杆系机构的可动性和运动分岔分析

考察了杆系机构的可动性和运动分叉点的判别准则,建立了杆系机构的精确运动控制方程.杆系的可动性在数学上被抽象为满足运动连续性前提下的控制方程非零解的存在性判别,从理论上说明了平衡矩阵准则中的机构位移模态数大于零仅是杆系可动性判别的必要条件,但并不充分.基于对协调方程的高阶项分析表明,如果一阶机构变形的残余伸长量与自应力模态构成的向量空间正交,则可动性条件必然满足.证明了线性协调矩阵的零奇异值与机构位移模态的等效关系,解释了其可作为运动分岔点跟踪的理论原因.阐明了机构分岔路径的性质还必须根据高阶协调条件来判定.     

盾构推进引起地表变形及深层土体水平位移分析

 基于弹性力学Mindlin解,考虑刀盘挤土效应产生的切口正面附加压力、软土地层中具有软化特性且不均匀分布的盾壳侧摩阻力、及同步注浆压力引起的地层位移,结合土体损失引起的地层位移,得到盾构施工期间地表竖向位移及深层土体水平位移解答。经与3个工程实测结果进行对比,该方法计算结果与实测数据较为吻合,基本可以反映盾构施工引起的地层位移变化规律。分析结果表明：盾构前方土体在盾构施工作用下产生隆起,其形态基本接近正态分布曲线;较大的注浆压力亦引致地表土体隆起;深层土体在盾构施工期间受到挤压,向远离隧道轴线运动,其最大水平位移量在盾构轴线附近。     

过江隧道深基坑中SMW工法加钢支撑围护结构现场监测分析

 杭州庆春路过江隧道是“钱江第一隧”,其江北岸基坑是典型的粉性土基坑,最大开挖深度16 m,主要采用SMW工法(劲性水泥土搅拌连续墙)加钢支撑的围护结构体系,围护桩最长达27 m。基坑开挖过程监测数据表明：围护桩的最大水平位移与开挖深度及时间密切相关,支撑的架设及内部结构能很好限制桩体变形;气温、降雨等外界条件的变化对支撑轴力的影响较大,临近基坑支撑的拆除也会产生重大影响;钢支撑轴力均未达到设计值,应对设计方案进行优化;基坑降水及由此引发的渗流会改变土体有效应力,是基坑周围地表沉降的主要原因,同时相邻基坑的施工也会产生一定影响;地下水位的变化能很好反应围护桩的止水效果,可作为判断基坑是否出现漏水的指标。对于粉性土基坑,有效控制基坑周围水的变化,对保持基坑安全有重要意义。     

受压和受弯板延性系数和面向抗震设计的钢截面分类

对不同边界条件的均匀受压和受弯矩形板进行了考虑几何和材料非线性、残余应力、初始几何缺陷的非线性分析,得到压力-压缩曲线和弯矩-曲率曲线,确定不同通用宽厚比下板件的延性系数,提出各类板件的延性系数计算公式。根据计算地震力的结构影响系数的大小,提出了面向抗震设计的钢构件截面分类的方法,利用结构延性与截面延性系数的关系和该文得到的截面延性系数的计算公式,以及结构影响系数中是否包含超强系数,分别给出了各类截面板件的宽厚比分界。     

考虑土拱效应的挡土墙地震主动土压力静力研究

 在Mononobe-Okabe拟静力学理论的基础上,对挡土墙后填土进行应力分析,根据静力平衡求得滑裂面水平倾角。再结合土拱效应原理采用水平层分析法,对处于正常受力状态的填土微元体进行应力分析,并根据静力平衡和力矩平衡建立方程组,从而求得适用范围更广的地震作用下墙后土体的主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置等的计算公式。利用数值方法分析土内摩擦角、墙土面摩擦角以及水平和竖向地震系数对滑裂角、主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置的影响,并将计算结果与其他计算方法所得结果以及试验结果进行对比分析。     

基于粒子群算法和广义回归神经网络的岩爆预测

 岩爆是岩石深部开挖中一种常见的工程地质灾害。为评价岩爆发生的可能性,提出一种基于粒子群算法和广义回归神经网络模型(PSO-GRNN模型)的岩爆预测方法。该方法利用已有岩爆数据,通过神经网络技术建立回归模型,采用粒子群算法对模型参数进行优化,减少人为因素对神经网络设计的影响。据此方法,在能量理论的基础上,选取洞壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为主要影响因素,利用国内外26组已有工程数据建立岩爆预测的PSO-GRNN模型。通过对苍岭隧道和冬瓜山铜矿岩爆预测的工程实例分析验证该方法的可行性和适用性。所提方法可为类似工程的岩爆预测提供参考。     

考虑土体竖向波动效应的静钻根植竹节桩纵向振动阻抗研究

 针对静钻根植竹节桩这一新桩型特殊的桩身结构及桩土接触条件,基于考虑土体竖向波动效应的三维轴对称模型研究其纵向振动阻抗。首先,采用虚土桩模型模拟桩底土对桩端的支承作用,根据桩周土的成层性和桩身竹节的分布情况,将桩土体系沿纵向划分成有限个微元段,同时,将桩周土沿径向划分为有限个圈层以考虑其径向非均质性;然后,利用Laplace变换和阻抗函数递推方法,得到桩顶频域响应解析解;在此基础上,将退化解与已有文献的解进行对比,证明退化解的合理性;最后,在桩基设计中比较关心的低频范围内分析桩身竹节、桩周水泥土及桩底土参数对静钻根植竹节桩桩顶纵向振动阻抗的影响。     

考虑桩身材料阻尼的桩基纵向振动积分变换解及其应用

 通过积分变换法,对考虑桩身材料阻尼条件下的桩基纵向振动问题进行求解,并得到了桩–土系统的传递函数以及脉冲响应函数。通过脉冲响应函数与外部激振函数在时域内卷积,可以得到任意激振条件下,桩顶位移(速度)响应的时域解析解,解决了分离变量法由于解法局限性只能对稳态正弦激振响应进行求解的不足,大大提升了解的适应性。并对工程测试中可能出现的测试信号高频干扰问题进行了波形分析,由于桩阻尼的存在,测试信号中的高频干扰成分所对应的响应会自动滤去,同时低频成分对应后继反射波趋于“宽扁”型。当桩阻尼较大时,反射波的起跳位置发生改变,不能作为一维弹性波速的测试依据。     

泥水盾构下穿堤防的风险分析及控制研究

 采用泥水盾构法在软土地区修筑水底隧道时,不可避免地要穿越堤防。对泥水盾构穿越堤防的风险源进行系统分析,阐述风险产生的原因、造成的危害及规避和处理措施,并结合杭州庆春路过江隧道泥水盾构穿越钱塘江南岸大堤的工程实例,验证所述风险控制措施的合理性及可行性。分析表明,优化的泥水盾构掘进参数控制,主要包括合理的切口泥水压力设定、良好的盾构姿态控制、及时有效充分的盾尾同步注浆等、外部不利条件的避免,如持续降雨、江河汛期、堤防顶面道路车辆荷载等、实时精准的监测,详实可行的应急预案的制定等,可以降低或规避泥水盾构穿越堤防的部分风险,以确保堤防结构及施工安全。     

高铁单线路基循环累积变形分析方法及其可靠度分析

 极限状态设计方法是我国铁路工程走向国际的重要步骤,而路基循环累积变形是设计中控制标准之一。基于永久应变经验公式,提出列车荷载作用下路基循环累积变形的预测模型,通过1∶1路基模型试验验证了该预测模型的适用性。在此基础上,引入动应力及路基填料参数的变异性,建立路基循环累积变形的极限状态方程,并根据武广线现场实测数据确定路基面动应力幅值的变异系数。通过可靠度指标对计算参数变异系数的敏感性进行分析,分析动应力及填料参数的变异性等控制因素的影响作用,并确定了变异程度控制范围作为实际工程中的控制标准。可靠度分析的方法考虑了荷载及填料参数的不确定性因素,使得理论预测更加接近工程实际。