地震作用下土钉支护边坡永久位移计算方法研究

基于拟静力稳定性分析模型,建立了地震作用下土钉支护边坡永久位移计算方法。提出了永久位移由地震作用过程中位移和震后位移两部分组成。在求解平均加速度时,将边坡考虑为弹性体对Newmark有限滑动位移法的刚性假定进行改进。采用遗传算法动态寻优实现边坡地震过程中永久位移计算。运用功能原理建立地震作用后永久位移计算模型并求解。根据土钉柔性结构特性,对土钉震后随土体滑移机理提出褶皱台阶变形来计算土钉的滑移摩阻做功。给出基于边坡永久位移控制的土钉支护结构动态设计理念及程序步骤,并用实例进行计算及数值验证,结果表明震后位移量与地震作用过程中位移的比值很大,因此震后位移不能忽略。     

土钉边坡支护结构动力计算方法研究

基于均匀土层的剪切梁理论,得到了边坡在水平地震作用下的动力响应。根据土钉本身质量很小,将土钉受到的惯性力忽略。其在压力注浆后形成“狼牙棒”与周围土体一起运动,运动受周围土体控制,其破坏取决于土钉所能承受的变形大小,而并非惯性力,因此将土钉简化为一维无质量的弹性杆,通过变形协调和虎克定律得到了土钉轴力地震响应。将提出的计算方法应用于一个工程案例,进行了地震动力分析与抗震验算。为了验证提出的计算方法的合理性,通过ADINA软件进行了对比分析,结果表明这种计算方法对土质较均匀的边坡动力抗震设计和分析是安全、可靠、合理的。这种计算方法给土钉支护结构的地震分析及抗震设计提供了理论依据。     

白鹤滩水电站左岸边坡抗震分析

该文简单介绍了边坡地震自由场输入模型,其中,拉格朗日不连续变形分析方法(LDDA)被用来模拟断层、裂隙和结构面,粘弹性边界为吸能边界以体现无限地基辐射阻尼的影响,利用该模型,对白鹤滩水电站左岸岩质边坡进行了分析计算。通过引入岩体结构面降强系数与地震作用超载系数,分别建立了这两个系数和最大残余位移以及结构面最大张开度的关系,从而得出加固后白鹤滩左岸边坡设计地震作用下强度储备安全系数约为1.18,而超载安全系数约为1.25的结论。该文提出的分析方法有别于刚体极限平衡分析,通过工程实际应用表明,边坡地震自由场输入模型为边坡动力稳定分析提供了一个有效的工具。     

地震作用下土钉支护边坡稳定性计算方法

考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑动面的破坏模式,拟静力法,建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系.在水平地震作用下,竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理,从而使地震惯性力与实际值有误差,抗滑力矩偏小,因此采用竖向条分和水平条分结合的方法对土钉支护边坡地震稳定性分析方法进行了改进.利用遗传算法对最危险滑移面的圆心进行动态搜索,并且避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点.采用面向对象程序设计语言VC++编制了程序,实现了上钉支护边坡稳定最小安全系数的自动寻优.最后结合具体工程实例进行了验算,结果表明这种计算方法对土质较均匀的黄土地区是适用的.     

基于强度系数折减有限元法的土质边坡稳定性敏感性分析

土质边坡稳定性影响因素较多,如何抓住关键因素筛选出潜在滑动且安全系数相对较低的边坡,将是提前成功治理的关键。该文基于强度系数折减有限元法,通过简化的土质边坡模型,计算得到不同边坡高度、坡率、土体重度、黏聚力、内摩擦角和地下水位等参数条件下的稳定性系数和无因次单因素分析,从而确定最敏感的参数,为筛选潜在滑动边坡提供依据。     

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。     

既有框架性能化抗震鉴定方法研究及工程应用

基于震害总结分析及大比例模型振动台试验研究,提出了以层间变形为衡量指标的既有框架结构性能水准,建立了性能水准与建筑损伤之间的联系;采用地震易损性分析方法研究了不同历史时期框架结构的易损性曲线,建立了结构易损性函数与矩阵;基于地震易损性分析结果,提出了基于概率的结构震害指数计算方法,可以对未来遭遇地震的损伤程度给出直观清晰的定性描述。最后以某展览馆为例,对展览大厅抗震加固前后的抗震性能进行了评估,验证了抗震加固的可靠性。     

渗流作用下边坡最危险圆弧滑面的优化解

分析地下水渗流对岩土边坡稳定性的影响,推导了透水边坡在地下水渗流条件下边坡稳定系数的解析表达式,采用非线性规划中的变尺度方法,求出最危险圆弧滑动面的位置。在高孔隙水压力条件下,采用简单条分法(W.Fellenius)和变尺度法首先确定最危险圆弧滑面的位置,然后,再利用严格解的Spencer方法或Morgenstern-Price方法,求最危险滑面的稳定系数。计算了某工程路堑边坡稳定系数和渗流对边坡稳定性的影响系数。     

用有限元强度折减法进行边坡稳定分析

通过对边坡非线性有限元模型进行强度折减,使边坡达到不稳定状态时,非线性有限元静力计算将不收敛,此时的折减系数就是稳定安全系数,同时可得到边坡破坏时的滑动面。传统条分法无法获得岩质边坡的滑动面与稳定安全系数。该方法开创了求岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。文章对此法的计算精度以及影响因素进行了分析。算例表明采用摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与简化Bishop法的误差为3%～8%,与Spencer法的误差为1%～4%,证实了其实用于工程的可行性。     

黏滞阻尼器在集装箱起重机上的减震研究

基于能量耗散的原理提出了一种集装箱起重机抗震方法,该方法是在门腿与横梁之间安装黏滞阻尼器以吸收和耗散输入到结构的地震波能量,提高集装箱起重机的抗震性能。通过建立集装箱起重机减震结构的等效单自由度力学模型,推导了减震结构的等效阻尼和等效刚度,并与有限元模型计算结果对比验证了等效模型的有效性和可信度,提出了基于位移和耗能比的阻尼器阻尼系数和撑杆刚度系数优化方法,得到了不同烈度地震作用下的优化阻尼系数和刚度系数,计算了集装箱起重机减震结构在不同地震载荷作用下的位移响应特性。结果表明所提出的集装箱起重机抗震方法能够有效的耗散地震能量,减小结构位移响应,其减震率达到了46.18%,该方法是行之有效的。     

摩擦摆支座在地下地铁车站结构中的减震效果研究

基于阪神地震中大开地铁车站的破坏模式与成灾机理,借鉴地面建筑结构的减隔震设计理念,提出在地铁车站中柱顶部设置摩擦摆支座形成新型减震结构体系。通过建立土-地下结构整体二维数值分析模型,运用整体动力时程分析方法对比研究了摩擦摆支座不同滑道半径和不同摩擦系数工况下减震结构与原型结构在结构变形和截面内力等动力响应的差异。结果表明:柱端设置摩擦摆支座使得结构整体抗侧刚度减小,结构的水平变形呈现小幅增大趋势。当摩擦摆支座的滑道半径越大、摩擦系数越小时,中柱变形、剪力和弯矩值较原型结构均有大幅的减小。     

对称地下结构抗震分析的边界强制反应位移法

基于土-地下结构体系拟静力推覆试验的需求,该文探讨一种模型侧边界强制施加水平位移的对称地下结构地震反应简化分析方法,即边界强制反应位移法。该文详细介绍了这一边界强制反应位移法的实施步骤及基本特点,并以1995年日本阪神地震中破坏的Daikai车站为算例,将该文方法、传统的强制反应位移法及动力时程方法计算结果进行了对比分析,结果表明:当模型宽度取值合理时,该文方法计算精度远高于传统的强制反应位移法,结构内力和层间位移误差在15%以内,是一种有效的对称地下结构抗震简化分析方法。同时,该文分析了拟静力模型中侧边界强制位移传递的衰减规律,可为土-地下结构体系拟静力推覆试验提供一定的参考。     

高尾矿坝的有效应力地震反应分析

基于目前尾矿坝分析方法存在的不足,为研究高尾矿坝的动力稳定性和抗液化能力,系统地提出了高尾矿坝的有效应力地震反应分析方法.在工程地质勘察、静动力试验和静力有限元分析的基础上,采用不排水有效应力和排水有效应力法两种地震反应有限元分析方法,探讨高尾矿坝在地震过程中和地震后的孔隙水压力的产生、扩散和消散规律及其加速度、动应力和孔隙水压力的响应值.分析结果表明:坝体内应力均为压应力,其应力水平均小于1.0,安全系数均大于1.0,坝体内每个单元的抗液化安全系数大于1.5 .同时,坝体的抗震性能和抗液化能力明显增强,坝顶部液化区的范围和深度大大地减小.     

定子永磁型高速电机凸极转子强度分析

定子永磁型电机具有转子上既无永磁体也无绕组、功率密度高、效率高等优点,因此非常适合在高速下工作。然而由于凸极转子复杂的几何形状,对其强度进行分析只能采用有限元法等数值方法。基于弹性力学理论,建立了凸极转子强度的解析分析模型。分析了凸极转子的载荷分布,在此基础上,基于平面应力模型和应力函数法,推导了定子永磁型电机凸极转子的应力及变形的解析解;用有限元法对解析解的有效性进行了验证;分析了凸极转子的凸极高度及形状对转子强度的影响。结果表明,建立的凸极转子强度解析解在转子应力最大区域内的计算结果与有限元法的计算结果完全吻合,能够对定子永磁型高速电机凸极转子的最大应力进行精确分析,可为定子永磁型高速电机的转子设计提供支持。     

地下结构横截面地震反应拟静力计算方法对比研究

对目前地下结构横截面地震反应计算中广泛采用的地震系数法、自由场变形法、土-结构相互作用系数法、反应位移法、反应加速度法等多种拟静力方法进行介绍及分析。以大开地铁车站地震反应为例进行数值模拟,通过改变输入地震波、结构刚度、土层刚度以及结构埋深对各种拟静力计算方法的适用性进行了研究,将不同方法的计算结果与动力时程分析方法结果进行了对比。研究结果表明:反应加速度法与动力时程分析方法符合较好,表明该方法在常见地下结构环境条件下具有良好的适用性与计算精度,可以用于地下结构的抗震反应分析。     

有限元法中间构形初始解预示的Laplace-Beltrami方程法

一步有限元法具有高效的计算能力，在板料成形模拟方面得到了广泛的应用，但它存在应力计算精度不足的问题。为弥补这一不足，通过增加中间构形的方式，人们提出多步有限元法。而中间构形需根据初始解迭代计算获得，因此，初始解预示算法是多步有限元法的一个关键问题。该文把中间构形解耦分解为弯曲变形和拉伸变形两个独立的变形过程，且将弯曲变形作为中间构形的初始解预示，改善了多步有限元法的稳定性；并根据大位移小应变理论，建立了节点的位移约束条件；进一步，首次通过Laplace-Beltrami方程的建立和求解，实现了中间构形初始解的快速预示，该方法易于编程实现，稳定性好。通过典型零件数值算例的高效准确计算，验证了该算法的可行性和有效性。     

基于拱梁分载法的高薄拱坝水平拱圈曲折稳定评价

该文针对深山峡谷中高拱坝半径较小且截面尺寸较大, 曲率和剪切变形对临界荷载的影响较为明显的特点, 基于大曲率深拱问题在拱坝中应用的理论和经典的拱梁分载理论, 对《拱坝抗曲折稳定分析再探》中的算例重新校核, 重新定义拱坝水平拱圈的抗曲折稳定系数, 并结合柔度系数绘制两者关系曲线, 更直观的判定水平拱圈的稳定性。结果表明:对于拱坝的中上部, 拱圈起主要承载作用, 拱圈的稳定性较弱, 曲率和剪切变形的影响不明显, 容易发生失稳, 故在校核稳定时应当给予重视;对于中下部, 拱圈的稳定性较强, 但剪切与曲率的影响较为明显, 并且剪切变形的影响大于曲率的影响;高拱坝的柔度系数越大则拱圈曲折失稳范围越大, 柔度系数为10时坝高全范围拱圈将不曲折失稳。     

基于影响函数法的多辊轧机辊系变形矩阵迭代法

该文提出了基于影响函数方法的新多辊轧机辊系弹性变形快速计算方法。该文分析了传统影响函数法在多辊轧机计算中的不足,构造了多辊轧机辊系变形计算的矩阵迭代方法,该方法计算量小且精度高,适用于任意类型的多辊轧机。该文针对森吉米尔轧机给出了该方法中整体刚度矩阵的构成方法,分析了整体刚度矩阵的特点,并列出了详细的迭代计算流程。通过与不同工况的有限元结果对比,验证了该方法的可靠性。     

大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究

近几十年来大跨度空间结构在世界范围内得到了长足的发展。这些大跨度钢结构的施工过程中遇到了很多在中小型钢结构建造过程中从未遇到过的问题,如大型构件吊装过程中的强度、刚度和稳定性,拆撑过程中永久结构和临时结构的相互作用及其安全性等。用施工力学的方法对施工过程进行预分析,不仅可以优选结构施工方案,而且可以与施工同步实测的数据进行比较,保证结构施工安全顺利地进行。基于有限元方法,开发了针对大跨度钢结构施工过程分析的方法和程序,可以建立在ANSYS、MARC等大型有限元平台上,并充分考虑施工步骤,施工荷载,支撑条件变化,拆撑过程等的影响,对结构施工进行全过程的跟踪模拟分析。     

非线性弹性地基上矩形薄板的动力学研究

本文研究了非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动特性和振动稳定性。在考虑了地基板阻尼和非线性效应的基础上,建立了小挠度矩形板横向均布简谐激励作用下的非线性动力学方程;用谐波平衡法研究了其非线性振动特性;导出了频率响应方程,研究了频率响应特性;讨论了非线性因素的影响,得出了忽略地基板非线性因素的条件;分析了地基板的非线性振动的稳定性,得出了稳定区和不稳定区的分界线方程。