考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响

在桩基础设计中通常分别确定单桩的竖向和水平承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。软土地基上建造超高层建筑有时需要采用长度达80 m甚至更长的超长桩,目前考虑超长桩的竖向荷载和水平荷载二者之间相互作用的研究还很少。利用有限元软件ABAQUS模拟天津市某工程的79 m长桩载荷试验结果,通过参数调整使有限元计算结果与载荷试验的结果一致,在此基础上进行仿真模拟,研究竖向及水平荷载作用下超长桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明超长桩表现出与已有文献中的刚性短桩不同的变形特性:对于承受水平荷载与竖向荷载的桩,竖向荷载对水平荷载作用下桩的性状的影响与竖向荷载相对于水平荷载的施加顺序、竖向荷载的大小以及土质条件等均有关。就本文算例,先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向荷载,在最优竖向荷载作用下,竖向荷载减小桩顶侧移的有利作用最明显,且竖向荷载减小桩顶侧移的作用主要表现在水平荷载加载后期,即水平荷载较大时。在土质条件较好的情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响不如土质条件较差时那样明显。先施加水平荷载再施加竖向荷载时,竖向荷载不再起到减小水平荷载作用下桩顶侧移的作用。加载顺序变化对桩水平承载力的影响要大于对桩竖向承载力的影响。     

水平荷载对单桩竖向承载力影响研究

基于Mohr-Coulomb强度理论并结合数值模拟分析方法,对不同土体中纯摩擦桩在水平荷载作用下单桩竖向承载力的变化进行了理论分析,结果表明:水平荷载作用下桩基础的竖向承载力会有所下降。     

桩顶竖向荷载对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响

为了更全面地研究桩的破坏性状,本模拟对加载方式进行考究。研究竖向力与水平力间的相互作用对混凝土扩盘桩的性状影响。本文通过有限元分析对模型桩施加不同大小的竖向力,然后保持竖向荷载不变,逐级施加水平荷载直至桩顶产生较大位移,并通过对数据的比较分析,进一步研究竖向荷载的施加对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响。     

人群竖向荷载诱发结构水平振动试验研究

采用试验的方法研究结构的竖向–前后耦合振动现象,建立结构试验模型,采用激振器施加竖向周期性荷载,测试9种不同组合模型、5种不同荷载、3种不同激振位置3种工况下试验模型的水平振动情况。测试结果表明对称结构在非对称竖向荷载作用下会产生明显水平位移,且竖向荷载频率接近于结构水平固有频率时将产生共振现象。     

砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究

 为研究单桩在桩顶预先施加竖向和弯矩荷载下的水平承载特性,通过自行加工的组合荷载加载装置,进行一系列室内单桩模型试验,分析砂土中预先施加的不同竖向和弯矩荷载对单桩水平荷载下的水平位移、桩顶转角、桩身弯矩以及地基比例系数m值的影响。试验结果表明：当预先施加的竖向荷载小于单桩竖向极限承载力的一半(Vu/2)时,相同水平荷载下单桩的水平位移有所减小,单桩的水平极限承载力得到提高,桩身最大弯矩有所减小,并且竖向荷载越大,越有利于单桩的水平承载性能;弯矩荷载的存在不利于单桩的水平承载能力,显著降低单桩的水平极限承载力;另外,水平荷载的施加对单桩的竖向位移影响较小;当砂面处水平位移较小时,m值随着水平位移的增加迅速降低,当水平位移增加到一定程度,m值减小的幅度越来越小,最后趋于一个稳定值。     

考虑竖向荷载影响的非饱和地基中桩的水平振动

研究考虑竖向荷载影响的非饱和地基中桩的水平振动问题。首先,在考虑竖向荷载影响的情况下基于Timoshenko梁模型和三维多孔连续介质理论建立非饱和土–桩耦合振动模型,然后通过直接求解法、分离变量法和桩土边界条件求得桩体的水平位移、转角、弯矩和剪力以及桩顶动力复阻抗的解析解,将本文退化解与已有理论解进行对比,验证提出模型的正确性;通过与Euler梁模型下振动解的对比,进一步分析竖向荷载和桩顶承台质量对桩体动力响应变化规律的影响,研究结果表明：(1)竖向荷载仅对桩顶水平动力阻抗的刚度因子存在显著影响,不会引起共振频率的变化但是会使得共振频率下对应的阻抗极小值降低;(2)采用Euler梁模型计算得到的复阻抗始终更大,但出于安全考虑应该优先采用结果偏小的Timoshenko梁模型;(3)当竖向荷载增加时,桩顶处的水平位移、桩身中上部的转角以及桩身中下部的弯矩、剪力均略微增大,可能威胁结构安全;(4)考虑桩顶承台质量时,桩体动力响应有一定程度的减小。     

竖向水平向荷载共同作用下排桩模型试验研究

在实际工程中,排桩常常在承受竖向荷载的同时也承受水平向荷载的作用,在竖向、水平向荷载共同作用下的排桩,因受到桩距、桩长、荷载等因素的影响,其受力性状比较复杂[1～3]。国内外对该问题的研究,目前限于纵横向同时受荷时桩极限荷载的确定,且试验资料较少,并以单桩研究为主,而在实际工程中,基桩常常以排桩形式出现[4,5]。通过模型试验,本文主要研究了排桩在这些因素变化情况下的受力性状,分析总结了排桩在不同工况下的工作特性,从而得出一些对工程具有指导性意义的结论,供同类工程参考。     

基桩在水平和竖向荷载作用下的受力分析

在水平和竖向荷载的共同作用下,基桩与土体之间的相互作用是一个三维空间的问题。本文通过综合分析,采用层状横向各向同性弹性半空间地基模型,利用有限元-有限层法,并考虑P-Δ效应对桩身内力的影响,对基桩的P-Δ效应进行了分析。     

高层钢结构中的荷载效应研究

高层钢结构往往同时承受两种或两种以上的荷载,诸如竖向荷载与水平荷载,竖向荷载与地震作用,或者竖向荷载、水平荷载和地震作用同时发生,探讨各类荷载及其组合在高层钢结构中的各自效应具有重要的实用价值。本文主要就水平荷载,竖向荷载及其组合在高层钢结构位移计算与内力分析、结构特征值屈曲分析以及结构自身动力特性中的影响进行研究。     

蒸压加气混凝土立切立蒸与卧切卧蒸工艺对比分析

加气混凝土的生产工艺过程从原材料制备到产品出釜,具体到每个工厂采取的工艺流程及装备又各不相同,但每种生产工艺与技术,主要是围绕坯体切割及蒸养形式开发.目前主要生产工艺有立切立蒸、立切卧蒸及卧切卧蒸,具体的就是切割方式的立切与卧切区别,立式蒸养与卧式蒸养的区别.每种工艺都有各自的优势与不足,不同的原材料、生产工艺与生产管...     

排桩在横向荷载作用下变形特性分析

排桩在基坑支护、边坡抗滑和堤岸加固等工程中的应用越来越广,但实际工程中对承受横向荷载的排桩的受力变形特性缺乏足够的认识和完善成熟的计算方法。本文结合一个排桩支护的基坑工程,进行了现场监测、室内试验、二维和三维有限元模拟以及弹性反力法m法计算。研究了排桩受力变形的时间效应和空间效应,并详细分析了排桩的桩身变形规律,对比二维和三维有限元模拟以及弹性反力法计算结果,分析了三维有限元模拟的优越性。     

竖向荷载下微型抗压桩的性状浅谈

在介绍微型桩特点的基础上,利用Randolph的桩周土变形模型,考虑桩身的伸长变形和桩侧土摩阻力的极限状态,推导出了单桩在竖向荷载下的变形理论解,以供相关科研院所进一步探讨研究微型桩基础的各项性质,并在此基础上建立适合工程实际的承载力公式。     

新型人字支撑复合结构在竖向荷载作用下的试验研究

按1∶2缩尺模型,设计了一榀用于多层住宅的新型人字支撑复合结构模型试件。根据理论计算结果,确定了该试件在竖向荷载作用下的试验加载方案。通过试验,分析了复合结构在正常使用阶段和承载力极限状态时梁柱及支撑的各控制截面应力、裂缝、变形和破坏形态。结果表明,当荷载达到按"恒载 活荷载"计算的住宅竖向荷载标准值、设计值时,梁的最大裂缝宽度和挠度均远小于规范限值,直至破坏,支撑和柱截面的应力均较小。将计算值和试验结果比较,梁的裂缝宽度、挠度和支撑轴力均符合较好。     

空腹夹层板在纵横载荷共同作用下的挠度

结合剪力键式空腹夹层板在工程中的广泛应用,介绍了空腹夹层板在纵横载荷共同作用下的挠度计算公式,最后就该挠度计算公式的应用进行了探讨,以完善空腹夹层板结构的设计,促进该结构的应用。     

储煤罐筒身混凝土浇筑水平与垂直度的控制

以太钢焦化厂直径21 m的储煤罐施工为例,探讨了筒身滑模施工过程中模板系统水平度与垂直度的控制方法,分别介绍了模板系统水平度的测量方法、控制方法,并对垂直度的测量与控制作了具体阐述,为今后储煤罐工程施工提供了宝贵经验。     

竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计

论述了半连续框架设计原理,提出用塑性分析方法计算竖向荷载下半刚性连接组合框架梁在承载能力极限状态的内力,并给出了具体的设计步骤,最后用两榀足尺的两层两跨的半刚性连接组合框架试验验证了塑性分析方法。研究表明,半连续框架设计可用塑性分析方法获得弯矩图,不同于连续框架设计用弹性分析方法获得弯矩图;塑性分析方法考虑了组合梁的跨中弯矩承载力、节点弯矩承载力、节点转动能力和设计需要的节点转动能力,适用于竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计。该方法简单实用且比较准确,可供工程设计参考。     

Hybrid rubber-concrete isolation slab system with various shape factors for structures subjected to horizontal and vertical vibrations

The present framework proposed the development of a Hybrid Rubber-Concrete Isolation Slab System (HRCISS) to support building structures subjected to horizontal and vertical vibration due to ground motion and machine or equipment operation in the structure. Given that the effect of the shape factor on both horizontal and vertical stiffness has yet to be reported, the proposed composite system was comprised of two layers under the nodal points of the upper layer near the slab corners with four High Damping Rubber (HDR) components positioned between the slab layers to dissipate multidirectional (horizontal and vertical directions) vibrations. The ABAQUS software was utilized to model the finite element model (FEM) and simulate the HRCISS subjected to cyclic horizontal and vertical displacements. For the optimal HDR design, the model was applied in five 3-story buildings, and the effect of distinct shape factors (0 $<$ S $<$ 2) of the HDR bearings—the ratio of bearing's loaded area to unloaded area (free to bulge)—within the hybrid system was evaluated. For each building with a specific HDR shape factor, the HRCISS was installed in the first, second, and third stories, separately, to investigate the influence of the installation level of the isolation system on the overall structural performance. The multistory buildings were subjected to two types of vibration loads: the interior machine-induced vibrations, and the exterior seismic-induced vibrations in the horizontal and vertical directions. Based on the results, the FEM results proved the significant influence of the shape factors on the dynamic response of the HRCISS under both interior and exterior 3D vibrations when applied in multistory buildings. The lateral drift of the three-story one-bay buildings decreased with the decrement of shape factor with buildings of HRCISS installed in 1st story recording more reduction. Moreover, the deflection in the structural slab under the HRCISS decreased for lower shape factor bearings. Nevertheless, the reduced deflection was less affected by the level of the machine-equipped story. The rubber layer also stiffened in shear and compression directions with a higher shape factor.     

Apparently first closed-form solutions of semi-inverse buckling problems involving distributed and concentrated loads

In this study, apparently for the first time in the literature, closed-form solutions are reported for the buckling contents of inhomogeneous columns, via the semi-inverse method. The buckling mode is postulated in advance; the physically admissible distribution of the flexural rigidity is determined such that the column posses the preselected buckling mode. This procedure leads to the closed-form solutions.     

纵横结合的数字建筑设计教学体系探索——以华南理工大学建筑学院为例

数字建筑设计是建筑学教育发展的重要趋势之一,数字设计和传统的建筑设计教学体系如何有效整合,也是当前国内各高校本科教学改革中持续探索的热点课题。文章对华南理工大学建筑学院以"纵横结合"为特色的数字建筑设计教学体系进行简要介绍,分析该体系通过"纵向"的进阶式数字设计主干课程和"横向"的融合式数字设计专题训练,实现与原有设计教学体系衔接与适应的具体模式和实施经验,以期为相关的教学研究和创新实践提供参考。