关于浅基础地基承载力的有限元分析

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地基基础种类

地基基础种类

地基基础种类1. 引言地基是建筑物的基础,承载和传递建筑物的荷载到地下土层中。

地基基础种类的选择在工程设计中起着至关重要的作用。

根据工程所在地的地质情况、建筑物的荷载特点以及其他工程要求,选择合适的地基基础类型对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。

本文将介绍几种常见的地基基础种类,包括浅基础、深基础和特殊基础,并分别对它们的特点和适用条件进行详细阐述。

2. 浅基础浅基础是指地下部分埋深较浅,荷载主要通过承载层土层传递的地基基础。

常见的浅基础类型包括筏型基础、板型基础和隔离墩基础。

2.1 筏型基础筏型基础是一种承载力较大的浅基础,通常用于大型建筑物或荷载较大的建筑物。

它通过将建筑物的荷载均匀分布到整个基础面积上,降低地基承载力引起的沉降和不均匀沉降。

筏型基础的特点如下:•适用场所:适用于软弱土层、高地下水位或地基承载力较低的场所。

•结构形式:筏型基础通常是水平扩展的、与建筑物整体连接的大型平板,可以是钢筋混凝土结构或钢结构。

•施工要求:施工时需要对筏型基础进行有限元分析以确定承载力和稳定性,需要合理控制施工过程中的沉降和倾斜。

2.2 板型基础板型基础是一种常见的浅基础形式,适用于荷载较小、地基承载能力较高的建筑物。

它通过将建筑物的荷载传递到承载层土壤上,分散荷载并减小地基应力。

板型基础的特点如下:•适用场所:适用于地基土层较好、荷载较小的场所。

•结构形式:板型基础通常是方形或矩形的平板,可以是钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。

•施工要求:施工时需要保证基础平整、水平,控制混凝土的浇筑质量,以确保基础的承载力和稳定性。

2.3 隔离墩基础隔离墩基础是一种特殊形式的浅基础,用于建筑物与地下管线或其他结构物之间的隔离。

它通过在建筑物下部设置隔离墩,将建筑物的荷载传递到隔离墩上,再由隔离墩传递到地下承载层。

隔离墩基础的特点如下:•适用场所:适用于建筑物与地下管线、地下设施等存在冲突的场所。

•结构形式:隔离墩基础通常是柱状的墩体,可以是钢筋混凝土结构或钢结构。

关于四腿铁塔大开挖的单个浅基础上拔倾覆及下压倾覆稳定计算方法的探讨

关于四腿铁塔大开挖的单个浅基础上拔倾覆及下压倾覆稳定计算方法的探讨

关于四腿铁塔大开挖的单个浅基础上拔倾覆及下压倾覆稳定计算方法的探讨四腿铁塔是一种常见的框架结构,通常用于电力输电、通信和广播等行业。

在进行大开挖施工时,需要对单个浅基础的拔倾覆和下压倾覆稳定进行计算,以确保塔身结构的稳定性和安全性。

首先,我们需要了解一些与计算相关的参数和理论基础。

在实际计算中,应综合考虑土壤层的性质,包括密度、摩擦角、内摩擦角等,并根据已知的土体力学参数,采用相应的计算方法和公式进行计算。

1.单个浅基础的拔倾覆计算方法当进行大开挖时,土层受到挖掘和水平力的影响,容易发生拔倾覆。

主要考虑以下几个方面:(1)水平载荷引起的拔倾覆:水平载荷是指在挖掘过程中土体受到的水平力,主要考虑土体的摩擦力和土体的自重力。

根据土体力学理论,可以通过计算土体的剪应力和摩擦力来确定拔倾覆的稳定性。

(2)地震力引起的拔倾覆:地震力是指在地震发生时,土体受到的振动力。

根据地震波传播理论和土体的抗震性能,可以计算出地震力引起的拔倾覆稳定性。

2.单个浅基础的下压倾覆计算方法下压倾覆是指在大开挖施工过程中,土体受到上部结构的重力和土体自重的影响,导致深层土壤的变形和倾覆。

主要考虑以下几个方面:(1)上部结构的重力:上部结构的重力是指铁塔本身及其附件设备的重力,根据铁塔的几何形状和重心位置,可以计算出上部结构的重力。

(2)土体的承载力:土体的承载力是指土体在受到上部结构重力作用下的抗压性能。

根据土体力学理论,可以计算出土体所能承受的最大承载力。

在实际计算中,可以采用有限元法和数值模拟等方法进行拔倾覆和下压倾覆的稳定性分析。

利用计算机软件和模型,通过输入相关参数和边界条件,得出相应的计算结果,以评估铁塔的稳定性。

综上所述,对于四腿铁塔的大开挖施工,要进行单个浅基础的拔倾覆和下压倾覆稳定的计算。

在进行计算时,需要综合考虑土壤层的性质、水平载荷、地震力、上部结构的重力和土体的承载力等因素,并采用相应的计算方法和公式,结合计算机软件和模型进行分析。

桩基承载力的ANSYS有限元分析

桩基承载力的ANSYS有限元分析

第8卷第4期2010年8月水利与建筑工程学报Journal of Water Resources and Architectural EngineeringVol.8No.4Aug.,2010收稿日期:2010 04 28 修回日期:2010 05 20作者简介:杜蓉(1979 ),女(汉族),陕西汉中人,工程师,主要从事火电厂、核电厂水工构筑物结构设计。

桩基承载力的ANSYS 有限元分析杜 蓉1,张建友1,隋丽丽2,张洪美2(1.国核电力规划设计研究院,北京100094;2.山东省滨州市水利勘测设计研究院,山东滨州256600)摘 要:利用ANSYS 软件建立土体与桩共同作用的数值模型,将有限元应用于桩 土结构进行三维有限元数值计算,得到桩 土结构的应力与变形,分析了桩 土结构的荷载 沉降曲线及荷载的传递规律,对以后桩 土模拟及设计有重要的参考价值。

关键词:桩基础;桩与土共同作用;桩 土结构;数值模拟;有限元中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1672 1144(2010)04 0213 03Analysis on Loaded Capacity of Pile Foundation by Finite Element MethodDU Rong 1,ZHANG Jian you 1,SUI Li li 2,ZHANG Hong mei 2(1.State N uclear Electric Power Plannin g Design &Research Institute,Beijing 100094,China;2.Bin zhou Investigation and Design Institute of Water Conse rvanc y in Shandong Province,Binzhou,Shandong 256600,China)Abstract:The numerical model of soil and pile interaction is built based on the large finite ele ment software ANSYS,and three dimensional fini te element theory of numerical simula t ion is applied to the calculation of pile soil struc ture.The stre ss and de for ma t ion of the pile soil struc ture are obtained and the load settlement curve and load transferring law of the pile soil struc ture are analyzed.The research re sults will be very useful to the pile soil simulation and design in the future.Keywords:p ile foundation;soil and pile interaction;pile soil structure;num erical simulation;finite elemen t0 引 言桩基础是一种历史悠久的建筑基础形式,也是一种应用广泛、发展迅速、生命力强大的现代建筑基础形式。

【国家自然科学基金】_浅基础_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

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推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
科研热词 非共轴 重力 道路工程 极限分析法 本构模型 上限定理 贯入阻力 离心机试验 渗流原理 浅基础 欧拉-拉格朗日耦合法 模拟实验 桩靴基础 极限承载力 有效应力 数值应用 应变硬化 大变形分析 地基荷载 地基破坏 地基极限承载力 地基 变形机理 偏心荷载
推荐指数 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2014年 科研热词 破坏模式 砂土 海上风机 无重介质 数值模拟分析 局部剪切破坏 宏单元 复合加载 地铁基坑 地基承载力 圆形浅基础 变形规律 flac3d 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2011年 科研热词 非均质 长径比 裙板式基础 粒径效应 离心模型试验 破坏包络面 盾构隧道 混沌粒子群 浅基础 桩基 有限元分析 数值模拟 承载力 建筑物 复合加载 基础造价 基础形式 内力 优化设计 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
科研热词 浅基础 承载力 隧道基础 设计方法 端阻力界定 破坏模式 破坏包络面 深基础 沉降变形 模型试验 桩基 有限元方法 施工找平 数字图像 扩径比 扩底桩 岩土工程 对比分析 复合加载 基础 埋深效应 压缩 位移场 中欧规范

弹性基础与地基承载力分析

弹性基础与地基承载力分析

弹性基础与地基承载力分析地基承载力是建筑工程中一个非常重要的概念,它是指地基能够承受的最大荷载。

为了确保建筑物的稳定性和安全性,我们需要进行地基承载力的分析。

而弹性基础则是一种常见的地基形式,它能够有效地分散和承担建筑物产生的荷载。

本文将重点解析弹性基础与地基承载力的关系以及分析方法。

一、弹性基础的基本概念弹性基础是指通过合理的基础设计和施工,将建筑物的荷载分散到地基上,从而减少地基的应力集中,提高地基的承载力。

弹性基础一般由弹簧、橡胶垫、排板等弹性材料构成,通过其良好的变形性能来减小地基的沉降。

二、地基承载力的分析方法1. 观测法观测法是一种常用的地基承载力分析方法之一。

通过在地基上安装测量仪器,监测地基的沉降变形情况,从而得到地基的承载力。

观测法需要在施工前、施工中和施工后进行多次观测,确保结果的准确性。

2. 古典弹性理论古典弹性理论是地基承载力分析中常用的一种理论方法。

它假设地基是一个完全弹性的体系,在一定荷载下的应力与应变关系遵循胡克定律。

通过古典弹性理论,可以计算地基的沉降量和承载力。

3. 数值模拟方法数值模拟方法是近年来发展起来的一种地基承载力分析方法。

利用计算机软件,将地基的物理性质、边界条件等信息输入模型,通过有限元或边界元等数值方法,模拟地基在荷载作用下的变形和应力分布情况,从而得到地基的承载力。

三、弹性基础与地基承载力的关系弹性基础的设计和使用能够显著提高地基的承载力。

弹性基础具有以下特点:1. 分散荷载:弹性基础通过布设弹簧、橡胶垫等弹性材料,将建筑物产生的荷载分散到地基上,从而降低地基的应力集中程度,增加承载能力。

2. 减小沉降:弹性基础的变形特性可以吸收部分建筑物的变形,减小地基的沉降量。

这对于地基的稳定性和建筑物的安全性都起到了重要的作用。

3. 抗震性能好:弹性基础通过其良好的变形性能,能够在地震活动中减小地基的应力,提高建筑物的抗震性能。

四、弹性基础的适用性分析弹性基础并非适用于所有情况,需要根据具体的工程条件和环境要求进行评估与选择。

深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析

深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析

深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析摘要:本项目施工现场以淤泥为主,地质情况不佳,基坑采取了排桩+预应力锚索的支护方式,在基坑的一段外侧设置了一个浅地基临时建筑物。

为了确保工程在基坑开挖中的安全,采用有限元数值模拟方法对工程中建筑物在施工中的变形进行了数值模拟。

研究表明:桩-锚杆的遮挡作用对基坑的变形有很好的抑制作用,采用混凝土搅拌桩和基坑内外两种方法,可以有效地控制基坑及周围建筑物的变形,并对其进行分层位移角、整体倾斜、相邻柱基沉降差等指标进行了分析。

为了进一步提高基坑工程的安全,本文对其施工控制要点进行了总结。

关键词:深基坑;临近建筑物;浅基础引言在基坑施工中,由于受力的重新分配,周围的土体会产生一定的变形,从而对周围的管道和建筑造成破坏,从而影响其正常工作和使用寿命。

桩锚支护是一种采用排桩+预应力锚索支护系统的新型支护结构。

采用排桩法+预应力锚索支护系统,可以有效地抑制周边土体的变形,从而确保基坑及周边建筑、管线的安全。

将居民楼的纠倾工程应用有限元分析法,对基坑附近的建筑物进行了分析,得出了地基上的有效应力增大和地基的塑性流动是导致房屋倾斜的重要因素。

以深层软弱地基工程为载体,对基坑工程在软弱地基上的沉陷效应进行了分析,并对其规律进行了归纳。

运用 PLAXIS软件,通过现场实测资料,讨论了基坑及高层建筑物的相对位置及开挖深度对地基的卸荷和荷载的影响。

根据土体的非线性及分布开挖原理,采用三维有限元方法进行了基坑开挖及支护结构的数值模拟,结果表明,通过加大土层的入土深度,可以有效地抑制土体向坑道中的流动,降低周围土体的沉陷。

1深基坑支护类型1.1悬臂型支架悬臂支护结构是以悬臂支护为基础,通过支承土体的嵌固和自身的弯曲刚度,实现对其变形和平衡的控制[1]。

悬臂式支护是在土质好、深基坑深较浅的情况下进行的。

1.2采用土钉法进行支撑土钉支护是利用土钉、土体和喷水混凝土面层三者结合而成的一种支护结构,它可以有效地减少土体的松动,并使边坡保持稳定。

浅粘土层在垂直荷载作用下的有限元分析

浅粘土层在垂直荷载作用下的有限元分析

浅粘土层在垂直荷载作用下的有限元分析引言:浅粘土层在垂直荷载作用下的有限元分析是土木工程中一个非常重要的研究方向。

浅粘土层常常是建筑和基础工程的地基,它们的力学性质和变形特性对建筑物的稳定性和安全性有着重要的影响。

通过有限元分析,我们可以了解浅粘土层的受力状态、变形特性,以及荷载对其产生的影响,并根据分析结果设计更加安全和稳定的建筑和基础工程。

研究方法:有限元分析是一种工程计算方法,通过将真实的结构或土体离散化,将其划分成多个小单元,然后应用连续介质力学等相关原理和公式,计算每个小单元的应力和变形,最终获得整个结构或土体的应力和变形状态。

浅粘土层的有限元分析主要包括以下几个步骤:1.建立有限元模型:首先,需要根据实际情况建立一个合理的有限元模型。

在模型中,将粘土层离散化为多个小单元,通常选择三角形或四边形单元。

同时,还应考虑到边界条件和加载条件。

2.设定材料参数:根据粘土层的实际材料特性,设置材料参数。

例如,包括杨氏模量、泊松比、剪切模量、黏聚力和内摩擦角等。

这些参数对于计算粘土层的应力和变形至关重要。

3.应用加载条件:根据实际情况,确定加载条件,例如垂直荷载的大小和分布方式。

可以对整个模型进行均匀分布荷载或集中荷载,或者根据实际情况设定更加复杂的加载方式。

4.求解与分析结果:利用有限元软件对建立的有限元模型进行求解,并分析结果。

对于浅粘土层而言,主要关注的是应力和变形。

结果及讨论:通过有限元分析,我们可以得出浅粘土层在垂直荷载作用下的应力和变形情况。

对于应力,我们可以了解每个单元的应力分布,以及整个粘土层的受力状态。

对于变形,我们可以了解粘土层的沉降、水平位移和垂直位移情况。

通过对这些结果的讨论和分析,我们可以评估建筑物或基础工程在实际荷载下的安全性和稳定性,并根据需要对设计进行修正和改进。

应用前景:浅粘土层在土木工程中的应用非常广泛,它们构成了许多建筑和基础工程的地基。

因此,对于浅粘土层进行有限元分析具有重要的理论和实践意义。

论有限元法基础下地基基础可靠度的分析与优化设计

论有限元法基础下地基基础可靠度的分析与优化设计

论有限元法基础下地基基础可靠度的分析与优化设计摘要:随着我国工业水平的不断提升,有限元法被广泛应用于机械工程领域中。

基于此,本文介绍了有限元法的基本原理,将有限元法与ANSYS软件结合使用,实现有限元法基础下地基基础可靠度的分析,同时运用优化设计理论与有限元分析方法,探讨地基基础的优化设计,借助ANSYS软件实现地基基础的优化设计,以此来提高可靠度分析的效率与精度,减少计算误差。

关键词:有限元法;地基基础;可靠度前言地基基础工程是一种隐蔽工程,它的影响因素有很多,任一环节出错都会给建筑物留下安全隐患。

由于地基基础的设计与施工质量直接关系到建筑物的安危,因此,地基基础工程在整个建筑工程中显得尤为重要,相关工作人员需要利用有限元法分析地基基础的可靠度,同时对地基基础的结构进行优化设计,提高整个建筑的安全系数。

一、有限元法基础下地基基础可靠度分析(一)有限元法基本原理设计人员在对工程结构进行设计的过程中,当指标的实际值超出规定范围时,则认为该实际值为无效值,可以用公式Pf=n(Z>[Z])/N,表示利用有限元法进行可靠度分析时的失效概率,其中,Z代表指标的实际值,[Z]代表容许值。

指标的实际值不是通过函数计算得到的,它是利用有限元分析提取的数值,基于有限元法对工程结构进行力学分析,以此来计算未知量的数值,进而计算各单元的应力与应变大小。

有限元法基础下的可靠度分析原理需要抽取工程结构的随机变量,根据抽样的值利用有限元分析法求得指标实际值Z,将上述步骤重复N次后,统计并分析全部的目标函数Z的数值,以此来得出工程的可靠度。

(二)基于有限元法的地基基础可靠度分析ANSYS软件是由美国研发的大型通用有限元分析软件,该软件为结构有限元分析提供了更多的功能,如:屈曲分析、接触分析以及结构线性分析等等。

ANSYS软件中的可靠度分析模块由结构可靠度分析与结构有限元分析组成,利用参数建立有限元模型,之后对结构进行有限元分析,然后使用可靠度分析模块对有限元的分析结果进行可靠度分析。

基于有限元极限平衡法求解地基承载力

基于有限元极限平衡法求解地基承载力

全系数降低# 而地基承载力系数增加# 当地基的安 全系数接近 # 并逐渐稳定下来时# 地基处于极限平 衡状态# 如图 ' 所示& 此时求解得到的地基承载力 应为地基极限 承 载 力 系 数# 即 D. ?#$&))& 其 他 情 况的分析过程与图 ' 相似# 不逐一举例说明&
&%基础宽度对 的影响
在传统地基求解分析中# 往往不考虑基础宽度 对地基承载力的影响# 然而# 在有限元极限分析方 法中# 是否考虑基础宽度对地基承载力系数有很大 的影响& 在此采用简化模型进行计算分析# 均质非 黏性 土 地 基# 内 摩 擦 角 )?'"r# 重 度 .?!"NJ* <' # 基础的模量是地基的模量 #"" 倍&
自从 8YZhD\>,提 出 地 基 承 载 力 求 解 方 法 以 来# 该方法被广泛地运用到工程实际中# 而在地基承载 力求解中# 大家关注的是与上部土体重度相关的地 基承载力系数# 而不考虑地基土水平荷载和黏聚力 的地基承载系数解析解& 在地基承载力有限元极限 平衡法分析中# 根据弹塑性理论# 通过判断土体是 否塑形贯通# 可以判定地基土体是否处于极限平衡 状 态 '(0##( &
采用有限元极限平衡法# 计算不同基础宽度) 不同地基内摩擦角和不同地基泊松比条件下的地基 极限承载力系数# 并将其结果与其他方法进行对比 分析&hD\>,求 解 地 基 承 载 力 公 式 !
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式中# L6 %极限 承 载 力* L%作 用 于 地 基 土 水 平 面

地基渐进破坏及极限承载力的Cosserat连续体有限元分析

地基渐进破坏及极限承载力的Cosserat连续体有限元分析

第28卷第11期 岩 土 力 学 V ol.28 No.11 2007年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2007收稿日期:2005-11-09 修改稿收到日期:2006-04-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(No. 50278012, No. 19832010);国家973项目(No. 2002CB412709)资助。

作者简介:唐洪祥,男,1973年生,博士,主要从事岩土力学与工程的理论与应用研究工作。

E-mail :tanghx@文章编号:1000-7598-(2007) 11-2259-06地基渐进破坏及极限承载力的 Cosserat 连续体有限元分析唐洪祥1,李锡夔2(1.大连理工大学 海岸与近海工程国家重点试验室,大连 116023;2.大连理工大学 工程力学系,大连 116023)摘 要:利用Cosserat 连续体理论和所发展的有限元数值方法,模拟了地基由应变软化引起的以应变局部化为特征的渐进破坏过程,并从等价塑性应变的发展变化,阐述了渐进破坏过程对所能发挥的极限承载能力的影响。

结果表明,Cosserat 连续体模型能有效地模拟由应变软化引起以应变局部化为特征的渐进破坏现象,对地基等土工结构物有必要进行渐进破坏分析。

同时指出,在求解软化型土体地基的极限承载力时,如果仍按传统的极限平衡或极限分析理论进行分析,可能得出偏于危险的结果。

关 键 词:Cosserat 连续体;有限元法;应变软化;应变局部化;渐进破坏分析;极限承载力 中图分类号:TB 115 文献标识码:AFinite element analysis of Cosserat continuum for progressive failureand limit bearing capacity of soil foundationTANG Hong-xiang 1, LI Xi-kui 2(1.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China;2. Department of Engineering Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China)Abstract: Based on the derived finite element formulations of Cosserat continuum, progressive failure phenomena of the soil foundation, characterized by strain localization due to strain softening, are numerically analyzed. The influence of progressive failure process on the limit bearing capacity is illustrated by the developments of equivalent plastic strain. Numerical results demonstrate the effectiveness of the Cosserat continuum finite elements in preserving the well-posedness of the localization problem and simulating the progressive failure phenomena characterized by strain localization due to strain softening, necessity of the progressive failure analysis for earth structures such as the soil foundation etc.. Simultaneously it is pointed out that the unsafe results are to be obtained as the limit bearing capacity of strain softening soil foundation is analyzed by traditional theories of limit equilibrium and limit analysis.Key words: Cosserat continuum; finite element method; strain softening; strain localization; progressive failure analysis; limit bearing capacity1 引 言超固结黏土和密实砂的三轴剪切等实验室试验结果,以及对现场土工结构物如边坡、路堤与地基的滑动破坏所观察到的现象表明,土体会出现剪胀以及在峰值之后会出现应变软化行为。

条形浅基础极限承载力

条形浅基础极限承载力

例题:通过分析条形浅基础上部受荷载区的变形,从而解出条形基础的极限承载力。

具体模型为:有一基础底部完全粗糙的浅基础,宽度为3m ,土层厚度为6m ,其下为坚硬的岩土,土层水平无限远。

本例中将无限远场用无限元模拟,与有限元交接处距离中心线10m ,土体模型采用摩尔—库伦模型进行模拟,使条形基础下面在一天内产生10mm 的沉降,从而得出该条件基础下基底的极限承载力。

具体参数为:弹性模量E=207MPa ,泊松比为v=0.3,凝聚力c=70kPa ,摩擦角20o
=φ。

(做法中不考虑土体的自重问题和剪胀问题)
例题模型示意图
计算结果:
1.地基应力分布云图:(下图中A 点为后面的应力应变图的取点位置)
2.地基位移云图:
3.等效塑性应变云图:
4.A点的应力(y方向)随时间的变化图:(A点的位置见图1)
5.A点的应变(y方向)随时间的变化图:
从上图中的应变曲线中可以看出,此条形基础的极限承载力约为460kpa。

潜在滑移线原理求解浅基的极限承载力

潜在滑移线原理求解浅基的极限承载力

潜 在 滑 移 线原 理 求解 浅 基 的极 限承 载 力
李 立 桁
摘 要: 采用非 线性有 限元方 法, 对长条形浅基础进行二维分析 , 到应力应变场, 得 再按潜在 滑移线理论 绘 出相应的潜在 滑移线 , 依据潜在滑移 线理论 , 确定地基的承载力 系数 , 可为相关工作和理论 研究提供借鉴。 关键词 : 潜在滑 移线, 极限承载力 , 浅基 础
荷载 P/P ka 17 5 27 1 27 4 27 7 37 0 37 3
界水 平位 移限制 , 底边竖直位 移限制 。设定该 地基土 的天然重度
y: 1 0 k m3 8. N/






/ ∽
内摩 擦 角 :2 。粘 聚 力 c 0 k a ? 比 0, :1 P ,白松
口 ., :0 3地基 的弹性 模 量 E:1 . a 6 8SP 。钢 筋混 凝 土基础假 设
维普资讯
第 3 3卷 第 1 6期
2007年 6月
李 立桁 : 潜在滑移线原理求解浅基 的极 限承载力
・9 ・ 7
r =
s 2 ia n

() 2
本算 例中地基 模 型土 质 为粘 土 , 假定 地 基 在长 期重 力作 用 下, 沉降 已经达 到稳 定状 态 , 其边界条件如 图 2所示 , 型左右边 模
中 图分 类 号 : U4 1 1 T 7 . 文 献标 识 码 : A
由于地基 承载力对建筑物 的重要 性 , 内外学者 对此进行 了 潜在 滑移线 。依 据潜在 滑移线 理论 , 国 确定 地基 的承载力 系数 , 可 大量 的研 究 , 得 了很 多 的研 究成果 。从 目前 的研 究来看 , 论 为相关工作和理论研究所借 鉴。 取 理

桩基承载能力的有限元分析

桩基承载能力的有限元分析

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基于有限元的浅基础地基极限承载力分析

基于有限元的浅基础地基极限承载力分析

基于有限元的浅基础地基极限承载力分析地基承载力是土木工程中研究的基础性问题,同时也是难点问题,它与土工结构的稳定性密切相关,准确分析和计算地基承载力对于土木工程的设计和施工具有重要的参考和指导作用。

本文以下限有限元法为理论基础,通过构建有限元模型,对地基由初始的线弹性状态向塑性流动极限破坏状态的转变过程进行了模拟,对竖直荷载下浅地基极限承载力以及刚度、粗糙度等对地基极限承载力的影响进行了分析。

标签:条形地基;有限元法;极限承载力;分析为了科学地进行选址设计,保证工程基础的稳固性和建筑的安全性,岩土工程施工前必须要进行相应的地基承载力研究,并提供承载力安全系数,以保证地基设计承载力和建筑物变形不超过地基允诺承载力。

以往常用的极限承载力公式是Terzaghi基于极限平衡法,由于该方法未充分考虑各种可变因素的影响,因而在使用中存在很大的局限性,安全余量也不明显。

而采用基性力学下限原理的有限元法与之相比则更具严密性,下限结果有明确的安全系数,在基于安全设计理念下的现代岩土工程施工中得到广泛应用。

1 有限元法基本原理和计算模型的构建1.1 基本原理土木工程施工中,地基岩土的破坏往往是一个渐进式的过程,其中涉及到很多复杂的变量,而传统的各种修正计算公式则是将边界条件、材料均匀性、承载条件等都视为理想状态下的定量值,因此的地基极限承载力分析时存在很大的局限性。

有限元法则将这些影响因素视为可变量,通过建立满足条件的静力许可场和数学计算模型,将复杂的地基极限承载力问题归结为一个非线性的数学规划问题,使地基在竖直作用力下由初始線性状态到塑性流动极限破坏的动态化过程得到具体反映。

有限元法充分考虑了地基的不均匀性、非线性和各项异性等特征,引入桩与土的应力变化情况,还可反映桩与土之间的滑移情况,因此有限元法是分析地基极限承载力及其影响因素的重要方法。

1.2 模型构建地基极限承载力实质就是地基的强度问题,与所选用的屈服准则密切相关,这也为通过理想弹性模型得到较为精确的解答提供了可能。

浅基础设计的基本原理

浅基础设计的基本原理

04 浅基础设计的优化建议Biblioteka 优化设计方案方案选择
根据工程地质条件、荷载 要求等因素,选择合适的 浅基础类型,如扩展基础、 桩基等。
参数优化
对基础埋深、宽度、垫层 厚度等参数进行优化设计, 以减小沉降、提高承载力。
结构分析
运用有限元等数值分析方 法,对基础进行详细的结 构分析,确保满足承载力 和稳定性要求。
信息化管理
信息化管理是指利用信息技术对设计过程进行全面管理, 实现信息的实时共享和协同工作。通过信息化管理,可以 提高工作效率、加强团队之间的沟通与协作,并实现更加 精细化的项目管理。
信息化管理主要涉及项目管理软件、协同设计工具等应用 ,通过这些工具可以实现项目进度、资源等方面的实时监 控和管理。
弹性力学原理
研究结构在弹性变形下的力学行为, 包括应力和应变的关系,是浅基础 设计的重要分析方法。
浅基础设计的地质勘察
01
02
03
地质构造勘察
了解地质构造、地层分布、 岩土性质等,为浅基础设 计提供地质基础资料。
地质灾害勘察
了解地质灾害隐患,如滑 坡、泥石流等,为浅基础 设计提供安全保障。
地下水勘察
浅基础设计的应用范围
浅基础设计广泛应用于地质条件良好 、地下水位较低的地区。
在城市和乡村地区,由于浅层土质较 为均匀,且施工方便,浅基础设计成 为常见的选择。
浅基础设计与深基础设计的比较
浅基础设计相对简单,成本较 低,施工周期短。
深基础设计适用于地质条件 复杂、地下水位较高或荷载 较大的情况,需要采用特殊
03 浅基础设计的实践应用
浅基础设计在桥梁工程中的应用
桥梁桥墩基础
浅基础设计常用于桥梁桥墩基础, 如扩大基础、桩基等,以满足桥 梁的承载力和稳定性要求。

有限元分析法在基坑加固处理中的应用

有限元分析法在基坑加固处理中的应用
表 1
土 类 名称 粘土

不可避免 出现新建工程与原有建筑相距较近 ,有 的近乎贴建 的 情况 , 因此 , 在基础施工前进行基 坑加 固处理是必不可少 的。下
面 就 有 限 元 分 析 法 在 土钉 支护 加 固工 程 中应 用 问题 进 行 探 讨 。
tk a (P ) l0 1O 3—8 9-1O 0 5
是一个空问 问题 ,但在 同一水平上相邻两根土钉的受力和变形 是基本相同的, 因此 可以假定它是一个平面应变 问题 。
最 主 要 的 。 钉 沿 全 长 与 土 体接 触 , 土 体 产 生微 小位 移 时土 钉 土 当
及 防止开挖面 的位移和 边坡 向开挖面坍塌 的结 果是合理 的, 并 且这种方法对探索土钉支护 的复杂受力机理也有实际意义。 某实 际深基坑工程 要求支护土体 墙高 8 m,使用水平 间距 1 m 的 5排土钉进行支护 , 向间距 1 m。第 1 . 2 竖 . 5 排土钉距墙顶
l 第 5 土钉距开挖面 l m, 排 m。土钉 及 土 体 的 物 理 力学 参 数 见 表
2 。边界条件如 图 1 所示 , 右边 界和下边界 由于土体的实际抵抗 转动 自由度的能力较弱 , 简化为铰支 , 左边界是对称 边界 , 按对
称结构的原理简化为横 向支杆 。严格来讲土钉支 护体系的分析
() 2 投资省 。据 统计资料 , 开挖深度在 1m 以 内的基坑 , 0 土 钉支 护比其它支护形式节约投资 3 %。 0
() 场 地 周 围相 邻 建 筑 影 响 小 。 3对 由于 土 钉 施 工 采 用 小 台 阶
4 土钉支护体 系
土 钉 支 护技 术 以其 经 济 、 速 的 特 点 , 基 坑 支 护 中应 用 越 快 在

基于有限元分析的地基处理方法研究与应用

基于有限元分析的地基处理方法研究与应用

基于有限元分析的地基处理方法研究与应用地基处理是土木工程领域中非常重要的环节之一,它涉及到基础的稳定性和土壤的工程性质等问题。

在工程实践中,为了确定合适的地基处理方法,有限元分析技术被广泛应用。

本文将探讨基于有限元分析的地基处理方法的研究与应用。

一、有限元分析简介有限元分析是一种数值计算方法,它通过将复杂的物理问题离散为连续或离散的有限元素,利用数值计算方法对每个元素进行处理,最终得到整体的解析结果。

有限元分析能够模拟和预测复杂结构和材料的变形、应力分布及其他工程特性,因此被广泛应用于土木工程中的各个领域。

二、地基处理方法1. 加筋地基处理加筋地基处理是一种常见的方法,在有限元分析中有着广泛的应用。

该方法通过在土壤中插入钢筋、纤维等材料,增加土体的强度和刚度,提高地基的承载力和稳定性。

有限元分析可以帮助工程师确定加筋地基的最佳布局和参数。

2. 地基加固地基加固是通过添加填充材料、注浆、振捣等手段,改变地基土壤的工程性质,提高地基的稳定性。

在有限元分析中,可以模拟地基加固前后的应力分布和变形情况,评估加固效果,并优化加固方案。

3. 地基改良地基改良是通过物理、化学或生物手段改变土壤结构和性质,改善地基的工程性质。

常见的地基改良方法包括土壤密实、土体固化、土体稳定等。

有限元分析可以辅助确定地基改良方案的有效性和适用性。

三、有限元分析在地基处理中的应用1. 地基承载力评估有限元分析能够详细地模拟地基土壤的应力分布和变形情况,从而评估地基的承载力。

通过改变地基处理的方法和参数,可以找到最佳的地基处理方案,确保工程的安全性和稳定性。

2. 地基沉降预测有限元分析可以用于地基沉降的预测和评估。

通过模拟不同地基处理方法对土壤的影响,可以预测地基的沉降量,并根据要求选择合适的地基处理方案。

3. 地基侧向位移分析在特定地质条件下,地基土壤可能会出现侧向位移的情况。

有限元分析可以模拟不同地基处理方法对侧向位移的影响,并帮助确定最佳的地基处理方案,防止工程的侧向位移问题。

有限元极限分析法在地基基础工程中的应用(上海华东院

有限元极限分析法在地基基础工程中的应用(上海华东院

有限元极限分析法在地基基础工程中的应用(上海华东院有限元极限分析法在地基基础工程中的应用郑颖人董天文重庆市地质灾害防治工程技术研究中心中国人民解放军后勤工程学院教授岩土工程两种安全系数定义强度储备安全系数抗滑力 Fs = 下滑力超载安全系数极限荷载 Fs = 实际荷载传统极限平衡法有限元极限分析法的含义应用弹塑性有限元法进行岩土工程的极限分析,具有有限元法适应性广,又具极限分析算安全系数优点。

两种有限元极限分析法有限元强度折减法不断降低岩土C、? 值,直到破坏。

1 c′ = c Ftrial1 φ ′ = arctan( tan φ ) Ftrial有限元增量加载法(超载法)不断增加荷载,直到破坏。

一、在地基工程中的应用1 2 3 4 地基极限承载力(验证 Prandtl 解)有单个节理的岩石地基的承载力载荷板现场试验数值模拟碎石桩复合地基有限元分析二、桩基础有限元极限分析方法三、在基坑支护中的应用一、在地基工程中的应用1增量加载有限元法求地基极限承载力1.1无重土地基(验证 Prandtl 解)计算简图及有限元剖分动画采用莫尔-库伦准则和D-P准则不同D-P准则(DP1~DP5)对计算结果的影响很大,空间问题:DP4等面积圆准则平面应变: DP3—关联准则 DP5—非关联准则非关联流动法则下极限承载力Φ(° ) DP1 DP2 DP3 DP40 6.023 6.023 5.219 5.4815 8.228 7.629 6.580 7.05110 11.826 9.743 8.413 9.16515 18.216 12.540 10.800 12.29020 29.611 16.269 14.132 16.96725 49.720 20.619 18.778 23.888DP5 5.219 Prandtl 5.142(DP1- P)/P (DP2- P)/P (DP3- P)/P (DP4- P)/P6.589 6.4890.2680 0.1757 0.0140 0.08668.496 8.3450.4171 0.1675 0.0081 0.098311.004 15.021 20.169 10.977 14.835 20.7210.6595 0.1424 -0.0161 0.1196 0.9960 0.0967 -0.0474 0.14371.3995 -0.0049 -0.0918 0.15280.1713 0.1713 0.0150 0.0659DP5/P 0.0150 0.0154 0.0181 0.0025 0.0125 -0.0266地基滑动面验证(与Prandtl有限元计算滑面解比较)极限状态时地基附近的破坏滑动面及位移矢量图Prandtl 破坏机构图B0 EπO被动区过渡区π _φ4+ 2φd142D主动区Ad2C验算d1、d2、hPrandtl 破坏机构有关参数d1 d2 h0.50 0.71 1.000.55 0.79 1.250.60 0.89 1.570.65 1.01 1.990.71 1.16 2.530.79 1.35 3.270.87 1.59 4.29有限元计算的有关参数(DP3) Φ(°*************d1 d2 h0.49 0.70 0.980.53 0.80 1.250.60 0.90 1.500.65 1.05 1.920.70 0.75 0.89 1.19 2.51 1.35 1.62 3.15 4.201.2 考虑土重的地基极限承载力求解N γ 有限元计算结果及与经验公式的比较Φ (°)N γ (汉森、太沙基) N γ (魏锡克) N γ (梅耶霍夫) N(γ FEM)5 10 15 200.0894 0.4670 1.4185 3.53740.4493 1.2242 2.6479 5.38630.0697 0.3669 1.1290 2.87090.631 1.665 3.674 6.35太沙基公式偏保守2 求含单个节理的岩石地基的承载力2.1考虑节理倾角影响地基岩块参数为: c1 = 1.0MPa, ?1 = 40 oo c = 0 . 1 MPa, ? = 10 节理基本参数为: 2 。

地下水对地基承载力和浅基础沉降的影响

地下水对地基承载力和浅基础沉降的影响

地下水对地基承载力和浅基础沉降的影响高会贤;史萍【摘要】采用OptumG2有限元软件,分析不同水位埋深对地基承载力和浅基础沉降的影响.研究发现,随着水位的降低,黏聚力和内摩擦角愈大,地基极限承载力愈大,基础沉降愈小.水位埋深较小时黏聚力和内摩擦角对地基承载力和基础沉降的影响较大,随着水位埋深的增大,影响逐渐减小;对于同一水位埋深,黏聚力和内摩擦角愈大,其对地基承载力和基础沉降的影响愈小;相对于内摩擦角而言,黏聚力对地基承载力和基础沉降的影响大.【期刊名称】《山东理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(031)006【总页数】4页(P22-25)【关键词】黏聚力;内摩擦角;承载力;沉降;有限元法【作者】高会贤;史萍【作者单位】山东理工大学建筑工程学院,山东淄博255049;山东理工大学建筑工程学院,山东淄博255049;山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学土木工程与建筑学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TU443近年来,伴随我国大规模的基础设施建设,地基强度问题引发的工程事故呈上升趋势.国内外学者已经对承载力理论公式和地基承载力确定方法等方面进行了探索[1],分析了土体基本特性[2-6]、基础形式和尺寸[7-8]、埋深[9]等对地基承载力的影响,而现行规范对地基承载力的计算过程没有考虑地下水位变化的影响.实际在我国北方地区,地下水被大量开采,区域地下水位逐年下降,地下水位变化导致地基承载力不足或基础沉降过大等问题引起的工程事故屡见不鲜,因此分析水文地质条件变化对建筑物地基承载力的影响至关重要.本文拟应用数值分析方法分析不同水位工况下不同抗剪强度指标对地基承载力和浅基础沉降的影响.对于求解复杂岩土工程问题,有限元方法是强有力的工具.OptumG2是一款集极限分析和有限元分析于一身的岩土分析软件,由世界上首屈一指的有限元分析研究机构OptumCE开发.此软件具有高效的图形交互界面,可以创建各种复杂的有限元模型,为每种实体材料指定相应的排水条件,采用极限分析法计算岩土体破坏时极限荷载的严格上限值和下限值,采用弹塑性法分析正常使用状态和施工阶段状态的各种特性.1910年,Mohr提出一个假设:当材料某个平面上的剪应力τn达到某个极限值时,材料发生屈服.这也是一种剪应力屈服条件,但是与Tresca屈服条件不同,Mohr假设的这个极限值不是一个常数值,而是与该平面上的正应力σn有关,它可以表示为τn=f(c,φ,σn).上式中,C是土的黏聚力,φ是土的内摩擦角,这个函数关系式可以通过实验确定.一般情况下,材料的内摩擦角随着静水压力的增加而逐渐减小,因而假定函数对应的曲线在σn-τn平面上呈双曲线或抛物线或摆线。

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关于浅基础地基承载力的有限元分析
摘要:本文运用有限元数值分析方法将地基的沉降及承载力分析结合起来。

根据极限平衡理论,沿方形浅基础表面的对角线切出四分之一进行分析,在考虑自重、黏聚力和过载的同时,又考虑切割体侧面受到侧向土压力的影响,采用整体分析法,可求得各级荷载下地基的非线性沉降变形、地基土体塑性区的开展情况和地基的极限承载力,能反映竖向荷载作用下浅基础地基的实际工作机理。

关键词:地基承载力;有限元数值分析法;浅基础
1概述
Abaqus是一套功能强大的工程有限元分析软件,作为通用的模拟计算工具,ABAQU能解决结构(应力/位移)的许多问题。

本文以工程实例形象的描述了地基承载力理论分析过程和与实际工程中的偏差,运用有限元的方法对地基进行了分析,用ABAQUS得出了地基变形图和应力应变图。

通过数值方法即有限元一无限元藕合的方法的运用,结合土的非线性、弹塑性本构模型对浅基础地基进行三维分析,把浅基础地基的强度及沉降变形发展联系在一起来研究,从而得到考虑土体非线性、弹塑性的地基沉降曲线以及基底土体塑性区的渐进性开展情况,并据此来获得合理的地基承载力值。

2 ABAQUS有限元分析
2.1 模型介绍及参数设置
方形浅基础边长,土体重度。

计算影响深度取5m,宽度取4m,基础计算边长取0.5m。

土体采用莫尔一库仑(Mohr-Coufomb)准则模拟。

二次分析时,取一高0.2m,底面边长0.5m的正方形作为方形基础,不计其重度,直接在基础顶面施加均布竖向荷载。

基础为混凝土或钢筋混凝土结构,刚度相对土体刚度无限大,故采用弹性材料模拟本文取十组土样,各组土样及基础的计算参数取值见下表1-1:
表1-1土样及地基的计算参数
土样编号密度/kg/m&sup3; 压缩模量/MPa 泊松比/
粘聚力/KPa 内摩擦角
1 1900 25 0.35 35 20
2 1950 28 0.
3 30 16
3 1920 32 0.32 31 18
4 1780 27 0.33 32 20
5 1850 38 0.25 33 22
6 1800 32 0.28 34 24
7 1820 25 0.26 28 26
8 1750 35 0.36 25 21
9 2000 18 0.34 27 19
10 1980 24 0.32 29.4 23
基础2500 30000 0.2
2.2 约束设置
本文的方形浅基础地基模型只取三个自由度,在ABAQUSE Edit Boundary Condition中选择Displacement/Rotation后,其中:CSYS:用于选择坐标系,
默认为整个坐标系(Global);Method:用于选择施加边界条件的方式。

对于施加边界条件的分析步,只有当两种方式都有效时,才可以选择指定自由度设置(Specify Constraints)或者固定指定自由度(Fixed at Current Position);Distribution:用于选择边界条件的分布方式;U1、U2、U3用于指定三个方向的位移边界条件,UR1、UR2、UR3用于指定三个方向的旋转边界条件(指定转角值为弧度)。

以上所有设置位移约束可以选择一个或者多个自由度,本模型选择三个自由度。

2.3 模型-结构分析
模型如图1-1所示:
图1-1模型示意图图1-2 Mises应力分布图
图1-3Tresca应力分布图图1-4最大主应力
分析以上图可知,基础右侧面的X向位移云图和左侧面的Y向位移云图图形完全相同,由此证明了方形浅基础的地基在水平位移上具有对称性,也验证了
对方形浅基础地基取四分之一进行计算分析的正确性。

最大水平位移为11.4mm,出现在离基底不远处,然后依次向外呈泡状扩散,逐渐减小;在泡状体外围水平位移达到最小值0。

分析土样一破坏时的塑性应变图可知,在浅基础右侧不远处,出现了最大塑性应变,在其下方和左侧均出现塑性应变。

地基上体最后将沿着塑性应变的大应变方向即图中长箭头方向滑动而破坏。

结合图分析得知,在段,基础随荷载成比例下沉降,说明整个地基尚处在弹性变形阶段。

当基底压力超过330KPa时,基础竖向位移已不是线性增加,而是以越来越大的梯度下沉,基底以下的土已出现剪切破坏区,阶段称为塑性变形阶段。

当荷载达到600KPa后,荷载沉降曲线梯度将不随荷载增加而有增加,预计将保持一个常数。

因此,600KPa是此土样地基土的极限承载力。

3算例说明
本算例地基土粉土,该粉土的重度,抗剪强度指标、,压缩性指标。

作用在其上的浅基础为一方形钢筋混凝土平板。

平板尺寸为。

在浅基础上施加均布荷载,由零开始逐级加大,每级荷载为。

3.1 用本文程序计算分析
由于荷载结构均为对称结构,因此仅取基础和地基土范围进行计算。

网格的划分共有1042个单元,其中方形浅基础、近域土体、远域土体分别由18、768、256个单元体组成。

节点总数1363个。

对浅基础和远域土体,不考虑其非线性性质,采用纯弹性理论进行分析。

取钢筋混凝土浅基础的弹性模量为,泊松比为0.16。

地基粉土的弹性模量为17.6MPa,泊松比为0.4。

采用本文程序分别计算了地基土体采用五种本构模型模拟时该方形浅基础基底中心点的浅基础基底中心点的沉降曲线计算结果沉降曲线。

图5-14为算例,由图可见:
图1-5浅基础基底中心点的沉降曲线(均质地基情况)
(1)阶段,地基沉降随载荷增加所呈的非线性特征并不明显,表明地基尚处于弹性工作状态。

(2)阶段,地基沉降则随载荷增加呈现出非线性增加趋势。

(3)在阶段,对非线性D-C和K-G模型,未出现明显转折点,这是由于非线性本构模型不能模拟土体屈服塑性变形所致。

但对Y-Z、M-C和D-P模型,则出现比较明显的转折点,表明地基进入塑性工作阶段,载荷达到地基极限承载力。

5 结果对比分析
通过对竖向荷载作用下矩形形浅基础的六种层状地基的有限元计算分析,得到以下结论:
(1)层状地基的塑性区开展情况与均质地基情况有很大的差别。

且不同层状地基组成下,其强度及变形特性相差也很大。

(2)表明软弱下卧层上的持力层对地基的承载力有一定的提高作用。

同时,在相同的荷载作用下,若软弱下卧层上的持力层强度较大,则这种情况下的层状地基沉降较软弱下卧层位于地下第一层的沉降要小。

(3)对软弱下卧层较浅的层状地基,随着地表持力层强度的提高,层状地基的承载力也有所提高。

(4)对软弱下卧层较深的层状地基,其承载力较土性相同的软弱下卧层埋藏较浅的层状地基情况又有提高。

(5)对软弱下卧层较深且持力层强度较大的层状地基,其承载力较土性相同的软弱下卧层埋藏较浅的层状地基情况提高很大,但在地基剪切破坏前,其沉降变形亦很大,其中软弱下卧层的变形占很大部分。

这种情况下,规范法的承载力设计值计算结果要偏小。

(6)当软弱下卧层埋藏较浅时,地基持力层临塑荷载会有所降低。

(7)对于中心竖向荷载作用下的矩形浅基础,随着荷载的增大,其基底短对称轴下的塑性区较长对称轴下的塑性区要先贯通,即这种情况下矩形基础失稳时会沿基础短边方向倾覆。

参考文献
1.建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)及条文说明,中国建筑工业出版社,1989
2 建筑地基基础设计规范(GB.50007—2002).北京:中国建筑工业出版社,2002
3.李广信.高等土力学.北京:清华大学出版社,2002
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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