应力路径法实现高填方软土的加固与优化

[收稿日期]2004205212

[作者简介]赵晓磊,女,从事建筑设计与研究。

应力路径法实现高填方软土的加固与优化

赵晓磊

(中国房地产开发总公司安阳公司,河南安阳455000)

[摘　要]本文根据高填方路基的工程特点及无砂砼小桩复合地基技术特点,研究分析了软土高填方路基处理过程。采用应力路径法研究了软土路基的优化处理方案。为高等级公路高填方路基的处理提供了科学依据。

[关键词]高填方;路基处理;应力路径;优化设计

[中图分类号]T U472 [文献标识码]B [文章编号]167125330(2004)0520130203

高填方路基是高等级公路中常见的路基形式。公路以其线长面广使地基条件较为复杂。特别是我国目前正飞速发展的高等级公路建设。现行的设计常使路基工程遭遇高填方软土、膨胀性土、湿陷性黄土、盐渍土、冻土、可液化土等不良地基,路基处理均成了制约交通线投资和施工工期的重要因素。地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的能力。在工程设计中,必须使建筑物基础底面压力不超过规定的承载力,以保证地基土不被破坏。地基承载力与边坡稳定和土压力问题在本质上是一致的。他们都考虑土中的剪应力与土的抗剪强度之间的关系。

在实际工程中,当高填方区存在软弱土层时,路基常常需要进行加固处理,以提高路基承载力和增大地基土的压缩模量,也可能是加速地基土中孔隙应力的消散。同时,由于实际情况的限制不可能进行多次路基填方,但是,对于一个工程分两次或三次填方还是可行的,因此,本文应用应力路径的方法进行设计。通过在理论上的推导,能够求出具体土质下地基土的承载能力,借以指导实际施工。

1　应力路径法的优点

应力路径是指土体受力、发生、发展和变化的过程,这一过程实际上就是一条应力变化的轨迹线。运用应力路径的方法,其最大的好处是可以直观地反映出应力发展的全过程以及土样性质的影响,并且能从应力路径图上很清楚地找到土样破坏的标志。对于软土地基高填方的路基施工过

程来讲,运用应力路径方法进行分析,恰好可以充

分发挥应力路径的优点。

2　强度增长与安全系数

在应力路径变化过程中,只要有排水情况发生,土的强度就会发生变化,在应力路径图上就可以直接反映出来。

如图1所示,高填方路基在施工过程中的应力路径图

。

图1　应力路径图

以AB 线表示高填方路基荷载在软弱土层中

某点产生的总应力路径,k f 线表示路基下软弱土层的破坏界限,由图可以看到,该地基必须要进行加固处理。路基未进行处理前,施工的有效应力路径为:ADEF B 。开始时无需进行固结,而直接在原地基土上进行路基填土施工,饱和土中孔隙水难以及时排除,应力路径为AD 段;然后进行路基固结,原地基土中孔隙水压力得到释放,应力路径为DE 段,此时,地基土的安全系数就得到了提高;其后继续施工,上部填方路基至设计标高位置,此过程中地基中孔隙水也不能排除,土层的应力路径为EF 段,而由于不排水的缘故地基土的

031安阳师范学院学报 2004年

安全系数瞬时降低,随着土内孔隙水应力的逐渐消散,有效应力逐渐增加,完成固结,应力路径为F B段,则地基土的安全系数进一步得到提高。这就要求在实际施工中,每次在应力路径图上出现一个平台时,就需要等待超静水压力的消散,分批施工。如前所述,实际施工中,不可能分多次施工。经过路基后处理之后,复合地基土体的k f线变为k′f线,则是公路线变为ADEFG段,这样,在实际施工中,减少了施工的复杂性,又加速了施工进程。此时系高填方路基工程对软弱土层的处理的最低要求。

根据复合土层的k′f线,可以反求出处理后复合土层的等效内摩擦角φ′,然后再由《建筑地基基础设计规范》(G B50007-2002)中根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值的计算公式:

f=M bγB+M dγd D+M c C k

确定复合地基处理的承载力设计要求。

至此,该地基即为投石压浆无砂混凝土小桩复合地基,其设计可根据上部荷载的作用形式、基础形式,确定待加固土体要求达到的复合地基承载力标准值,按桩土共同作用的概念,复合地基承载力又无砂混凝土小桩和桩间土这两部分承载力按应力复合法计算而得。根据下面公式可以进行投石压浆无砂混凝土小桩复合地基的设计:

f sp,k=αmR k/A p+ψβ(1-m)f s,k(1)

式中:f sp,k———复合地基承载力标准值(K Pa)

α———投石压浆无砂混凝土小桩单桩承载力发挥系数,可取1.2～1.6

β———桩间天然地基土承载力发挥系数

ψ———桩间土承载力增强系数,可取1.0～1.2

m———面积置换率

R k———投石压浆无砂混凝土小桩单桩竖向承载力标准值(K N)

A p———桩的截面积(m2)

f s,k———桩间天然地基上承载力标准值(K Pa)

根据设计要求达到的复合地基承载力f sp,k,求得单桩承载力标准值R k,按式(2)计算投石压浆无砂小桩的置换率和按式(3)初步计算总桩数n。

m=f sp,k-<βf sp,k

αR

k /A p-<βf s,k

(2)

n=mA/A p(3)

式中:A———地基加固面积(m2)

压力注浆处理后的地基土承载力是复合地基承载力的重要部分。通常情况下,再注浆量和注浆压力相同情况下,注浆处理后的地基承载力与原状土的承载力水平成正比关系,原状土承载力水平越高,注浆处理后的地基土承载力亦越高。

3　实例应用

a.工程概况

京珠高速某合同段路面宽度为28m,路基平均填高为6.3m,工程勘察报告显示自然地面下1. 8m以下存在约9.1m厚淤泥质土,如图4所示。该淤泥质土属软塑流塑状态,天然含水量为57. 3%～61.4%,孔隙比1.569～1.726,干密度10.7～10.2kN/m3,湿密度为16.9～16.4kN/m3,C=6. 8K Pa,<=12.6。,承载力标准值为fs,k=70K Pa。根据计算结果画出某一点的路基施工应力路径如图2所示

:

图2　路基施工应力路径

b.判断是否处理路基

由应力路径图可以看到ESP与K f线在A点有一个交点,这说明:对于该土体在此处将会因为抗剪强度不够而遭到破坏;因此不能够一次完成施工,而应该先加一级荷载,即第一次填方,等土体完成排水固结,超静水压力消散。ESP线到E 点之后才可以再次填方。根据土的性质,再次加荷引起的ESP线将平行于原来的ESP线,再次进行“固结%填方”,直至完成全部填方。

同时,我们注意到,路基的k f线与TSP线没有交点,这说明,只要能在施工过程中使地基土中超静水应力充分消散,就能够满足其强度要求而无需进行处理。反之考虑到路基工程的工期要求及淤泥质土层竖向排水的的难度,则需要进行加固处理。在这种情况下,处理的关键是软土层孔隙水的排出问题,因此可以采用后处理法。

c.应力路径法优选路基处理方案

至此,我们可以根据图3应力路径进行路基处理方案的优化设计,由图可知确定地基后处理

131

第5期 赵晓磊:应力路径法实现高填方软土的加固与优化

施工过程的应力路径为:ADEF B

。

图3　路基施工应力路径

由几何关系:D (10.95,6.69)E (81.6,6.69),可以求得E 点的总应力分别为:

σ1=88.3K N/m 2 σ3=74.9K N/m 2由此,可以算得此时路基荷载对应的填方高度为:H =4.5m 。

相应的孔隙水应力为:u =71.570K N/m 2

软土层复合地基设计桩长15m ,这一桩长有4m 在填土层内,0.5m 在砂垫层内,10m 在软基内,0.5m 进入软土下较好持力层。桩平面布置采用2m ×2m 方形布置,如图4所示。图3路基施工应力路径桩径d =400mm 。小桩施工采用先中间后两边的顺序,以保证孔隙水排出通畅和水泥浆压浆量满足设计要求

。

图4　小桩复合地基平面及剖面设计布置图

4　结论

在分析工程实际的基础上,运用应力路径分

析的方法,分析了无砂混凝土小桩复合地基技术在路基后处理应用中的优化设计问题,为高等级公路高填方路基的处理设计提供了科学依据。

[参考文献]

[1]“公路软土地基陆地设计与施工技术规范”(J T J017—96).

[2]中华人民共和国行业标准“建筑地基处理技术规范”

(J G J79-2002).

[3]河南省重大科技攻关项目鉴定文件:投石压浆无砂混

凝土小桩复合地基新技术的实验研究与应用.

[4]刘松玉.公路地基处理[M].南京:东南大学出版社,2001.

The Optimization of the H igh -Filled R oadbed

ZHAO X iao 2lei

(Anyang Branch O ffice ,Real Estate Agency of China ,Anyang 455000,China )

Abstract :The paper discusses the characteristics of the high -filled roadbed and the adoption of the stress diagram.The stress diagram presents the optimization design ,therefore ,provides scientific basis for the construction of the high -filled roadbed.

K ey w ords :high -filled ;construction of the roadbed ;stress ;optimization

(责任编校:燕子)

231安阳师范学院学报 2004年

响应面优化实验方案设计

食品科学研究中实验设计的案例分析 ——响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸 班级：学号：姓名： 摘要：本文简要介绍了响应面曲线优化法的基本原理和使用步骤，并通过软件Design-Expert 软件演示原文中响应面曲线优化法的操作步骤。验证原文《响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸》各个数据的处理过程，通过数据对比，检验原文数据处理的正确与否。 关键词：响应面优化法数据处理 Design-Expert 车前草 前言： 响应曲面设计方法(Response SufaceMethodology，RSM)是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法（又称回归设计）。 响应面曲线法的使用条件有：①确信或怀疑因素对指标存在非线性影响；②因素个数2-7个，一般不超过4个；③所有因素均为计量值数据；试验区域已接近最优区域； ④基于2水平的全因子正交试验。 进行响应面分析的步骤为：①确定因素及水平，注意水平数为2，因素数一般不超过4个，因素均为计量值数据；②创建“中心复合”或“Box-Behnken”设计；③确定试验运行顺序(Display Design)；④进行试验并收集数据；⑤分析试验数据；⑥优化因素的设置水平。 响应面优化法的优点：①考虑了试验随机误差②响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算比较简便，是降低开发成本、优化加工条件、提高产品质量，解决生产过程中的实际问题的一种有效方法③与正交试验相比，其优势是在试验条件寻优过程中，可以连续的对试验的各个水平进行分析，而正交试验只能对一个个孤立的试验点进行分析。 响应面优化法的局限性: 在使用响应面优化法之前，应当确立合理的实验的各因素和水平。因为响应面优化法的前提是设计的试验点应包括最佳的实验条件，如果试验点的选取不当，实验响应面优化法就不能得到很好的优化结果。 原文《响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸》采用经典的三因素三水平Box-Behnken 试验设计，以熊果酸的提取率为响应值，通过回归分析各工艺参数与响应值之间的关系，并由此预测最佳的工艺条件。本文利用软件验证原文中的数据处理过程，以检验原文数据是否处理正确。 1 确定实验因素 原文利用超声波辅助提取车前草中的熊果酸，而影响熊果酸提取率的因素有很多，如超声波的功率、提取时间、溶剂温度、溶剂种类、液固比等。原文参考文献《柿叶中总三萜的提取以及熊果酸分离, 纯化研究》中提取熊果酸的方法提取熊果酸，即将干燥的车前草粉碎后过筛，取20～40 目的车前粉，用石油醚在 55℃脱脂 3 次，干燥备用。精密称取一定量的车前粉，加入一定量的乙醇，称量，在一定的超声波功率下提取一定时间后，擦干外壁，再称量，用乙醇补充缺失的质量，离心。用注射器抽取一定量上清液，过μm 滤膜，进行检测。每个实验进行 3 次平行实验。取其平均值。结果以提取率(E)的来表示。

YJK钢结构与PKPM对比

YJK钢结构与PKPM对比： 1.YJK支持石化设备的建模和计算，并将石化设备的立式设备转成结构 壳元参与整体结构计算；PKPM无此项功能。

自动计算空旷钢结构构件上的设备风荷载、地震作用 以及设备重、充水重、操作介质重等及荷载组合 2.YJK可将吊车梁布置在结构中真实考虑吊车梁的作用和刚度并在钢结 构施工图自动对吊车梁进行计算和出图。PKPM只能通过工具箱才能对吊车梁进行计算。 布置吊车梁

在钢结构施工图通过吊车梁控制参数 自动完成吊车梁的验算和出图 详细的吊车梁强度、稳定、挠度以及 加劲肋、焊缝和吊车疲劳验算等结果

完整的计算书输出 钢结构施工图整体节点三维造型

3.YJK钢结构可按屈曲分析模态考虑整体缺陷；PKPM不能考虑整体缺 陷。 YJK按照即将颁布的新的钢结构设计规范5.2节，结构整体初始几何缺陷模式可按最低阶整体屈曲模态采用，框架结构整体初始几何缺陷代表值的最大值可取为H/250，H为框架总高度。 根据即将颁布的新的钢结构设计规范和现行的钢结构规范二阶弹性分析分析应合考虑初始几何缺陷的影响。 新的钢结构设计规范5.1.6结构内力分析可采用一阶弹性分析、二阶弹性分析，应根据式（5.1.6-1、2）计算的最大二阶效应系数，来选用适当的结构分析方法。 勾选“进行屈曲分析”参数后，软件将进行整体结构的屈曲分析计算，得出各阶屈曲特征值以及屈曲模态。在Wmass.Out文件中的结构稳定计算结果之后增加屈曲计算结果的内容，输出各模态的屈曲因子。

4.YJK对于型钢砼构件设计可以按照《型钢规程》JGJ138-2001或《钢 骨规程》YB9082-2006进行设计；PKPM只按照《型钢规程》JGJ138-2001设计。 5，YJK可对钢构件整体优化选截面设计；PKPM只有二维计算才有优化的功能。 YJK在“设计结果”的“设计工具”菜单下，可对钢构件截面进行优化设计，此功能可与钢构件应力比分布图配合使用。菜单如下：

西安交大结构优化设计实验报告

结构优化设计实验报告 1.实验背景 结构优化能在保证安全使用的前提下保证工程结构减重，提高工程的经济效益，这也是课程练习的有效补充。 2.实验课题 问题1：考察最速下降法、拟牛顿法（DFP，BFGS）、单纯形法的性能，使用matlab中的fminunc 和fminsearch 函数。 ●目标函数1: 目标函数，多元二次函数 其中，，,, 初值 ●目标函数2 1.3 结果分析：从上述结果可以看出牛顿法具有较好的稳定性，最速下降法和单纯形法在求解超越函数时稳定性不佳，最速下降法迭代次数最少，单纯形法

迭代次数最多。 问题2：使用matlab中的linprog和quadprog函数验证作业的正确性。 用单纯形法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数1 6 , 运行结果： 单纯形法的解析解 用两相法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数2 , 运行结果: 单纯形法的解析解 求解二次规划问题的最优解 ●目标函数2 , , 运行结果：

问题3：用Matlab命令函数fmincon求解非线性约束规划问题 ●目标函数1 运行结果： 迭代次数：8 ●目标函数2 运行结果： 迭代次数：16 问题4：用Matlab命令函数fmincon求解人字形钢管架优化问题。已知：2F = 600kN，2B = 6 m，T=5 mm，钢管材料E = 210 GPa，密度=, 许用应力[ ]=160MPa，根据工艺要求2m ≤ h≤6m ，20mm ≤ D≤300mm 。求h , D 使总重量W为最小。

求 目标函数1 运行结果：

迭代次数：8 问题5：修改满应力程序opt4_1.m 和齿形法程序opt4_2.m ，自行设计一个超静定桁架结构，并对其进行优化。要求: （1）设计变量数目不小于2； （2）给出应力的解析表达式； （3）建立以重量最小为目标函数、应力为约束的优化模型。 分别用满应立法和齿轮法求解图2超静定结构，已知材料完全相同， ， , 2000,1500==σσ ， 满应力法和齿轮法运行结果：

循环加载条件下土的应力路径本构模型

基金项目 作者简介 黑龙江人博士后 路德春姚仰平张在明 杜修力 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室 北京 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京 摘要土的应力应变关系与应力路径密切相关充分接近的两条加载路径所产生的变形基本相同因此可将任意应力路径转化为与其充分接近且易于计算变形的应力路径在此基础上本文通过定义两个应力状态的参量分别描述等应力比循环加载和等平均应力循环加载条件下土的塑性变形规律以及两者的相互影响并给出一个新的加卸载准则在不增加任何土性参数的条件下将现有的土的应力路径本构模型扩展应用于循环加载条件通过与试验结果的比较表明本文提出的循环加载模型 模型简单易用只含 关键词本构模型应力路径循环加载加卸载准则 研究背景 而且与外力作用密切相关然而现有土的本构模型大都建立在塑性变形与应力路径无关假定的基础上如剑桥模型模型通常用与实际工程相同或相近的应力路径来进行土工试验应力路径的相关性 等 个区域殷宗泽 胡德金等 路德春等根据土在不同加载条件下应力提出了一种考虑应力路径相关性的方法即认为充分接近的两条加载路径下土所产生的变形基本相等因而可将任意应力路径 以 循环加载和等平均应力循环加载条件 在不增加任何土性参数的条件 采用基于广义非线性强度理论 三维化方法将模型用于三维应力条件 桥模型通过与文献资料中的砂土和黏土在多种应力路径下的试验结果的比较表明本文模型可较合理地描述循环 每个参数均具有明确的物理意

模型的应力应变关系土的应力路径本构模型为增量形式的应力应变关系 利用广义虎克定律计算弹性体应变和弹性剪应变分别为 式中 上式中 式中 上式中 式中为初始孔隙比 塑性体积应变与塑性剪应变的表达式分别为 式中即由剪缩转为剪胀拐点处的应力比为等向固结压缩 基于准则的变换应力张量 上式中

基于响应面法的FSAE赛车悬架优化设计

基于响应面法的FSAE赛车悬架优化设计 摘要:用响应面法对大学生方程式赛车悬架参数进行优化设计。基于Adams/Car构建双叉臂悬架模型;在Adams/Insight模块中分析出影响各悬架参数的主要因子;对比优化前与优化后车轮定位参数可知,实现了外倾角和前束角的优化目的,其它车轮定位参数的变化范围也有所缩小。在一定程度上提高了赛车的操纵稳定性,为实车的制造提供了可靠的数据依据。 关键词:响应面法Adams 双叉臂悬架优化设计 Optimization of Suspension Design on FSAE Racing Car based on Response Surface Abstract:Response surface methodology has been used for the structure parameters optimization design of formula student racing car. Double wishbone suspension model was built based on ADAMS/Car.The main factors effecting alignment parameters were found out by using the Adams/Insight module.It is concluded by comparing the wheel alignment parameters before and after optimization that not only the optimization objective of toe-in and camber is achieved,but also the scope of change of other wheel alignment parameters is limited down.To a certain extent,improve the handling stability of the car,for real vehicle manufacturing provides a reliable data basis.

响应面优化实验

实验报告课程名称：发酵工艺及其优化实验名称：响应面优化实验专业：生物工程 学号： 060512212 姓名：韦达理 实验地点：笃行楼303 实验日期：2015年5月16日常熟理工学院

1. 了解响应面优化实验的原理。 2. 熟悉design expert软件的基本操作。 3. 熟悉响应面优化实验的具体流程。 4. 优化香菇多糖发酵培养基 [实验器材] Design expert软件 [实验原理和方法] 香菇多糖：是一种生理活性物质。它具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能。 提取方法：从香菇子实体或经深层发酵后的发酵液中提取。香菇子实体生长周期长，产量和多糖得率均较低。而深层发酵培养香菇菌丝体不仅发酵液中含有与子实体相当或更高的营养物质，同时还可利用农副产品作原料，成本低，周期短，易于大规模生产，因此已得到广泛应用于重视。 响应曲面设计方法(Response SufaceMethodology，RSM)是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法（又称回归设计）。 响应面曲线法的使用条件有：①确信或怀疑因素对指标存在非线性影响；②因素个数2-7个，一般不超过4个；③所有因素均为计量值数据；试验区域已接近最优区域；④基于2水平的全因子正交试验。 进行响应面分析的步骤为：①确定因素及水平，注意水平数为2，因素数一般不超过4个，因素均为计量值数据；②创建“中心复合”或“Box-Behnken”设计；③确定试验运行顺序(Display Design)；④进行试验并收集数据；⑤分析试验数据；⑥优化因素的设置水平。 响应面优化法的优点：①考虑了试验随机误差②响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算比较简便，是降低开发成本、优化加工条件、提高产品质量，解决生产过程中的实际问题的一种有效方法③与正交试验相比，其优势是在试验条件寻优过程中，可以连续的对试验的各个水平进行分析，而正交试验只能对一个个孤立的试验点进行分析。

响应面法 试验设计与优化方法

响应面法试验设计与优化方法，都未能给出直观的图形，因而也不能凭直觉观察其最优化点，虽然能找出最优值，但难以直观地判别优化区域．为此响应面分析法（也称响应 曲面法）应运而生．响应面分析也是一种最优化方法，它是将体系的响应（如萃取化学中的萃取率）作为一个或多个因素（如萃取剂浓度、酸度等）的函数，运用图 形技术将这种函数关系显示出来，以供我们凭借直觉的观察来选择试验设计中的最优化条件． 显然，要构造这样的响应面并进行分析以确定最优条件或寻找最优区域，首先必须通过大量的量测试验数据建立一个合适的数学模型（建模），然后再用此数学模型 作图． 建模最常用和最有效的方法之一就是多元线性回归方法．对于非线性体系可作适当处理化为线性形式．设有ｍ个因素影响指标取值，通过次量测试验，得到ｎ组试验 数据（）．假设指标与因素之间的关系可用线性模型表示，则有应用均匀设计一节中的方法将上式写成矩阵式或简记为式中表示第次试验中第个因素的水平值；为建 立模型时待估计的第个参数；为第次试验的量测响应（指标）值；为第次量测时的误差．应用最小二乘法即可求出模型参数矩阵Ｂ如下将Ｂ阵代入原假设的回归方 程，就可得到响应关于各因素水平的数学模型，进而可以图形方式绘出响应与因素的关系图．模型中如果只有一个因素（或自变量），响应（曲）面是二维空间中的一条曲线；当有二个因素时，响应面是三维空间中的曲面．下面简要讨论二因素响应面分析的 大致过程． 在化学量测实践中，一般不考虑三因素及三因素以上间的交互作用，有理由设二因素响应（曲）面的数学模型为二次多项式模型，可表示如下：通过ｎ次量测试验 （试验次数应大于参数个数，一般认为至少应是它的３倍），以最小二乘法估计模型各参数，从而建立模型；求出模型后，以两因素水平为Ｘ坐标和ｙ坐标，以相应 的由上式计算的响应为Ｚ坐标作出三维空间的曲面（这就是２因素响应曲面）． 应当指出，上述求出的模型只是最小二乘解，不一定与实际体系相符，也即，计算值与试验值之间的差异不一定符合要求．因此，求出系数的最小二乘估计后，应进 行检验．一个简单实用的方法就是以响应的计算值与试验值之间的相关系数是否接近于１或观察其相关图是否所有的点都基本接近直线进行判别．如果以表示响应试 验值，为计算值，则两者的相关系数Ｒ定义为其中 对于二因素以上的试验，要在三维以上的抽象空间才能表示，一般先进行主成分分析进行降维后，再在三维或二维空间中加以描述．

3-钢结构优化分析及设计

例题3 钢框架结构分析及优化设计 1

例题钢框架结构分析及优化设计 2例题.钢框架结构分析及优化设计 概要 本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。midas Gen 提供了强度优化和位移优化两种优化方法。强度优化是指在满足相应规范的强度要求 条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。位移优化是针对 钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功 能。本文主要讲述强度优化设计功能。 此例题的步骤如下: 1.简介 2.建立模型并运行分析 3.设置设计条件 4.钢构件截面验算及设计 5.钢结构优化设计

例题钢框架结构分析及优化设计1.简介 本例题介绍midas Gen的优化设计功能。例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见图2 柱:HW200x204x12/12 主梁：HM244x175x7/11 次梁：HN200x100x5.5/8 支撑：HN125x60x6/8 钢材：Q235 层高：一层 4.5m 二～六层 3.0m 设防烈度：8o（0.20g） 场地：II类 设计地震分组：1组 地面粗糙度；A 基本风压：0.35KN/m2； 荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2； 6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2； 1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m； 6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m； 分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用 3

例题钢框架结构分析及优化设计 4图1分析模型图2结构平面图

《土力学》第四章练习地的题目及详解

《土力学》第四章练习题及答案 第4章土中应力 一、填空题 1.由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是形，桥梁墩台等刚性基础在中心荷载作用下，基底的沉降是的。 2.地基中附加应力分布随深度增加呈减小，同一深度处，在基底点下，附加应力最大。 3.单向偏心荷载作用下的矩形基础，当偏心距e > l/6时，基底与地基局部，产生应力。 4.超量开采地下水会造成下降，其直接后果是导致地面。 5.在地基中同一深度处，水平向自重应力数值于竖向自重应力，随着深度增大，水平向自重应力数值。 6.在地基中，矩形荷载所引起的附加应力，其影响深度比相同宽度的条形基础，比相同宽度的方形基础。 7.上层坚硬、下层软弱的双层地基，在荷载作用下，将发生应力现象，反之，将发生应力现象。 二、名词解释 1.基底附加应力 2.自重应力 3.基底压力 4.地基主要受力层 三、简答题 1. 地基附加应力分布规律有哪些？ 四、单项选择题 1.成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为： （A）折线减小 （B）折线增大 （C）斜线减小 （D）斜线增大 您的选项（） 2.宽度均为b，基底附加应力均为p0的基础，同一深度处，附加应力数值最大的是： （A）方形基础 （B）矩形基础 （C）条形基础 （D）圆形基础（b为直径） 您的选项（） 3.可按平面问题求解地基中附加应力的基础是： （A）柱下独立基础 （B）墙下条形基础 （C）片筏基础 （D）箱形基础 您的选项（） 4.基底附加应力p0作用下，地基中附加应力随深度Z增大而减小，Z的起算点为：

（A）基础底面 （B）天然地面 （C）室内设计地面 （D）室外设计地面 您的选项（） 5.土中自重应力起算点位置为： （A）基础底面 （B）天然地面 （C）室内设计地面 （D）室外设计地面 您的选项（） 6.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是： （A）原水位以上不变，原水位以下增大 （B）原水位以上不变，原水位以下减小 （C）变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 （D）变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 您的选项（） 7.深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力： （A）斜线增大 （B）斜线减小 （C）曲线增大 （D）曲线减小 您的选项（） 8.单向偏心的矩形基础，当偏心距e < l/6（l为偏心一侧基底边长）时，基底压应力分布图简化为： （A）矩形 （B）梯形 （C）三角形 （D）抛物线形 您的选项（） 9.宽度为3m的条形基础，作用在基础底面的竖向荷载N＝1000kN/m ，偏心距e＝0.7m，基底最大压应力为： （A）800 kPa （B）417 kPa （C）833 kPa （D）400 kPa 您的选项（） 10.埋深为d的浅基础，基底压应力p与基底附加应力p0大小存在的关系为： （A）p < p0 （B）p = p0 （C）p = 2p0 （D）p > p0 您的选项（） 11.矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数K t是l/b、z/b的函数，b

响应面分析实验的设计案例分析

学校 食品科学研究中实验设计的案例分析 —响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究 摘要：选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素：超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波水浴温度(X3)和酶解时间(X4)，进行四因素三水平的响应面分析试验，经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h，在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小。 关键字：Design-Expert 响应面分析 1.比较分析 表一响应面试验设计 因素 水平 -1 0 1 超声波处理时间X1(min) 20 30 40 超声波功率X2(W) 132 176 220 超声波水浴温度X3(℃) 50 55 60 酶解时间X4(h) 1 2 3 2.Design-Expert响应面分析 分析试验设计包括：方差分析、拟合二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。优化四个因素（超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间）使响应值最大，最终得到最大响应值和相应四个因素的值。 利用Design-Expert软件可以与文献SAS软件比较，结果可以得到最优，通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。

2.1 数据的输入 图 1 2.2 Box-Behnken响应面试验设计与结果 图 2

2.3 选择模型 图 3 2.4 方差分析 图 4

在本例中，模型显著性检验p<0.05，表明该模型具有统计学意义。由图4知其自变量一次项A，B，D，二次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。失拟项用来表示所用模型与实验拟合的程度，即二者差异的程度。本例P值为0.0861>0.05，对模型是有利的，无失拟因素存在，因此可用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。 图 5 由图5可知：校正决定系数R2(adj)(0.9788>0.80)和变异系数（CV）为0.51%，说明该模型只有2.12%的变异，能由该模型解释。进一步说明模型拟合优度较好,可用来对超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究进行初步分析和预测。

轻型门式刚架的特点和优化方法分析

轻型门式刚架的特点和优化方法分析 Lightweight steel portal frame characteristics and optimization analysis 作者于立岩 单位：中铁十八局集团科研设计院 摘要:目前门式刚架是单层工业厂房中一种常见的结构形式, 本文分析了门式刚架结构的特点，并从柱距、跨度、次构件以及钢材类型等几方面探讨如何降低门式刚架的用钢量，并根据分析结果提出了相关合理化建议。 Abstract: The portal frame for single storey industrial buildings is a common form of structure, this paper analyzes the characteristics of portal frame structure, and from column space, span, components and types of steel and so on several aspects to discuss how to reduce portal frame steel consumption, and according to the analysis results puts forward some reasonable suggestions. 关键词: 门式刚架; 用钢量; 柱距; 跨度 Key words：portal frame；Steel consumption；column space；span； 近几年来, 我国轻钢结构发展迅速, 单层门式刚架轻型房屋钢结构具有跨度大、用钢量低、重量轻、施工速度快、综合造价低和适用范围广等特点, 在轻工业厂房、仓库、交易市场等各类建筑结构中得到了广泛的应用,其中用钢量省、结构轻巧、适用范围广是门式刚架最主要的特点。 在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点： （1）质量轻： 围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载经常成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。 （2）工业化程度高，施工周期短： 门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。 （3）综合经济效益高： 门式刚架结构通常采用计算机辅助设计，设计周期短；原材料种类单一；构件采用先进自动化设备制造；运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。 （4）柱网布置比较灵活： 传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6米，当采用12米柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。 在门式刚架的设计中, 为了充分发挥其优越性, 结构工程师应尽可能地优化结构设计, 从而达到“用钢量最省”这个目标。门式刚架的用钢量主要与结构形式、荷载大小、建筑尺寸、钢材性能、有无吊车、单跨或多跨等条件有关, 其中建筑尺寸主要包括刚架的跨度、柱

土力学试卷及答案总结

土力学试卷及答案总结 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

土力学试卷及参考答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1． 在工程中常用_____标准贯入试验________试验来判别天然砂层的密实度。 2． 在土层中，通过土粒传递的粒间应力称为________有效应力____。 3． 土在侧限条件下的压缩性可以用____孔隙比______和_____应力关系曲线（或e-p 曲线）____的关系曲线来表 示。 4． 地基的总沉降为____瞬时____沉降、固结沉降和_____次固结_____沉降三者之和。 5． 地基沉降计算深度下限，一般可取地基附加应力等于自重应力的 σc 。 6． 土中的液态水可分为自由水和__结合水________两大类。 7． 砂土和粘性土的工程分类分别按 颗粒的粒径大小 和 塑性指数 进行。 二、选择题（每小题1分，共10分） 1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（ A ） A 、基底压力 B 、基底附加压力 C 、基底净压力 D 、附加压力 2．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是（B ） A 、s G ，w ，e B 、s G ，w ，ρ C 、s G ，ρ ，e D 、γ，w ，e 3．地下水位长时间下降，会使（ A ） A 、地基中原水位以下的自重应力增加 B 、地基中原水位以上的自重应力增加 C 、地基土的抗剪强度减小 D 、土中孔隙水压力增大 4．室内压缩试验的排水条件为（ B ） A 、单面排水 B 、双面排水 C 、不排水 D 、先固结，后不排水 5．设条形基础的宽度B ，沉降量S ，若基底单位面积平均附加压力相同，则（ A ） A 、B 大S 大 B 、B 大S 小 C 、B 对S 无影响 D 、无法确定 6．土中一点发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用方向的夹角为（ B ）

确定主应力大小和方向问题分析

确定主应力大小和方向问题分析 基础部秦定龙 一问题的提出 在工程结构设计中，为了全面评价梁的强度安全，确保工程结构万无一失，经常要遇到计算结构中的主应力的大小和确定主应力的方向问题，以便于分析结构破坏的原因，或者合理布置结构形式，或者正确布置结构内的受力钢筋等。图一(a)所示的钢筋混凝土简支梁，为什么会在轴线以下部分出现斜裂缝而破坏?图一(b)所示的铸铁试件在受到压缩或扭转时，为什么会沿与轴线成的斜面上发生破坏?这些都与结构内的主应力大小和方向有关。在图二(a)中，钢筋混凝土简支梁的两组主应力轨迹线是根据主应力的方向绘制出来的，而图二(b)中梁内的弯起钢筋和纵向受力钢筋则是根据图二(a)中梁的主应力轨迹线布置的。 图一 （a） q (a)

图二 (b) 上述情况说明，在对结构进行强度分析或计算时，都要涉及到结构内主应力大小的计算和确定主应力方向的问题。一般情况下，主应力的大小可按特定的公式算出来，而在确定应力的方向时，人们往往不容易正确确定出来。本文就怎样快速准确确定主应力大小和方向作阐述和介绍。 二主应力大小及方向的确定方法 图三表示从某一构件中取出的单元体，设它处于平面应力状态下。假定在一对竖向平面上的正应力为,切应力为；在一对水平面上的正应力为y，切应力为 y，它们的大小和方向已经求出。现要求出这个单元体的最大正应力、最小正应力即主应力的大小和方向。 对应力、和角度的正负号规定如下：正应力(或主应力)以拉应力为正，压 应力为负；切应力对单元体内的任一点以顺时针转为正，以反时针转时为负； 角度以从x轴的正向出发量到截面的外法成n是反时针转为正，是顺时针转为负。 按照上述的规定，可以判断出，、、及是正值；是正值，是正值， 角是负值。

优化设计应力比法

应力比法 例题3.1：有一个三杆件组成的超静定桁架，外形尺寸如图所示，作用荷载P 1或P 2，（P 1与P 2不同时作用），P 1=P 2=20kN ，[σ+]=200MPa ，[σ-]=150MPa 。试求A 1，A 2，A 3。 程序框图 计算各杆件的应力比K i =σi /[σ] 结构内力分析，确定最不利工 况下的各杆件内力给出初始设计值，令A i =1优化杆件面积A=K i A 判断优化之后的应力比K i 是否接近1 输出优化的结果A*，W 是 i =i +1 否 应力比法计算框图 源程序（Fortran 语言编写） PROGRAM main REAL u1,u2,u3,p,A1,A2,A3,K1,K2,K3,w !定义实型 变量 PRINT*,'请输入荷载大小P ：'READ *,P PRINT*,'请输入初始假定1杆的截面面积A1,A2：'READ *,A1,A2 PRINT*,'请输入控制误差e ：'READ *,e PRINT*,'请输入超松弛因子B ：' A 2 A 1 A 3 10 10 10 P 1 P 2图

READ*,B do while（abs（1-K1）>e.or.abs（1-K2）>e.or.u3>150）!两杆件应力比同时接近1时，即可跳出循环，同时对第3杆件进行判断 i=i+1!统计计算次数 u1=10*P*（SQRT（2.0）*A1+A2）/（SQRT（2.0）*A1*A1+2*A1*A2）!计算杆件1的拉应力 u2=10*P*（SQRT（2.0）*A1）/（SQRT（2.0）*A1*A1+2*A1*A2）!计算杆件2的拉应力 u3=10*P*（A2）/（SQRT（2.0）*A1*A1+2*A1*A2）!计算杆件3的拉应力 K1=u1/200!1杆件的应力比 K2=u2/200!2杆件的应力比 w=2*sqrt（2.0）*A1+A2 PRINT*,A1,A2,K1,K2,w A1=A1*K1**B!杆件优化，B为超松弛因子 A2=A2*K2**B end do!结束do-while循环语句 PRINT*,'优化之后杆件的面积' PRINT*,A1,A2 PRINT*,'应力比' PRINT*,K1,K2 PRINT*,'循环次数' PRINT*,i PRINT*,'材料总量' PRINT*,w End 运行结果 请输入荷载大小P： 20 请输入初始假定1杆的截面面积A1,A2： 1 1 请输入控制误差e： 0.01 请输入超松弛因子B： 1.7 1.000000 1.0000000.70710680.4142136 3.828427

6 主应力法汇总

第18章 工程应用 本章内容：各种方法的原理及应用 本章重点：主应力法，滑移线法，摩擦与边界条件的处理。 18．1 主应力法principal stress method 塑性理论：分析变形力——确定变形力, 选设备，设计模具，定工艺 精确解??? ?? ? ???? ??? ?1663塑性条件应力应变关系 几何方程应力平衡方程非常困难甚至无法（共18个未知量） 必须简化，近似求解?主应力法

18．1．1基本原理 主应力法（切块法slab method）： 基本思路：近似假设应力状态，简化应力平衡方程和塑性条件 要点：1) 简化应力状态为平面问题或轴对称问题 2) 沿变形体整个截面截取基元体，设正 应力与一个坐标无关且均匀分布，摩 擦为库伦或常摩擦条件，根据静力平 衡，得简化的平衡微分方程 3) 列塑性条件时，假定基之接触面上的 正应力为主应力（即忽略摩擦力对塑 性条件的影响）。 4) 联立求解，并利用边界条件确定积分 常数，求出接触面上的应力分布进而 求得变形力。 注意：准确程度与假设是否接近实际有关。

18．1. 2 轴对称镦粗变形特点及变形力计算 18.1.2.1 镦粗upsetting 变形特点 无摩擦：均匀变形 有摩擦：鼓形，双鼓形——不均匀镦粗inhomogeneous upsetting 变形分区：Ⅰ区：难变形区 Ⅱ区：大变形区 Ⅲ区：小变形区 端面：滑动区，粘着区 结论：镦粗是一个非稳定的塑性流动过程 18.1.2.2 圆柱体镦粗时变形力计算 求接触面上的应力分布，主要步骤： 1) 截取基元 注意条件：轴对称问题， 有：0==z θθρ ττ θ σ为主应 力θρσσ= 2) 列径向静力平衡方程

刚性桩复合地基优化设计_杨光华(1)

第30卷 第4期 岩石力学与工程学报 V ol.30 No.4 2011年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ，2011 收稿日期：2010–07–30；修回日期：2011–03–13 作者简介：杨光华(1962–)，男，博士，1982年毕业于武汉水利电力学院电厂结构工程专业，现任教授级高级工程师、博士生导师，主要从事土的本 刚性桩复合地基优化设计 杨光华 1，2 ，李德吉1，官大庶3 (1. 广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510610；2. 华南理工大学 土木工程系，广东 广州 510641； 3. 珠江水利科学研究院，广东 广州 510610) 摘要：采用原状土切线模量法分别计算地基土和桩基的非线性P -S (荷载–沉降)曲线。假设两者为相对独立的体系，在桩和土的位移相等的条件下，根据桩和土的P -S 曲线确定桩和土分担的荷载。通过控制沉降量和调整垫层的厚度，协调桩、土的相对刚度，使天然地基和桩基的承载力充分发挥；通过优化设计，使土和桩分担的荷载及沉降都达到要求的目标，从而使刚性桩复合地基的设计达到比较理想的优化状态。最后，通过工程案例说明该方法的实施过程。 关键词：桩基工程；刚性桩复合地基；优化设计；原状土切线模量法 中图分类号：TU 47 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2011)04–0818–08 OPTIMIZATION DESIGN OF RIGID PILE COMPOSITE FOUNDATION YANG Guanghua 1， 2，LI Deji 1，GUAN Dashu 3 (1. Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower ，Guangzhou ，Guangdong 510610，China ；2. Department of Civil Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou ，Guangdong 510641，China ；3. Pearl River Hydraulic Research Institute ，Guangzhou ，Guangdong 510610，China ) Abstract ：The tangent modulus method of undisturbed soil is used to calculate the nonlinear settlements of soil foundation and pile foundation separately ；and the nonlinear relation P -S (load-settlement) curves of the soil foundation and pile foundation are obtained. Supposing that the soil foundation and pile foundation are acted independently ，simultaneously considering that the settlements of soil foundation and pile foundation are equal ，then we can obtain the load acting on the soil and pile by the P -S curves. Then ，by controlling the settlement value and adjusting the thickness of cushion ，the relative stiffnesses of soil and piles can be matched to make the best use of the bearing capacities of soil and pile foundation ；and the settlement of the composite foundation can reach the desired aim. Consequently ，the design of combination foundation can reach the perfect optimized condition. Finally ，the implementation process of the method is explained by the case study. Key words ：pile foundation engineering ；rigid pile composite foundation ；optimization design ；tangent modulus method of undisturbed soil 1 引 言 复合地基是一种较理想的地基处理方法，其利用天然地基的承载力以达到减少造价的目的，尤其 是刚性桩复合地基，如CFG 桩(水泥粉煤灰碎石桩)复合地基[1]、混凝土桩复合地基[2]、甚至刚柔性桩结合或长短桩结合的三维复合地基(如CM 桩复合地基)[3]等，由于刚性桩施工质量较可靠，沉降可控，将会被越来越广泛地应用。然而，工程实践中理想

粘性土应力路径试验概要

第27卷第5期2005年9月 南京工业大学学报 JOURNAL OF NANJ I N G UN I V ERSI TY OF TECHNOLOGY Vol . 27No . 5 Sep. 2005 粘性土应力路径试验 常银生, 王旭东, 宰金珉, 徐建龙

(南京工业大学土木工程学院, 江苏南京210009 摘要:利用G DS 多功能三轴仪, 对南京河西地区原状粘性土进行了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p 应力路径的固结不排水三轴试验, 探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性。实验表明:不同应力路径下土的应力应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型, 而土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显; 验得到的有效应力路径形态一致, 常规三轴压缩试验中有效应力路径呈S 。关键词:粘性土; 固结不排水三轴试验; 应力路径 中图分类号:T U411文献标识码:A -( 05--, 的应力状态, [1, ] 方向有关, La 提出的应力路径方法为研究在不同加载条件下土的强度和变形特性提供了一个合理方法。 基坑开挖卸荷引起坑周土中应力场的变化, 因所处位置不同, 土体经受的应力路径也不尽相同, 国 [3, 4] 内外学者对基坑开挖中的应力路径和不同应力 [5～7][8, 9] 路径下土的变形、强度等特性进行了现场监测和室内应力路径三轴试验研究。研究表明不同的应力路径下土的性质存在明显差异, 常规三轴压缩试验结果用于基坑工程分析时, 导致计算结果与实际情况差距较大。已有的研究成果由于受试验设备的控制和数据采集等功能的限制, 难以全面反映试验过程和试验结果, 存在一定的局限性, 因此有必要对不同应力路径下土的强度和变形等特性进行详细的深入研究。 σ1>0, 本文选取常规三轴压缩应力路径(Δ Δσ3=0 、等平均应力p 应力路径(Δp =0 及基坑

土力学常见简答题集锦

土力学常见简答题集锦 ⒈简述砂土直剪试验的原理和试验步骤 答：试验原理： (2分) ①一定法向应用力下，随位移增大，剪应力增大，得τmax ； ②不同法向应力得：τmax １，τmax ２，τmax ３ ③不同法向应力对应剪破坏，三点可连线，在纵标的截距为c ，与水平方向夹角为φ。 试验步骤： （３分） ① 对准上下盒，插入固定销； ②称103克砂，进行装砂样； ③加法向应力； ④拔出销钉，施加剪应力，； ⑤根据百分表不动或回退时，记录最大位移量，并换算剪应力； ⑥重复①～⑤，做出不同法向应力下的剪应力，从而得到抗剪强度指标。 ⒉ 什么是附加应力？绘图说明地基中附加应力在水平方向和垂直方向的分布规律。 答：附加应力指除土自重力外，由外荷载引起在土中分布应力（增量）。 ２分 规律：基础中点下方，随深度而渐减小 在同一深度范围内，从中心向两侧减小。 ３分 ⒊ 确定地基承载力有哪几种方法？ 答：①极限理论公式计算法，再用极限承载力除以大于１的安全系统得允许承载力；１分 ②原位测试法：标准贯入试验法，静力触探法等； １分 ③工程地质类比法； １分 ④规范法。 １分 ⑤用临塑荷载公式，临界荷载公式（或控制塑性区的深度） 4. 通过击实实验可以确定土体的最优含水量和最大干密度，请简述实验过程，并谈谈它在工程建设中的实际意义。 答：①以塑限为中心，相差2%含水量制备５个试样； τmax C φ

②安装好击实仪，轻型击实仪分三层击实，轻型每层25击； ③第一层松土厚度约击实筒容积的2/3,击实后约为击实筒的1/3,击完后刨毛；第二层松土与击实筒平，第三层松土与与护筒平，每层层面间均应刨毛，最后一层最高可高于击实筒6mm 。 ④卸下护筒，修平击实筒土面，称筒与土总质量，准确至１g ，并计算湿密度； ⑤推出土样，取两个代表性试样测定含水率。并计算干密度； ⑥重复②～⑤，完成其余4个样的击实。 ⑦根据以下数据，绘制如下图的曲线，得到最大干密度和最优含水率。 击实试验 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 61116ω(%)ρd (g /c m 3) ……………步骤＋图４分） 实际意义：当土处于最优含水量压实时，土体易于压实，压实效果最好。工程上常用Ｄc ＝ρd /ρdmax 来评定路基土的压实度。 ……………（工程实践1分） 5.什么是附加应力？在带状均布荷载下作用下地基中附加应力分布有何规律？ 答：附加应力：在外荷载作用下，地基中所引起的应力（增加部分）称为附加应力；…..（2分） 分布规律如下图所示：①中心点下，从上到下非线性减小； ②水平上，中间大，向两边非线性减小； ……..（3分） ③远离均布荷载时，从上到下，附加应力从０增加到一定值后又减小。（此条可以不答） 或用下图说明： 6. 简述分层总和法确定地基最终沉降量的计算步骤？（5分） 答：分层总和法步骤： ①地基分层，分层原则每层不大于0.4b ； ②计算各薄层界面上自重应力q zi ； ③计算基底净压力p0； …………..（2分） ④计算基础中心垂线上各薄层分界面上的附加应力σzi ； ⑤确定计算深度q zi ≥5σzi ； ⑥计算各薄层的平均附加应力； ⑦计算各薄层的沉降量si ； ⑧计算压缩层的计算量总