无网格法在土质边坡稳定工程中的应用.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无网格法在土质边坡稳定工程中的应用.精品文档.无网格法在土质边坡稳定工程中的应用第37卷第8期2011年3月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol_37No.8Mar.2011?77?文章编号:10096825(2011)08007703无网格法在土质边坡稳定工程中的应用丁冲张士民摘要:简要介绍了无网格法的特点和基本原理,着重阐述了无网格法的弹塑性理论,通过采用强度折减系数法对土质边坡在自重作用下的安全系数进行了研究,结果表明利用无网格方法求解工程中的土质边坡稳定问题是合理可行的.关键词:无网格法,土质边坡,安全系数中图分类号:T

2、U472文献标识码:A1概述无网格法是近二十年来才发展起来的数值方法,该方法可以部分或彻底消除网格,而采用基于点的近似,则可以完全抛弃网格重构.目前应用最广泛的无网格法是无单元伽辽金方法,其特点在于:1)采用移动最小二乘法近似位移函数.2)从能量泛函的弱变分形式得到控制方程.3)采用拉格朗日乘子法满足本征边界条件.2无网格法基本原理桩机较近的适当位置摆放好.在喂桩的过程中,确保平稳,安全,防止桩体本身晃动过大或者磕碰.在喂桩前应仔细检查桩的型号及质量.4)桩对位调直.桩机就位后,直接将桩吊入井口,用抱桩器将桩抱紧,将桩尖对准桩位插入,用扳手调正桩面,第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大

3、于0.5%,并用长条水准尺或者其他仪器校正,必要时宜拔出重新插.在桩体相互垂直的两个方向支立线锤,观测桩体的垂直度,如果桩体的垂直度不能满足规范要求就通过调整打桩机的液压油缸来保证桩体垂直度.在压桩的过程中跟踪观察,准确记录沉桩过程中的各种情况和变化,详细记录沉桩每一行程的压力读数,压桩时间,桩位编号及桩的质量情况.5)压桩.启动压桩油缸,把桩体缓慢下压,控制施压进度不超过1.5m/rain2.0m/min,加压使桩体连续下沉.6)接桩.当桩需要接长时,其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5m1.0m,下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位.接桩时上下节桩段应保持顺直,错位偏差不宜大于2mm,

4、桩对接前,上下端板表面应用铁刷子清刷干净,破口处应刷至露出金属光泽,上下节桩之间的间隙应用铁板填实焊牢.每层焊渣应及时清除,采用人工堆焊保证焊缝连续饱满,不得有任何裂缝,气泡,夹渣等缺陷.焊好后桩接头应自然冷却才可连续压人,静压法冷却时间最少不应少于2min,严禁用水冷却或者焊好即压.从数学理论上讲,最小二乘法描述的是函数逼近问题,即最小二乘逼近.假设待求函数u(x)在求解域中的个节点z,(,:1,2,)处的函数值u,=u(x,)是已知的,在域力内构造待求函数u()的全局近似函数u().待求函数u(x)在计算点(在伽辽金无网格法中为高斯点)的邻域内可以局部近似为:m一一():P().()=pT

5、()n()(1)i=1其中,为计算点邻域内各点的空间坐标,=,;7)送桩.在打桩时,由于打桩架底盘离地面有一定距离,不能将桩打入地面以下设计位置,桩压力达不到规定的数值,需要用打桩机将现场的预制桩段压入先前已打入被压桩的顶面,此过程不需焊接,一直下压至符合规定数值.8)终止压桩.当桩体被压人达到设计深度且压力表读数符合规定数值时可停止压桩.桩检测要求:a.静压预应力混凝土管桩施工前先作试桩并进行竖向承载力静载荷试验,以校核单桩承载力,确定无误后方可施工桩基.b.成桩后先进行低应变检测,以检测桩身质量,然后按总桩数的1%(且不小于3根)进行静载荷试验.c.桩验收合格后方可进行承台施工.随着人们环

6、保意识的增强,我市将大力发展清洁环保型供热,争取在2012年年底实现绿色供热全覆盖,这其中需要新建热源厂和热力站达到扩网的目的,如果静压桩施工技术运用到这些施工建设中,必将缩短基础工程的施工进度,进一步保证工程质量.与此同时,在其他建设领域科学合理的应用静压桩施工技术也会带来环境上和经济上的巨大收益.参考文献:1JGJ942008,建筑桩基技术规范s.2JGJ106-2003,建筑桩基检测技术规范s.3GB50007-2002,建筑地基基础设计规范s.4GB50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范S.Initialdiscussionontheconstructiontechno

7、logyofstaticprestressedconcretepipepileLVXiao-binAbstract:Throughintegratingwithengineeringcase,itintroducesthemechanismofjaekedpileanditsadvantagesanddisadvantages,specific-allyexpoundsitsconstructiontechnologyandprocedure,anddiscussesitsconstructiontechnologyandthedetectionforstaticcompressionpile

8、,whichhasaccumulatedbeneficialexperiencesforthewideapplicationofthestaticcompressionpile.Keywords:staticcompressionmethod,prestressedconcretepipepile,detectionpile收稿日期:20101124作者简介:丁冲(1981一),男,助理工程师,山东富源勘察测绘设计有限公司,山东潍坊261061张士民(1980一),男,助理工程师,山东富源勘察测绘设计有限公司,山东潍坊26106178?第37卷第8期2011年3月山西建筑P()=P.(),P:

9、(),P();p()为基函数;m为基函数的个数;.()=a.(),a(),a()r;n()为待定系数.在移动最小二乘近似(MLS)中,系数a.()的选取使得近似函数U(,)在计算点的邻域内是待求函数u()在某种最小二乘意义下的最佳近似.设计算点的邻域包括个节点,近似函数u(,)在这些节点=,处的误差的加权平方和为:.,=WI()u(,)一u(,)=Nm)【P(,)ai()一r(2)令.,取最小值,即:tNm).)_巧(XI)=0:1,2,m(3)得:u(,)=p()A一(x)B(x)H=N(x,)u(4)其中形函数(,)为:(,):p()一()()(5)近似函数u(,)是待求函数u()在计算点

10、邻域内的加权最小二乘意义下的局部最佳近似.3无网格法的弹塑性理论3.1屈服条件Drucker.Prager屈服条件的表达式为:,l,)=cd+一k=0(6)其中,k均为正常数.平面应变问题:志,/9tg2志,/912tg(7)+12妒+其中,c为粘聚力;为内摩擦角.3.2加载和卸载准则理想弹塑性材料不发生强化,其屈服面的大小和形状不随内变量的发展而变化,因而只有F(,)=0屈服面,当然也可认为后继屈服面与初始屈服面重合.在这样的条件下,F()<0表示材料处于弹性状态;F()=0,同时发生应力增量do-时,有两种不同反应:1)应力点保持在屈服面上,这时有新的塑性变形增量如产生,这种情况称为

11、加载;2)若应力点由屈服面退回屈服面内,则称为卸载,其表达式如下:F()<0,弹性状态1,(_0,dF(+d(=0-F,do-=0,加载lF(=0,dF(+dtr)(=<0,加载J(8)3.3弹塑性本构矩阵的一般表达式增量塑性理论要对以下三方面作出基本假定:1)屈服条件;2)流动法则;3)硬化法则.设屈服条件用下式表示:F(or,)=0(9)其中,or为应力状态;K为硬化函数.d.r=D一一OF一OF.一wD一1desc?2卜一OFOFT,图1算例模型(单位:m)图2为该边坡有限元(ANSYS)计算收敛(泊松比=0.3)时的塑性区分布,显然此时边坡的塑性区已经贯通,但是边坡并没有产

12、生很大的塑性应变和位移,而是处于稳定状态.图3为无网格法计算的滑裂面形状.从图2,图3中可以看出,有限元法与无网格法所计算出的滑裂面的位置是非常接近的.图2v=0.3时有限元法计算的塑性区分布图3v=O.3时无网格法计算的滑裂面形状5结语无网格法能够有效地对土质边坡稳定问题进行有效的弹塑性分析.与有限元法相比,无网格法不需要划分单元,只需布置节点,因此特别适合于各种裂纹问题以及弹塑性问题的分析,如本文讨论的土质边坡稳定问题.本文计算了土质边坡稳定的安全系数,数值结果表明了无网格法求解弹塑性问题的可行性.第37卷第8期2011年3月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVo1.37No.8

13、Mar.2011?79?文章编号:10096825(2011)08007903对几种地基处理方案的论证宋婷婷张磊摘要:以安阳市某住宅小区工程为例,在充分考虑场地工程地质条件的基础上,对几种地基处理方案的择优确定进行了论证探讨,最后选出相对优化的方案,为今后高层建筑地基处理提供了工程范例.关键词:天然地基,高层建筑,工程地质条件,复合地基,桩基中图分类号:TU472文献标识码:A0引言地基处理施工是建筑物进行施工建设的第一环节,地基问题的处理恰当与否,不仅直接影响建筑物的造价,而且直接影响建筑物的安危,即它关系到整个工程的质量,投资和进度,近年来其重要性已愈来愈多地被人们认识.1工程区域概况拟建

14、场地地表相对平坦,场地地貌属安阳河冲,洪积平原区.2建筑结构荷载及基地压力估算拟建工程地上16层,单层竖向荷载标准值取15kPa,地下1层,其竖向荷载标准值取18kPa,按筏式基础,框剪结构考虑,筏板厚1.0m,单位面积荷载标准值取25kPa,则基础底面处的平均基地压力值(P)约为283kPa.3天然地基方案评价拟建工程地上16层,地下1层,若基坑开挖深度为4.5m,则基础持力层为第3层粉质粘土.天然地基方案是否可行首先要考虑的是持力层能否满足基地压力的要求,经计算地基承载力特征值为155.2kPa,地基土强度不能满足大于基地压力的要求.本场地拟建建筑物不宜采用天然地基可考虑采用高压旋喷桩复合

15、地基,CFG桩复合地基或桩基础.4高压喷射注浆法复合地基评价根据场地地层发育情况,结合场地工程地质条件,桩端持力层选择第层粉砂,桩端入土深度19.5m,基坑开挖深度按4.5m,有效桩长15m,桩径=6O0mm,采用梅花形部桩,桩间距1.25m,置换率为20.8%.参考文献:1张雄,刘岩.无网格法M.北京:清华大学出版社,2004.2周维垣,寇晓东.无单元法及其在岩土工程中的应用fJ.岩土工程,1998,20(1):5-9.4.1复合地基承载力估算复合地基的承载力取决于水泥土的强度和面积置换率,其承载力标准值应通过现场试桩确定,也可按下列公式估算:1)按JGJ79-2002建筑地基处理技术规范第

16、12.2.3-1式估算单桩承载力特征值:R.=A.其中,田取0.33,桩径为600mm;A=0.2826m;水泥土强度4.0MPa,则R.=373kN.2)按JGJ792002建筑地基处理技术规范第12.2.3-2式估算单桩承载力特征值:R.=细qp.其中,桩长,J=15m,桩径为600mm.经估算单桩承载力特征值R.=740.49kN,两种计算取小值.4.2复合地基承载力按JGJ79-2002建筑地基处理技术规范第9.2.5式估算复合地基承载力特征值:f,p:mLIa+卢(1一m.P其中,取0.3;桩间土承载力厶取120kPa;单桩承载力特征值R.=373kN,则复合地基承载力特征值为302

17、.5kPa.复合地基承载力大于基底压力,可满足拟建建筑物荷载要求.5桩基方案论证根据现场场地地质条件,本工程亦可考虑先用钻孔灌注桩,根据地基土工程特征,第层为密实的中细砂,厚度达9左右,可作为桩端持力层,桩端人土深度23m,桩径选择600mm.拟建建34刘天祥,刘更.二维接触问题的无网格伽辽金一有限元耦合方法J.西北工业大学,2003,21(4):499502.陆新征,江见鲸.利用无网格方法分析钢筋混凝土粱开裂问题J.工程力学,2004,21(2):24-28.Onapplicationofelement-freemethodinstabilityprojectofsoilslopeDINGC

18、hongZHANGShi-minAbstract:Thepaperintroducesthecharacteristicsandthebasicprinciplefortheelementfreemethod,illustratestheelasticplastictheoryoftheelementfreemethod,researchesthesafetycoefficientofthesoilslopewiththegravityeffectbyadoptingthestrengthreductionefficientmethod,andprovesthatitisreasonabletosolvethestabilityofthesoilslopebyusingtheelementfreemethod.Keywords:element一emethod,soilslope,safetycoefficient收稿日期:20101202作者简介:宋婷婷(1983一),女,助理工程师,河南省豫北水利勘测设计院,河南安阳455000张磊(1981一),男,工程师,河南省豫北水利勘测设计院,河南安阳455000