基于p-y曲线法的高桩码头全结构段和单排架模型对比研究

以某钢筋混凝土高桩梁板结构为例,基于p-y曲线法,采用ANSYS建立了全结构段和单排架模型。施加相应荷载组合,对两种模型的桩基内力进行了对比。通过调整单排架中船舶撞击力在排架中的分配系数,对比单排架的桩基和横梁内力与全结构段的误差。所得结果说明,规范中规定的横向水平力在排架中的分项系数不适用于三维有限元梁板结构。结论对高桩码头内力计算有参考价值。     

离岸深水全直桩码头的地震损伤分析

全直桩码头作为离岸深水海域广泛应用的一种高桩码头结构形式,其抗震性能和地震损伤破坏机理尚未被掌握。采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和地震动水压力作用,应用纤维单元模型进行全直桩码头结构的地震损伤分析,并定义了基桩构件损伤准则和结构整体损伤准则。对一榀全直桩码头进行了强震作用下的损伤分析,结果表明全直桩码头结构在不同土层间和土与水间的交界处以及基桩顶部位置的基桩损伤较大,达到严重损伤程度;随着土层剪切波速的减小,结构的地震损伤指数明显增大,并且改变土层剪切波速会明显影响基桩的损伤分布模式;当剪切波速为100 m/s时,水深变化对码头地震损伤影响基本可以忽略;当剪切波速为400 m/s时,随着水深增加,结构地震损伤指数明显增大。     

地震作用下起重机对高桩码头的动力响应影响

目前,针对高桩码头响应的研究大多数未考虑上部起重机结构,或将起重机结构简化为集中质量,针对起重机-码头结构相互作用缺乏精细化模拟。基于开源有限元数值计算平台OpenSees,建立起重机-码头三维有限元模型。结合起重机固有振动特性,对有/无起重机的高桩码头动力响应进行对比分析,研究了地震作用下起重机对码头结构响应的影响。研究结果表明:起重机模态分析显示起重机的动力行为主要表现为腿部与门架结构以及前后大梁的摆动;起重机的存在改变了下部码头结构的内力分布和内力最大值出现的位置,这将改变码头结构的破坏模式;起重机对桩剪力和弯矩最大值的影响与地震时刻相关。研究成果对起重机-码头结构相互作用体系地震反应与抗震技术研究具有重要理论意义与应用价值,可为类似体系数值模拟提供借鉴与参考。     

考虑附加抗力影响的单桩水平受力分析方法

单桩基础受水平荷载作用时,桩身截面转动引起的竖向摩阻力形成土对桩的附加抗力矩,同时桩端土对桩也有一定的附加抗力效应。为了研究桩身和桩端附加抗力对单桩水平承载特性的影响,该文基于API规范推荐的砂土摩阻力模型,结合桩身径向土压力引起的极限摩阻力增强效应,推导出砂土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解;采用API规范推荐的黏性土摩阻力模型,推导出黏性土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解。基于双曲线桩端竖向应力-位移模型,在考虑桩端桩-土界面脱开效应的基础上,得到了桩端抗力矩的离散数值解和简化公式解,桩端水平剪力的离散数值解;进而提出基于Winkler地基梁模型的有限元计算方法,并编制了程序。通过对比试验数据,初步验证了该文方法的正确性,进行了水平承载力的参数分析,结果表明:随着长径比的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比逐渐减小;而随着桩直径的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比并未显著变化。     

高桩码头整体安全度定量分级方法

高桩码头是我国广泛采用的重要结构形式之一,其构件多、结构复杂,容易出现损伤或破坏,因此其安全性一直受到普遍关注。该文在查阅和整理了国内外关于可靠性评价的一系列标准、规范以及研究人员对结构可靠度安全等级划分等工作成果的基础上,用结构整体极限承载力表征体系的抗力,计算结构的可靠指标;依据关于结构安全分级标准的相关规范,反推得到相应的结构目标可靠指标,从而建立了基于整体可靠指标的高桩码头安全度定量分级方法。此外,按照不同可变荷载组合对该分级标准进行了讨论,并得出了一些基本规律。以某高桩码头为例,采用该文提出的高桩码头整体安全度定量分析与分级方法,对该结构破损后的安全度进行评估,结果与工程实践结论相一致。     

广义结构刚度在高桩码头构件重要性评价中的应用

本文回顾了理论和工程中较为常见的构件重要性评价方法,其中广义结构刚度法物理含义明确,计算较为简便,尤其适合于高桩码头结构,值得在工程设计及结构评估中推广应用。采用此方法对高桩码头结构在水平荷载作用下的构件重要性进行了分析,得出了一些有意义的结论。     

基桩承载力动态测试的最小击振能量研究

经长期对桩的承载力的现场测试研究发现，动力打桩公式在测试贯入度时无法考虑土体对桩的影响，而“低应变”法的击振能量太小，同时要计算“参振系统”的参振土体的质量，特别是，该计算方法又没有足够的理论依据。另一方面，“高应变”法对一般单桩的击振能量：赶大导致桩士系统进入较大的塑性破坏。因此，采用一维单自由度模式分析系统最小击振力，利用一维杆件振动模式导出桩土系统的0阶与1阶振动频率（准静态），得出桩顶振动位移与桩土系统最小击振力的函数关系，能够克服“低应变”法和“高应变”法存在的缺陷。实践检验表明，所提出的测试方法能较好地解决桩基础承载力测试的工程应用问题。     

考虑膨胀土地基膨胀率和刚度沿深度变化的桩-土共同作用解析解

膨胀土地基中,土的膨胀率和刚度沿深度变化明显:较深位置的膨胀土应力水平较高,一方面遇水的膨胀率较小,另一方面土的刚度较大。该文基于桩-土相互作用机理,利用荷载传递法推导了考虑膨胀土沿深度膨胀率减小、刚度增加的单桩理论求解方程,并得到了级数形式的解析解。理论解与现场和模型试验数据符合较好,尤其是轴力沿桩身发展的模式。之后该文在膨胀土层的平均膨胀率和平均模量不变的前提下,分析了不同膨胀位移分布模式和刚度分布模式对桩受力和变形的影响,发现若按传统的土沿深度膨胀率和刚度为常值计算,将过高地估计单桩的轴力和位移。利用此解析解还讨论了膨胀土中桩的临界压重。     

桩-土水平弹簧系数对桥梁地震反应影响的参数分析EI北大核心CSCD

集中参数法是目前土木工程抗震计算中考虑桩土地震相互作用的实用方法。从有限元方法的角度来看,集中参数方法将地层半无限空间模型化为一个无几何尺度的抽象的力学单元,这里称其为宏单元,其计算模型的选用和参数确定直接影响计算结果的精度。针对不同的地震动输入和工程中各种常见的土层,基于考虑土体非线性的Boulanger宏单元,m法和Mindlin解等三种桩—土水平弹簧模型,进行了详尽的参数分析工作,旨在说明对桥梁地震反应影响很大的桩-土水平弹簧系数的取值问题。     

不同桩头约束下水平受荷单桩简化计算方法

桩头转动约束对水平加载单桩的响应有显著影响。转动刚度K和桩头约束度λ是常用的桩头转动约束表征量。该文采用p-y曲线法分析了砂土中水平受荷竖直弹性长桩响应随K和λ的变化规律,提出了桩头位移和土面下桩身最大弯矩随λ变化的经验公式。基于上述经验公式和特征荷载的归一化表达式,提出了给定K或λ情况下计算桩头位、桩头弯矩、土面下桩身最大弯矩及其埋深位置的整套简化计算方法。该简化方法实现了考虑桩头转动约束单桩非线性响应的手工计算。该方法与p-y曲线法对比验证了该方法的准确性。     

基于残余力向量的高桩码头基桩损伤诊断研究

对于有上部结构的髙桩码头基桩损伤诊断研究,目前国内外还没有提出一种实用可行的诊断方法。根据振动微分方程,推导出残余力向量的表达式,定义残余力向量绝对值作为损伤诊断指标。以一高桩码头排架为研究对象,在多种工况下,基于残余力向量法,模拟诊断排架基桩的损伤。数值模拟结果表明：以残余力向量绝对值作为诊断指标,对损伤较为敏感,只需结构的低阶模态,就可以准确快速地识别出结构的损伤,为髙桩码头基桩损伤诊断提供了一种新的思路。     

汽轮发电机转子磁拉力对弯曲振动的影响

探讨了采用预应力法求解发电机转子磁拉力与弯曲振动问题的可行性，导出了有关的计算公式。采用强应力法在ANSYS平台上进行了计算，自编有限元程序对结果作了验证。     

刚性挡土墙粘性填土被动土压力简化计算

利用水平条分法计算刚性挡土墙粘性填土的被动土压力，得到了刚性挡土墙粘性填土时被动土压力的非线性分布表达式且计算模型满足切应力互等定理。根据摩尔-库仑准则得到侧压力系数的计算公式，并且得到了被动土压力合力的简便公式。通过两种计算模型讨论了土条带间切应力增量对被动土压力影响。将计算结果与现有经典理论进行对比分析，结果表明:当挡土墙墙背光滑且无均布荷载时该文计算公式退化为Rankine公式，当填土为无粘性土时，该文方法所得结果与考虑土拱效应的经典文献结论趋于一致，并且与现有的试验结论保持一致。     

Application of an optimal look-up table to sensor data processing

This paper presents a new method for calculating a look-up table to evaluate the measurand when a sensor pair is considered. A least mean squares technique has been used to calculate look-up table entries directly from sparse calibration data. The algorithm has been implemented by using the eight-bit MC68HC11 microcontroller; it reduces to a half the maximum value of the approximation error referred to the full scale if compared with the classical methods. A resistive network with end point linearity referred to the full scale of 15% has been used to emulate a sensor pair and the two input signals have been sampled with an 8-bit A/D converter     

Digital spectra of nonuniformly sampled signals. II. Digitallook-up tunable sinusoidal oscillators

For Part I see ibid., vol.37, no.2, June 1988. The author presents theories and applications of a digital spectrum analysis technique for a class of nonuniformly sampled signals. The structure of the harmonic components present in a digitally synthesized sine wave is analyzed using a table look-up method. The digital table look-up method offers several desirable features, such as high-frequency stability and precision control of both the frequency and the phase of the generated sine wave. However, undesirable spurious harmonic components are generated when one tries to tune to different frequencies by manipulating the memory-addressing mechanism rather than loading a new waveform sample into the waveform memory, which is generally time-consuming and sometimes infeasible. The frequencies, amplitudes, and phrases of all the spurious harmonic components are derived in closed form     

A novel synchronous permanent magnet planar motor and its model for control applications

A novel synchronous permanent magnet planar motor (SPMPM) with iron core is proposed. It has higher continuous force compared to the coreless SPMPM. In the novel SPMPM, two sets of windings for generating x-direction thrust and y-direction thrust are perpendicularly fixed in the x-direction slots and y-direction slots of a mover core, respectively. For control system development applications, an electromagnetic model is derived and the analytical method for calculating the model parameters is also reported. The model describes an important characteristic of the novel SPMPM that the x-direction thrust and y-direction thrust are independent of each other. To verify the model and the parameter calculation method, the finite element method (FEM) is used for calculating the phase inductances and electromagnetic forces of an example SPMPM. The results from FEM are in good agreement with the results from the analytical equations. It demonstrates the feasibility and credibility of the proposed model and parameter calculation method to a certain extent.     

动载荷作用下壳体的结构声强分析

结构声强矢量图直观地给出了壳体表面各点能量传输的分布特性。首先推导了壳体局部坐标下的结构声强计算公式,应用坐标转换得到了结构声强的全局坐标表达式,用有限元计算了筒体和板壳组合结构的结构声强,并绘制出了矢量图。结果表明用有限元法对各种壳体的结构声强进行分析是十分有效的。     

大范围运动柔性梁动力学分析

针对有偏心、考虑剪切的变截面大范围运动柔性梁，使用有限元方法离散柔性梁，结合非线性变形场得到耦合形函数；在此基础上得到动力学方程，仿真算例验证了有限元离散的有效性和耦合形函数的正确性。     

偏心卸料下大直径浅圆仓侧压力计算

为了研究偏心卸料下浅圆仓侧压力的计算方法,该文基于Coulomb土压力理论,结合《钢筋混凝土筒仓设计规范》(GB50077-2003)中附录C关于满仓时浅圆仓的侧压力计算方法,给出并分析了可能出现的5种工况,针对各工况下的计算公式进行详细的推导。考虑偏心卸料下筒仓仓壁的侧压力沿环向分布的不均匀性,提出了侧压力环向分布的力学模型。最后结合两个计算实例,将公式计算结果与有限元结果进行了对比,分析了偏心卸料对筒仓内力的不利影响。理论解与有限元结果吻合较好,检验了该文所推公式的正确性;偏心卸料下筒仓仓壁的水平弯矩较满载下更为不利,而环向轴力也有可能出现比满载下更不利的结果,结果验证了筒仓设计考虑偏心卸料作用的必要性。所提计算方法可供相关实际工程参考。     

Fringe Formation in Multiple-exposure Holographic Interferometry

The multiple-exposure method in holographic interferometry is analysed on the basis of the general theory of fringe formation. The formula for determining the localization position is derived. Effects of the aperture of the observing optical system on the visibility and fringe shape are found to differ somewhat from the double-exposure case. The general results of the analysis of multiple exposure are applied to in-plane rotation of a disc and supported by its experiments. As a practical application, flow velocity distribution is visualized and some merits of such an application are suggested in consideration of the general properties of multiple-exposure holography.