ANSYS在模拟桩土接触中的应用

建立了一个桩土接触面体系的有限元模型，并对其计算理论进行分析；结合某大直径钻孔灌注桩工程实例，分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及荷载的传递规律：通过与桩基静载试验数据对比，得出有限元模拟结果与实测值相近。分析结果对以后桩土模拟及设计有重要参考价值。     

施工荷载作用下桩基竖向受力试验分析与研究

根据某实际桥梁工程桩基础布置形式和桩周土层分布情况制定现场试验方案,进行现场试验,实测各施工阶段桩身、桩端受力变化情况。基于Ansys有限元软件平台,建立该单桩的三维仿真模型,将模型数据与试验数据对比,验证模型的正确性。分析各施工阶段桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端反力的分布规律。研究结果表明:在以亚粘土和砂土为主的地质条件下,钻孔灌注桩基础主要由桩侧摩阻力来承担桥梁各施工阶段竖向荷载,桩端反力所占比例很小;桥梁各施工阶段荷载作用下,试验桩桩身轴力、侧摩阻力沿桩身呈非线性分布,桩身轴力、侧摩阻力主要集中在中上部。     

基于灰色系统预测长螺旋钻孔压灌混凝土桩的极限承载力

如何利用未达到破坏状态的试桩实测数据来预测长螺旋钻孔压灌混凝土桩单桩极限承载力是一个重要的工程问题,具有重要的现实意义。基于灰色系统预测模型,建立了预测长螺旋钻孔压灌混凝土桩单桩荷载-沉降关系的GM(1,1)灰色模型,介绍了运用灰色理论预测长螺旋钻孔压灌混凝土桩单桩极限承载力以及完整的荷载-沉降关系的方法。通过工程实例的分析计算,该模型能够满足工程的需要,具有良好的预测精度。     

刚性桩复合地基荷载传递规律模型试验

针对刚性桩复合地基所受上覆荷载下难以定量计算桩土间荷载分配的问题,设计了缩尺模型箱试验,通过人工模拟桩端下卧层为砂土、桩身段加固区地基为黏性土的工况,进行桩、土承载特性和桩身荷载传递规律的研究。假设基底桩土相对位移下路堤内土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,理论推导了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用过程及荷载分配方法。结果表明:刚性桩复合地基可有效减少地基沉降,桩身最大轴力位于距离桩顶1~2倍桩径深度处,最大负、正侧摩阻力随着荷载的增加而增加,且最大正摩阻力位置向桩身下部转移;基于侧摩阻力与附加应力成比例关系条件,桩端下卧层砂土为Winkler地基并赋以刚度系数的定义,推导出的桩土应力比与荷载分担与实测值接近,验证了计算方法的合理性。研究结论可作为现场实际工程应用借鉴。     

砂性土中钢管桩水平承载特性模型试验

为探究不同桩径的钢管桩水平承载特性及桩土相互作用机理,通过水平荷载作用下钢管桩承载特性的模型试验和PIV(particle image velocimetry)成像技术,研究桩径对钢管桩水平承载特性的影响及桩土界面受力机理。室内试验包括半模型和全模型试验,半模型试验主要分析桩在加载至破坏过程中桩侧位移的变化情况,全模型试验主要分析桩在加载至破坏过程中桩侧位移、弯矩及桩身剪力的变化情况。试验中通过采集桩身各截面应变、桩顶应力、桩顶及土层沉降、桩周土压力等数据实现对桩土相互作用过程的观测,并通过对试验数据的处理和分析,得到水平荷载作用下桩-土相互作用的规律。结果表明,桩径大小对其水平承载力影响较大,尺寸效应的影响在非线性阶段表现十分明显;钢管桩在水平荷载作用下其最大弯矩点在桩身中部靠上位置,且随着荷载的增加最大弯矩点向下移动,故在设计过程中可重点验算桩身中部附近的抗弯承载力;桩的刚柔性也是影响桩内力分布及桩侧土体发挥的关键因素;桩侧土体位移主要集中于5倍桩径以上位置,浅层土体对于抵抗水平荷载发挥关键性作用。     

整体式板桥静力荷载试验及计算方法研究

基于新施行的《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011),对整体式板桥进行静力荷载试验研究,利用桥梁结构专用分析软件Midas civil建立该整体式板桥的空间板单元模型,对静力荷载试验进行模拟,并将实测挠度、应力值和荷载横向分布系数与计算值进行对比分析。分析结果表明,该桥能够满足公路-Ⅰ级汽车荷载的使用要求;实测荷载横向分布系数与理论计算荷载横向分布系数相一致,且刚接板梁法计算值略大于有限元法计算值,设计时若按照简化刚接板梁法计算荷载横向分布系数偏于安全。     

桩筏基础与地基土共同作用的沉降观测与ANSYS模拟对比分析

从桩筏基础与地基土的共同作用入手,以沉降观测值为对比平台,通过对现有的研究成果中对桩筏基础受力影响比较大的因素:桩长径比、桩距径比、筏板与土的弹性模量比、桩土弹性模量比的分析计算对建筑最终沉降及桩间土荷载分担情况的影响,得出一些定性、定量且有益的结论.     

刚性桩网加固拓宽路堤性状数值分析

采用二维有限元数值计算方法对刚性桩网复合地基加固拓宽道路下软土地基的工作性状进行系统分析。利用经现场实测数据合理性验证过的数值计算模型,分别改变桩网复合地基体系中桩体与加筋体的几何、材料力学条件,考虑不同地基处理方式和加筋布置形式,以路堤顶面新老拼接结合部的横坡改变率为差异沉降控制指标,进行设计参数敏感性量化分析。结果表明:当老路堤下地基稳定后仅对新地基加固时,不同地基加固方式对加宽路堤表面差异沉降影响很大;仅单层布置的加筋效果不明显,而采用底部多层加筋时对差异沉降的抑制效果较好,路堤顶部多层加筋可增强新老搭接处的整体强度。基于新老路堤表面横坡改变率的差异沉降控制指标进行影响因素分析,研究结论可为刚性桩网复合地基在拓宽道路工程中实现控沉功能性设计提供参考。     

长短桩复合地基的沉降分析

以桩土相互作用理论和现场实测数据为基础,采用实体建模对长短桩复合地基进行建模,通过接触单元模拟桩基与土体、褥垫层与土体之间的摩擦作用,借助MIDAS/GTS有限元软件对长短桩复合地基进行数值模拟,分析讨论长短桩的长细比、桩间距等对不同加固区沉降的影响。研究结果表明:长桩的长细比较短桩的长细比对加固区和下卧层的变形的影响要大,土体的竖向沉降量符合双曲线模型,而土体的竖向应力符合半抛物线模型。     

宁高公路深层搅拌桩复合地基沉降有限元分析

以宁高公路建设为背景 ,对深层搅拌桩复合地基进行了有限元沉降分析。分析认为 :用有限元方法计算的沉降量与原位观测结论基本一致 ,说明二维有限元计算模型和参数的选择是可行的 ,基本符合实际 ,配合连续监测判断地基稳定 ,为施工正常进行提供了依据。     

桩基沉降控制设计的研究

对现有国内外的桩基础设计规范对沉降控制进行对比总结，提出对我国现有桩基设计思想的建议，通过改变设计思路，编制荷载-沉降计算程序，准确的预测了桩基承载力，并与试桩结果对比分析，取得更为准确的承载力值。     

牛顿迭代法悬索线形与拉力的研究

从悬链线的标准线形出发 ,推导悬索无荷线形及拉力的计算式 ;通过建立状态协调方程 ,导出有荷水平拉力与有荷挠度的关系 ,运用牛顿迭代的数值解法求解悬索有荷线形与拉力。     

多年冻土地区单桩横向承载力分析

以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立桩-冻土体相互作用的有限元模型,结合工程实例对多年冻土地区灌注桩基础在横向荷载作用下的位移和应力进行分析,并在此基础上分析桩径、冻土温度对其横向承载力的影响。     

不同估算树冠生物量方法的比较——以长白落叶松林为例

以长白落叶松人工林为研究对象,应用平均标准木法及枝解析木法调查树冠生物量,并采用标准枝法与枝条模型估算法对估测的树冠生物量进行了比较研究。分析了枝长与枝基径,枝条生物量与枝基径、枝长等各因子的相关关系,建立一级枝长模型及枝条生物量模型。通过对枝条生物量估测模型的比较,结果表明:枝基径与枝条生物量、叶生物量有很高的相关性,幂函数拟合的精度较高,参数估计较稳定;虽然二次多项式模型拟合的相关系数较大,但因参数变动较大,预测不稳定。在树冠生物量模型研究中,基于胸径建立异速生物量模型,相关系数R2值达0.906以上;通过对估测树冠生物量模型的比较,枝条模型估测法优于标准枝法,同时对模型进行F检验,F值达极显著水平,所选枝条生物量模型对长白落叶松树冠生物量的估测具一定参考价值。     

兴安落叶松树高曲线模型研究

应用孟家岗林场2011—2012年17块固定样地中85株解析木资料,根据经验方程选择单木树高曲线的基本模型,应用选定的模型对不同立地条件下的落叶松人工林进行树高曲线拟合,再用参数化的方法确定参数与各个林分调查因子之间的关系,从而建立单木树高曲线模型。结果表明:Richards理论模型可作为落叶松人工林单木树高曲线基本模型,其参数与林分的地位级指数(SCI)呈线性关系,而与年龄和密度的关系不明显;最终建立的树高曲线方程为H=(12.380 25+0.740 79 SCI)(1-e~(-0.05D))0.665 29+1.3,其优点是,当0≤H≤1.3时,D的取值可以为零,符合林木生长的生物学特性。     

双排抗滑桩设计计算中的若干问题研究

从滑坡灾害谈起，分析了工程中常使用的支挡结构形式---双排抗滑桩。介绍了双排抗滑桩理论计算模型的研究现状，认为合理的计算模型必须慎重考虑桩-土之间相互作用，并给出了具有代表性的理论计算模型；指出了滑坡推力的计算方法已较成熟，研究热点多集中于推力在前、后排桩的分配方式上；针对研究较少的双排桩桩顶连接方式，介绍了现有的一些研究成果，认为没有哪种连接方式具有绝对的优势，应该视情况而定；分析、指出了研究动荷载作用下双排抗滑桩理论分析的必要性；从研究文献分析，认为数值模拟技术是双排抗滑桩理论研究的强有力工具，应该得到重视。最后给出了双排抗滑桩未来可能的几个研究方向。     

A fine-scale model for area-based predictions of tree-size-related attributes derived from LiDAR canopy heights

Abstract

We propose a conceptual (generic) allometric (power function) relationship between tree-size-related forest inventory attributes (e.g. biomass, volume, basal area, quadratic mean diameter, Lorey's height) and canopy height (CH) as estimated from first-return airborne light detection and ranging (LiDAR) pulses. A data-driven estimation of the parameters in the power function is complicated, so we recommend an alternative approximation obtained via a linearisation step. Only two predictors appear in the approximation: the mean CH and the variance of CHs within the spatial domain supported by field data. The proposed model eliminates an otherwise complex search for the best predictors amongst a large number of candidate LiDAR metrics. It also facilitates model comparisons and interpretation. Fit statistics estimated for volume, basal area, quadratic mean diameter and Lorey's height – using three separate datasets from Norway – were compelling.     

Acclimation of photosynthetic capacity in Scots pine to the annual cycle of temperature

Coniferous trees growing in the boreal and temperate zones have a clear annual cycle of photosynthetic activity. A recent study demonstrated that the seasonal variation in photosynthetic capacity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) could be attributed mainly to the light response curve of photosynthesis. The magnitude of the light response curve varied over the season while its shape remained constant, indicating that the two physiological parameters quantifying the curve-the quantum yield per unit internal carbon dioxide concentration and the corresponding light-saturated rate-remained proportional to each other. We now show, through modeling studies, that the quantum yield (and hence the light-saturated rate) is related to the annual cycle of temperature through a delayed dynamic response. The proposed model was tested by comparing model results with intensive measurements of photosynthesis and driving variables made from April to October in three shoots of Scots pine growing near the northern timberline. Photosynthetic capacity showed considerable acclimation during the growing season. A single model describing photosynthetic capacity as a reversible, first-order delay process driven by temperature explained most of the variation in photosynthetic capacity during the year. The proposed model is simpler but no less accurate than previous models of the annual cycle of photosynthetic capacity.