选取与准确性
2.3 成层地基上管线受荷变形
2.4 数值算例验证
2.4.1 均质地基算例——与既有理论法对比
2.4.2 双层地基算例——与FLAC~(3D)法对比
2.4.3 三层地基算例
2.5 地基成层性影响分析
2.5.1 双层地基
2.5.2 三层地基
2.5.3 土层影响随深度的衰减规律
2.6 本章小结
3 考虑地基复杂特性及结构埋深的竖向抗力系数取值方法
3.1 地基梁变形的Winkler模型解
3.2 各向同性成层地基表面上梁变形的弹性理论解
3.2.1 双简谐荷载下梁底土体变形
3.2.2 单简谐荷载下梁底土体变形
3.2.3 竖向集中荷载下地基梁变形
3.3 横观各向同性成层地基中梁变形的弹性理论解
3.4 考虑地基成层性的抗力系数取值
3.5 考虑地基横观各向同性及埋深的抗力系数取值
3.6 数值算例验证
3.6.1 均质各向同性地基表面梁
3.6.2 不等厚双层各向同性地基表面梁
3.6.3 等厚三层各向同性地基表面梁
3.6.4 均质横观各向同性地基地埋梁
3.7 本章小结
4 地埋管线周围土体抗力系数的正交各向异性分析
4.1 计算假定与求解说明
4.2 竖向与水平抗力系数
4.2.1 地埋梁变形的Winkler模型解
4.2.2 地埋梁变形的弹性理论解
4.2.3 竖向抗力系数解答
4.2.4 水平抗力系数解答
4.2.5 反力分布函数及数值方法有效性
4.3 轴向抗力系数
4.3.1 管线部分埋置情形
4.3.2 管线完全埋置情形
4.3.3 待定参数取值
4.4 算例验证
4.4.1 管线部分埋置算例
4.4.2 管线完全埋置算例
4.5 抗力系数正交各向异性分析
4.5.1 均质半无限地基
4.5.2 均质有限压缩地基
4.5.3 双层地基
4.6 本章小结
5 隧洞围岩抗力系数的各向异性分析
5.1 隧洞埋深与抗力系数各向异性
5.1.1 均匀内压下半无限平面围岩抗力系数
5.1.2 不同埋深下抗力系数的各向异性
5.2 围岩横观各向同性与抗力系数各向异性
5.2.1 隧洞横断面为各向同性面
5.2.2 围岩水平面为各向同性面
5.2.3 不同横观参数下抗力系数的各向异性
5.3 围岩正交各向异性与抗力系数各向异性
5.3.1 正交各向异性围岩抗力系数
5.3.2 不同正交参数下抗力系数的各向异性
5.4 工程实测对比分析
5.4.1 土质参数与试验过程
5.4.2 与实测及规范对比验证
5.4.3 抗力系数推荐值
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文主要结论
6.2 展望
参考文献
附录A 主要符号表
附录B 图表目录
攻读博士学位期间科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基床系数室内试验方法探讨与分析[J]. 代云霞,林荃. 港工技术. 2018(04)
[2]基坑土层等效m值反演分析[J]. 曹净,杨泽帅,胡睿,刘海明. 隧道建设(中英文). 2018(07)
[3]考虑空间效应的岩堆体隧道管棚力学模型研究[J]. 丁祖德,付江,刘新峰,黄娟. 铁道学报. 2018(07)
[4]移动荷载作用下层状正交各向异性地基平面应变问题动力响应[J]. 张春丽,王博,祝彦知. 岩土工程学报. 2018(12)
[5]水平基准基床系数试验方法与取值研究[J]. 潘永坚,李高山,刘生财,欧阳涛坚,蔡国成. 地下空间与工程学报. 2018(03)
[6]节理岩体抗力系数的各向异性特征与计算方法[J]. 涂洪亮,乔春生,朱举. 哈尔滨工业大学学报. 2019(02)
[7]层状横观各向同性地基平面应变问题的扩展精细积分解[J]. 艾智勇,张逸帆,王路君. 岩土力学. 2018(05)
[8]基床系数固结试验法测定及分析[J]. 唐江,郭桢. 勘察科学技术. 2017(06)
[9]基床系数室内测试方法研究[J]. 张俊杰,郭桢,张丽红. 岩土工程技术. 2017(06)
[10]层状横观各向同性地基上刚性条形基础动力刚度系数[J]. 巴振宁,胡黎明,梁建文. 土木工程学报. 2017(09)
博士论文
[1]隧道围岩抗力系数计算方法与统计特征研究[D]. 涂洪亮.北京交通大学 2018
[2]盾构双隧道施工对临近地埋管线的影响研究[D]. 邵羽.广西大学 2017
[3]基础与复杂层状地基动力相互作用研究[D]. 韩泽军.大连理工大学 2014
[4]盾构隧道周围地下管线的性状研究[D]. 吴为义.浙江大学 2008
[5]大跨海底隧道围岩抗力系数理论与试验分析及其设计应用研究[D]. 涂忠仁.同济大学 2006
硕士论文
[1]横观各向同性地基与矩形板动力相互作用解析研究[D]. 杨俊.西安建筑科技大学 2017
[2]基床系数测试方法的研究及应用[D]. 屈峰玉.长安大学 2008
本文编号：3670022
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3670022.html
