拟静力法

摘要： 为了能考虑地震双向性和岩土体参数多种不确定性,提出了地震荷载下崩塌堆积体稳定可靠性分析方法,进一步研究水平和竖向地震荷载对崩塌堆积体的可靠性影响。运用极限平衡法和拟静力法分析了双向地震下崩塌堆积体的安全稳定性,采用响应面法和JC法建立崩塌堆积体的地震极限状态方程,然后,运用盲数理论对岩土体参数进行盲数化处理,进一步推导出崩塌堆积体地震安全系数的盲数模型,最后,通过MATLAB编写相应的程序实现计算和分析结果的快速输出。分析表明:该方法计算结果更低,更偏于工程安全可靠;与水平地震荷载相比,竖向地震荷载对崩塌堆积体的稳定可靠性影响很小,仅使得安全系数和可靠度分别降低1.78%和2.78%,因此,在此种工况下,采用拟静力法进行抗震分析时可仅考虑水平地震荷载的影响。

摘要： 溢洪道闸室结构布置和受力不对称时,按考虑和不考虑横向土压力两种方案,采用对闸室底板形心分别求矩的计算方法,分析了横向土压力对闸室抗滑稳定安全系数、基底应力分布的影响,结合工程实例按设岸墙和不设岸墙,分别对边孔闸室进行稳定计算,并运用拟静力法对不同地震烈度下的闸室稳定进行抗震复核,计算结果表明,横向土压力对抗滑稳定安全系数、基底应力分布影响显著,地震工况加剧了变化幅度,从工程设计角度阐述了溢洪道不对称受力闸室计算稳定时考虑横向土压力的必要性,为闸室布置优化设计提供了参考。

摘要： 金沙江上游河谷两岸边坡地质复杂且属于地震高发带,研究边坡在地震作用下的稳定性有着重要的意义。对此,文章采用拟静力法和三维有限元法对某水电站右岸高边坡进行动力分析,同时运用三维刚体极限平衡法分析了可能滑动块体的安全性。结果表明,地震工况下该电站右岸边坡稳定性满足要求;岩质边坡的稳定性主要由软弱夹层控制;相较于强度折减法,三维刚体极限平衡法结果偏小。使用有限元法进行分析并搜索出不稳定块体,再利用刚体极限平衡法对块体进行稳定分析加以验证,具有指导性意义。

摘要： 为研究软土地基上加筋土挡墙在地震作用下的稳定性,通过有限差分软件建立了高度为10 m的加筋土挡墙数值模型,并对其施加坡顶超载和地震荷载,分析了回填土黏聚力(0 kPa、5 kPa、10 kPa、15 kPa、20 kPa)、内摩擦角(25°、30°、35°、40°)、底部筋材长度(6 m、8 m、10 m、11 m、12 m、14 m)以及筋材位置对加筋土挡墙地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震整体稳定性系数随墙后回填土的内摩擦角及黏聚力的增大近似线性增长;地震整体稳定性系数随着筋材布置间距的增大而减小,筋材应布置在边坡位移最大点位附近;地震整体稳定性系数随底部筋材长度的增加先升高后趋于稳定。

摘要： 通过分析工程实例中常用的拟静力-极限平衡法、拟静力-有限元强度折减法和拟静力-有限差分法,并结合某边坡实例对利用以上3种方法求得的安全系数进行比较发现,由于假定、屈服准则等的异同而使得安全系数略有差异。并引用处理后的汶川地震波,首先,利用某地区土的应力-应变曲线上的峰值强度为临界条件而提出的塑性应变分析法;其次,以速度时程曲线时段末速度是否有归零趋势、位移时程曲线时段末是否收敛为依据引入的时程曲线分析法来判断该边坡的稳定性;最后,以静力学思想为基础,给出了动力安全系数时程的计算方法,并引入可靠度的概念,给出了岩土边坡动力安全系数的计算方法。

摘要： 裂缝常存在于边坡表面,地震作用会大幅降低裂缝边坡稳定性。针对双层土裂缝边坡稳定性问题,定义上下土层分界处高度与边坡高度之比为深度系数以描述双层土的分布,基于极限分析上限定理,构建“点到点”离散运动学机构,并在此机构中引入一条垂直张拉裂缝,结合拟静力法和强度折减法建立能量平衡方程求解裂缝边坡临界高度和安全系数上限解。计算结果与传统上限法进行对比,验证离散运动学机构的有效性及其解的优越性,同时探究土体非均质性及深度系数对裂缝边坡稳定性以及裂缝深度和位置的影响规律。结果表明,地震作用会降低边坡稳定性;随着地震力增大,边坡临界滑动面逐渐加深,裂缝深度略微增大,裂缝位置逐渐远离坡面;对于具体的双层土边坡会存在一个特定的深度系数使边坡安全系数达到最值,同时裂缝会穿越至下层土且深度发生突增。

摘要： 采用拟静力法计算刚性挡土墙地震主动土压力时,地震惯性力的施加分为分散于土体各处与集中于滑动土楔体质心两种模式。为确定两种施加模式的计算结果差异,针对墙背倾斜、层状填土、表面条形荷载等一般条件下地震主动土压力问题,采用平行于土面的斜向条分方法,基于极限平衡条件推导分散和集中模式下土压力递推计算公式,可确定土压力大小及分布模式。实例分析表明,本文算法与振动台模型试验、数值模拟的结果较为一致;两种模式的地震主动土压力合力大小相等,但二者分布模式及合力作用点位置存在明显差异;集中模式的土压力作用点高于分散模式结果,随着水平地震系数由零开始逐渐增大,二者差异先增大后减小,当水平地震系数取0.2时,集中模式与分散模式的主动土压力作用点高度比分别为0.7、0.48~0.56,二者相差达到最大值;对于墙体稳定性及地基承载力检算,集中模式比分散模式的计算结果均偏安全。

摘要： 针对地震作用和边坡岩土体参数的多种不确定性,采用离散元强度折减法和盲数理论提出了一种边坡地震稳定可靠性分析方法.首先,基于离散元强度折减法和拟静力法计算分析地震作用下边坡的安全稳定状态,并结合响应面法和蒙特卡洛法建立地震边坡的极限状态方程,其次,运用盲数理论对边坡岩土体参数进行盲数化处理,并进一步建立地震边坡的安全系数盲数模型,最后,通过MATLAB编写相应的计算程序实现安全系数盲数解的快速输出和分析.算例分析表明:本文方法可计算出边坡总体可信度概率分布,可以根据实际工程等级情况及抗震要求计算出任一安全系数值所对应的可靠度值,可以更全面地分析地震边坡的安全稳定状态,进而以此来指导设计边坡抗震与加固方案.

摘要： 基于极限分析的运动学方法,在非线性和地震效应条件框架下,分析土体对刚性挡土墙的作用力,张拉裂缝对主动土压力的数值影响也被考虑在本文中.为了得到一个相对保守的解,拟静力法被用来评估地震的强度效应.根据上限法的基本原则构建功—能平衡方程,即外荷载所做的总功等于内部的能量耗损率,得到主动土压力的表达式,利用数值分析软件计算出最不利的解.最后优化评估非线性条件的相关参数及水平地震系数对于刚性挡土墙的影响,并绘制了相应的设计图表.

摘要： 用于储存清水、污水等液体的钢筋混凝土矩形水池结构广泛应用于给水、排水等工业企业.然而地下水池结构的抗震分析存在一系列难题,如设计理论的选取、流体作用力分析、构造措施的设计、设缝形式的影响等,尤其在装配式水池抗震分析上仍然处于空缺状态.文章以上海某污水厂的生物池工程为项目背景,基于拟静力法对半地下水池结构侧壁进行抗震分析,并提出相应的预制节点抗震构造措施,为实际工程的结构设计方案提供支持,同时可为今后类似工程的研究提供参考.

摘要： 本文讨论了拟静力法在动力状态下的地基基础协同分析中的应用,通过分析假定动力状态下岩土体的剪切模量和剪切应变的关系,将地震力转化为等效的惯性力系.对于不同类型的岩土体,剪切模量G和剪切应变y的对应关系是有区别的,且地震过程是不可预知的,过程无法模拟.研究表明,采用线性方法简化地震力衰减过程,仍可以得到较准确的计算结果.本文还采用FLAC-3D软件对上述关系进行了模拟,通过工程实例计算验证其可行性,提供了一套在动力状态下计算弹簧刚度参数的方法.

摘要： 大岗山水电站右岸边坡位于大渡河断裂和磨西断裂所切割的断块上,地震发生频繁切烈度高,岩体卸荷强烈,构造稳定性差,裂隙发育集中.已有研究成果显示边出坡开挖过程中锚索支护的重要性,也有较多学者对抗剪洞支护的设计进行了较全面的研究,本文主要在已有的锚索支护基础上,基于卸荷理论对设计抗剪洞的再次支护效果和和采用拟静力法模拟的抗震效果进行评估,通过不同高程的关键点的位移响应,较系统的论证抗剪洞设置的必要性;通过应力的变化,研究发现锚索支护段和抗剪洞支护段之间形成较为明显的拉裂区域,对工程后期监测提出建议.

摘要： 基于拟静力法,利用复变函数理论将方形隧道外无限域映射成复平面上的单位圆域,获得远场压缩波作用下深埋方形隧道的地震响应解析解,该方法考虑了隧道与土体间相互作用的法向正应力,并采用了精度较高的保角映射函数.通过有限差分数值模型对解析理论进行了验证,获得较好的一致性;此外,基于土体泊松比、土体剪切模量以及衬砌弹性模量等关键参数,对方形隧道周围地层应力和位移场的地震响应进行了分析.结果表明:解析理论解与数值模拟解的相对误差不超过10％,满足工程精度要求.距离方形隧道角点越近,应力集中现象越明显;距离方形隧道角点越远,土体应力值越小.方形隧道周围土体应力场与位移场随着土体泊松比的增大而增大,随着土体剪切模量的增大而减小;土体应力场与位移场随着衬砌弹性模量的增大而减小.成果可为地震波作用下深埋隧道的设计提供一定理论依据.

摘要： 介绍了海上风机新型伞式吸力锚基础(USAF)的结构优势与工作特性,构建了USAF基础有限元模型,通过水平拟静力法数值模拟,重点分析了USAF基础锚体地基海床土的受力变形规律,土体的失效破坏模式,最大剪应力区和锚体的转动中心.最后,将USAF基础与常规单筒吸力锚基础承载模型进行比较,结果表明,伞式吸力锚基础(USAF)具有明显的水平承载优势,伞式吸力锚基础(USAF)在海上风电工程中应用前景广阔.

摘要： 我国土石坝多年来主要采用拟静法进行抗震设计，对于高烈度区或坝体、坝基中存在可液化土类时，采用拟静力法往往不能作出正确的评价，针对这种情况，近年来我国已开始使用动力法进行抗震稳定分析。文章介绍的乌拉泊水库同时采用拟静力法、动力有限元法对坝体抗震稳定性进行分析对比，同时还采用了模拟地震振动台模型试验对理论计算结果进行了验证。文章最后不但对乌拉泊水库大坝的抗震稳定性做出了明确结论，同时对需进行动力抗震稳定分析的类似工程具有较好的借鉴及参考意义。

摘要： 基于GeoStudio有限元软件，借助拟静力法和莫尔-库伦理想弹塑性模型分析水平向地震荷载对边坡变形和稳定的影响。应用其中的sigma/w有限元程序对水平向地震荷载作用下土坡的应力和变形进行计算，利用slope/w刚体极限平衡稳定分析程序对边坡最小稳定安全系数进行计算。再应用有限元计算的应力和按照位移等值线估计的矩形单元网格边界组成的锯齿状滑移面，对土坡的稳定性重新分析。计算结果表明，计算的最小稳定安全系数接近slope/w结果，但在相同工况下有限元计算安全系数略大于刚体极限平衡法计算安全系数。

摘要： 基础激励下的结构响应计算目前存在着多种计算方法，如拟静力法、大质量法、针对基础位移激励的大刚度法等。本文进行的直接求解法研究实质上是针对应用较广泛的拟静力法的一种改进。拟静力法需要对整体刚度矩阵求逆，当模型的规模较大时，对整体刚度矩阵的求逆也难以进行，此外，拟静力法计算得到的是结构相对基础激励的响应。直接求解法仅仅提取边界单元矩阵中的耦合部分，其规模远小于整体模型的维数，也避免了对整体刚度矩阵的求逆问题，同时直接求解法得到的是结构的绝对响应。最后本文通过典型结构的数值模拟，将ANSYS计算得到的响应谱与直接求解法得到的响应谱进行对比，说明了直接求解法的正确性和高效性。

摘要： 假定滑面正应力分布为2个待定参数的拉格朗日函数,推导出爆炸震动作用下滑体的水平力、垂直力和力矩平衡方程.通过算例分析证实计算方法的可行性,说明爆炸振动拟静力系数与边坡安全系数的关系.研究结果表明,垂直向下、水平指向坡外的爆破振动荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性安全系数有很大的影响;爆破荷载拟静力系数从0增加到0.3,每步增加0.05,爆破振动水平指向坡外时,边坡安全系数减少6.65％～23.54％,爆破振动垂直向下时,边坡安全系数减少1.18％～2.52％,联合爆破荷载的方向对边坡稳定性也有影响.

摘要： 假定滑面正应力分布为2个待定参数的拉格朗日函数,推导出爆炸震动作用下滑体的水平力、垂直力和力矩平衡方程.通过算例分析证实计算方法的可行性,说明爆炸振动拟静力系数与边坡安全系数的关系.研究结果表明,垂直向下、水平指向坡外的爆破振动荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性安全系数有很大的影响;爆破荷载拟静力系数从0增加到0.3,每步增加0.05,爆破振动水平指向坡外时,边坡安全系数减少6.65％～23.54％,爆破振动垂直向下时,边坡安全系数减少1.18％～2.52％,联合爆破荷载的方向对边坡稳定性也有影响.

摘要： 假定滑面正应力分布为2个待定参数的拉格朗日函数,推导出爆炸震动作用下滑体的水平力、垂直力和力矩平衡方程.通过算例分析证实计算方法的可行性,说明爆炸振动拟静力系数与边坡安全系数的关系.研究结果表明,垂直向下、水平指向坡外的爆破振动荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性安全系数有很大的影响;爆破荷载拟静力系数从0增加到0.3,每步增加0.05,爆破振动水平指向坡外时,边坡安全系数减少6.65％～23.54％,爆破振动垂直向下时,边坡安全系数减少1.18％～2.52％,联合爆破荷载的方向对边坡稳定性也有影响.

摘要： 本发明公开了一种静力台架及拟静力抗震试验装置，涉及抗震试验技术领域。该静力台架用于将试件固定设置于具有反力墙的试验区域。静力台架包括台座、试件固定组件以及台座固定组件。台座包括座体水平固定部和试件固定部，座体水平固定部位于台座的端部。台座固定组件包括第一固定组件，第一固定组件与座体水平固定部配合，能够将台座和反力墙固定连接，试件固定组件能够将试件固定设置于试件固定部。该静力台架设计合理、固定牢固，能够为试件提供平整场地，且保证为试件提供嵌固端的需求，该静力台架还可以作为可扩展功能需求台架，实用性强。

摘要： 本发明公开了一种静力台架及拟静力抗震试验装置，涉及抗震试验技术领域。该静力台架用于将试件固定设置于具有反力墙的试验区域。静力台架包括台座、试件固定组件以及台座固定组件。台座包括座体水平固定部和试件固定部，座体水平固定部位于台座的端部。台座固定组件包括第一固定组件，第一固定组件与座体水平固定部配合，能够将台座和反力墙固定连接，试件固定组件能够将试件固定设置于试件固定部。该静力台架设计合理、固定牢固，能够为试件提供平整场地，且保证为试件提供嵌固端的需求，该静力台架还可以作为可扩展功能需求台架，实用性强。

摘要： 本发明提供了一种地震作用下均质纯粘土边坡动力安全系数拟静力法，其特点是，首先推导内摩擦角为零的纯粘土正应力和剪应力表达式，代入到含有地震作用系数的应力平衡微分方程组；然后应用三角函数变换，并根据特征线法推导地震作用的滑移线场两族特征线微分方程组，采用有限差分法求解以上微分方程组，得到地震作用下的滑移线场和动力极限状态下的边坡坡面曲线(简称动力极限坡面曲线)，同时给出地震作用下的主动、过渡、被动区边界条件；最后采用强度折减法的概念计算动力安全系数，即对粘聚力进行折减，以动力极限坡面曲线与纵坐标轴交点的纵坐标值正负判断地震作用下均质纯粘土边坡动力稳定性，当交点纵坐标值为零时，判断边坡为动力极限状态，此时折减系数为纯粘土边坡动力安全系数。

摘要： 本发明方案涉及土石坝地震液化判断安全监测技术领域，具体提出一种土石坝坝基液化条件下的二维拟静力法简化判断方法，包括步骤一：对土石坝坝基液化边界条件判断，满足边界条件后，进行步骤二：计算土石坝坝基二维拟静力法参数，所述参数包括土体抗剪强度与抗滑稳定性；然后进行步骤三：根据计算的土石坝坝基二维拟静力法参数进行土石坝坝基液化检测判断，本方案提出的方法可以实现常用的商业软件良好结合，合理考虑地震作用下土石坝坝基地震液化判断，具有简单有效、实用性强的特点。

摘要： 本发明公开了一种基于拟静力法的重力坝远场水下爆炸稳定评估方法，主要包括：(1)根据大坝库水深度，假定炸药起爆距离大于最大水深即为远场爆炸，其产生的冲击波作用于坝面时近似平面波；(2)计算大坝上游表面的超压及压力时程曲线，得到作用于坝面的冲量；(3)确定此时冲击波传播时间；(4)根据坝体内部冲击波传播时间计算等效冲击荷载；(5)计算等效冲击力；(6)计算坝体遭受远场爆炸冲击荷载作用下的安全系数。本发明能够通过已知的爆炸参数，综合考虑水下爆炸冲击波的传播特性以及边界效应，基于拟静力法快速评估混凝土重力坝遭受远场爆炸条件下的稳定安全性能，为高坝抗爆安全快速评估提供了新思路。

摘要： 本发明提供了一种地震作用下均质纯粘土边坡动力安全系数拟静力法，其特点是，首先推导内摩擦角为零的纯粘土正应力和剪应力表达式，代入到含有地震作用系数的应力平衡微分方程组；然后应用三角函数变换，并根据特征线法推导地震作用的滑移线场两族特征线微分方程组，采用有限差分法求解以上微分方程组，得到地震作用下的滑移线场和动力极限状态下的边坡坡面曲线(简称动力极限坡面曲线)，同时给出地震作用下的主动、过渡、被动区边界条件；最后采用强度折减法的概念计算动力安全系数，即对粘聚力进行折减，以动力极限坡面曲线与纵坐标轴交点的纵坐标值正负判断地震作用下均质纯粘土边坡动力稳定性，当交点纵坐标值为零时，判断边坡为动力极限状态，此时折减系数为纯粘土边坡动力安全系数。

摘要： 本发明提供了一种计算地震作用下均质边坡动力安全系数的拟静力法，其特点是，对强度参数(粘聚力和内摩擦角)进行折减，得到折减后的强度参数；根据地震作用应力平衡方程组和摩尔库伦准则应力表达式，应用特征线法推导滑移线场两族特征线微分方程组，根据地震作用下主动、过渡、被动区的动力边界条件，采用有限差分法求解以上微分方程组，得到地震作用下的滑移线场和动力极限状态下的边坡坡面曲线(简称动力极限坡面曲线)；由不同的折减强度参数可计算得到不同的动力极限坡面曲线，根据动力极限坡面曲线与坡底交点横坐标的正负判断地震作用下边坡动力稳定性，当交点横坐标为零时，判断边坡为动力极限状态，此时折减系数为动力安全系数。

摘要： 本发明提供了一种计算地震作用下均质边坡动力极限荷载的拟静力法，其特点是，首先设定坡顶荷载变化值；然后根据地震作用应力平衡方程组和摩尔库伦准则应力表达式，应用特征线法推导滑移线场两族特征线微分方程组，根据地震作用下主动、过渡、被动区的动力边界条件，采用有限差分法求解以上微分方程组，得到地震作用下的滑移线场和动力极限状态下的边坡坡面曲线(简称动力极限坡面曲线)；最后由不同的坡顶荷载变化值可计算得到不同的动力极限荷载，对应不同的动力极限坡面曲线，根据动力极限坡面曲线与坡底交点横坐标的正负判断地震作用下边坡动力稳定性，当交点横坐标为零时，判断边坡为动力极限状态，此时坡顶荷载值计算的动力荷载为动力极限荷载值。

摘要： 本发明提供了一种计算均质边坡极限地震作用系数的拟静力法，其特点是，首先设定地震作用系数变化值；然后根据地震作用应力平衡方程组和摩尔库伦准则应力表达式，应用特征线法推导滑移线场两族特征线微分方程组，根据地震作用下主动、过渡、被动区的动力边界条件，采用有限差分法求解以上微分方程组，得到地震作用下的滑移线场和动力极限状态下的边坡坡面曲线(简称动力极限坡面曲线)；最后由不同的地震作用系数变化值可计算得到不同的动力极限坡面曲线，根据动力极限坡面曲线与坡底交点横坐标的正负判断地震作用下边坡动力稳定性，当交点横坐标为零时，判断边坡为动力极限状态，此时地震作用系数为极限地震作用系数。

摘要： 本发明方案涉及土石坝地震液化判断安全监测技术领域，具体提出一种土石坝坝基液化条件下的二维拟静力法简化判断方法，包括步骤一：对土石坝坝基液化边界条件判断，满足边界条件后，进行步骤二：计算土石坝坝基二维拟静力法参数，所述参数包括土体抗剪强度与抗滑稳定性；然后进行步骤三：根据计算的土石坝坝基二维拟静力法参数进行土石坝坝基液化检测判断，本方案提出的方法可以实现常用的商业软件良好结合，合理考虑地震作用下土石坝坝基地震液化判断，具有简单有效、实用性强的特点。