泰州大桥南锚碇沉井基础深度效应研究

重力式锚碇基础在计算中通常简化为浅基础,并不考虑深度效应的影响,较为不经济。泰州大桥南锚碇沉井埋置深度达42 m,为将深度效应考虑到锚碇稳定性计算中,故采用有限元法对泰州大桥南锚碇沉井基础的深度效应进行研究。通过计算对比不同埋置深度条件下锚碇基础在施工期及运营期内位移和转角的变化,可知深度效应对锚碇基础承载力的增强作用十分明显。     

润扬大桥悬索桥北锚碇基础接触应力仿真分析

针对润扬大桥悬索桥北锚碇基础的浇筑施工、运行过程，基于大型有限元分析软件Marc进行二次开发，建立了锚碇基础和土体共同作用的三维有限元仿真计算模型。考虑锚碇基础浇筑过程中地下水位改变引起基底水压力的变化对锚碇基础接触应力分布的影响，对锚碇体浇筑到运行的全过程进行了仿真数值计算，揭示了岩层地基上悬索桥重力式嵌岩锚碇基础接触应力在施工到运行过程中的变化规律。工程实例数值计算结果表明，在不同施工浇筑阶段，尽管锚碇基础不同部位的接触应力呈现出不同的变化特征，北锚碇基础在施工到运行全过程中基础接触应力总体满足设计要求。     

水下嵌入式混凝土锚体锚碇力试验研究

在分析国内外现有嵌入锚锚碇力计算方法和大量物理模型试验的基础上,采用正交试验设计分析方法,定量地研究了土质、埋深、拉力角度、锚型等因素对水下嵌入式混凝土锚体锚碇力的影响程度和规律,在此基础上提出了一套更为合理的锚碇力计算公式。研究成果与已有的工程实例相吻合,并且作为国家军用标准的编制依据之一,已成功地用于实际工程中。研究的锚型和推荐的公式可用于浮码头、单点系泊系统等非临时性浮式设施的水下锚体设计。     

鹦鹉洲大桥北锚碇运营期变形预测及控制措施

对于大跨径悬索桥的锚碇基础而言，在锚索力的作用下易产生较大的侧向位移，若此位移值过大，将影响悬索桥的运营安全，因此需要准确地对其进行预测分析。采用三维有限差分软件FLAC”建立鹦鹉洲大桥北锚碇基础的整体计算模型，计算运营加载后沉井基础的受力状态，预测锚碇基础的最终工后变形量，分析地基土水平抗力的分布规律。并对被动区土体加固参数（加固宽度、加固深度）对沉井及其周土的位移控制作用进行对比分析．得到了一些对实际工程有益的结论。     

南京长江第四大桥北锚碇工程施工关键技术

南京长江第四大桥北锚碇为重力式锚碇,大体积混凝土结构,在国内悬索桥中首次采用了分布式锚固系统。本文详细介绍了北锚碇工程施工中大体积混凝土温度控制技术、锚固系统安装施工技术以及高精度测量定位关键技术。     

上海长江大桥索塔钢锚箱模型试验研究

上海长江大桥斜拉索与索塔锚固采用结构形式新颖的钢锚箱式锚固结构,最大斜拉索索力达到1127t,钢锚箱板件数量多、构造复杂,在强大索力作用下结构的受力性能值得关注。介绍了该索塔中钢锚箱节段模型试验,得到了钢锚箱板件的应力分布,总结了钢锚箱板件间的传力机理。通过有限元数值计算结果与试验结果的对比分析,验证了数值计算方法的准确性。试验结果和数值计算结果表明:钢锚箱在强大索力作用下,板件应力分布复杂,不均匀程度严重,在1倍设计索力作用下钢锚箱处于弹性状态,但有部分位置的应力超过了规范规定的设计强度值,即使在1.7倍设计索力作用下,钢锚箱仍能继续承载,没有出现明显的变形。建议对于钢锚箱这样的结构在不过多降低结构安全储备情况下可以适当利用部分钢材的塑性。     

三维锚杆单元理论及其应用

本文建立了一种考虑锚芯与灌浆间剪切破坏作用的三维锚杆计算模型．在这种模型中，假设锚芯的轴向位移沿锚杆方向成线性分布；沿径线方向位移为常数；假设灌浆的轴向位移沿锚杆方向成线性分布、沿径线方向则取空间轴对称问题的解析解．错芯中的轴向应力、灌浆中的切向剪应力以及由于侧向位移引起的横向剪应力是锚杆中的主要应力。锚芯与灌浆间的剪切破坏通过计算残余力来模拟，在数值计算时采用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法。作为实际应用的例子，该模型被用于分析岩体拉拔试验和路堤加固，并与解析解和无锚杆作用的弹性分析进行了对比．计算结果显示了模型的可靠性和实用性．     

基于LS-DGF-DG方法的船体板架结构近场水下爆炸毁伤特性研究

基于可压缩流体力学基本理论,采用间断迦辽金(DG)方法结合直接虚拟流(DGF)方法和水平集(LS)方法(LS-DGF-DG方法),首先建立水下爆炸爆轰模型,对不同装药形式的水下爆炸冲击波载荷进行对比研究,分析讨论装药形状对冲击波载荷特性和爆轰产物初始形态的影响,随后将数值结果与经验公式进行对比,验证LS-DGF-DG计算程序的有效性,最后通过非线性有限元软件ABAQUS建立船体加筋板架模型,将LS-DGF-DG计算得到的近场水下爆炸载荷传输给ABAQUS,模拟加筋板架结构在近场水下爆炸载荷作用下的毁伤过程,并将计算结果与实验进行对比分析,总结相关规律。结果表明:起爆初期,柱形装药逐渐形成椭球形的爆轰产物,最终膨胀为球形;装药径向的冲击波压力峰值高于轴向,柱形装药的冲击波压力峰值高于球形装药的压力峰值;在近场水下爆炸载荷的作用下,加筋板架结构出现塑性大变形和剪切破坏的现象,数值结果与试验值吻合良好;加强筋的强弱对板架结构的破坏模式和塑性变形程度有较大影响,加强筋较强,破坏首先从加强筋位置出现,加强筋较弱,破坏主要出现在固支边界处。     

滚装船和滑动载荷组成的浮基系统的非线性横摇

波浪和内部重载荷滑动共同作用,使滚装船的横摇加剧。这是许多滚装船发生倾覆的重要原因之一。对由滚装船和滑动重载荷组成的浮基系统,取滚装船的横摇角和重载荷在甲板上的横向位移为此系统的两个自由度。考虑非线性恢复力矩和非线性阻尼力矩的影响,运用多体系统动力学方法,建立了浮基系统的动力学方程。以某型海峡滚装渡轮为例,对在若干重载荷同步滑动和波浪共同作用下的滚装船非线性横摇响应和重载荷位移响应进行了数值计算,并与线性响应进行了比较,从而得出了考虑非线性时横摇角显著偏大的结论。     

非线性浮置板轨道减振系统的工程化设计研究

针对传统浮置板轨道低频隔振性能差和轨道系统振动响应大的问题，在对浮置板隔振器载荷特征分析的基础上，提出了系统设计优化目标，基于非线性阻尼隔振技术和动力吸振技术，通过理论分析、数值仿真、实尺轨道试验与在线测试相结合的方法，研发了非线性浮置板轨道系统及其部件，并完成了工程落地。研究表明：非线性阻尼、动力吸振器和非线性浮置板系统对浮置板一阶固有频率附近的隔振器支反力、浮置板振动加速度和隧道壁分频振级有较好的振动控制作用，其中非线性浮置板系统(非线性阻尼隔振器与动力吸振器的组合)的减振效果最明显(低频减振效果明显),非线性浮置板轨道系统可以较好抑制动力吸振器在偏离设计频率时出现的振动放大问题；动力吸振器的振动加速度大于浮置板振动加速度，而两者位移基本相当，表明动力吸振器可以较好的吸收浮置板轨道的振动，而不会产生较大的相对位移，保证列车的行车安全性。     

环口板加固T型方钢管节点在轴压作用下极限承载力研究

从理论分析、试验测试及有限元模拟三个方面对环口板加固T型方钢管节点的极限承载力进行了初步的研究工作。首先基于塑性铰线模型推导出了环口板加固T型方钢管节的极限承载力计算公式。然后对2 个环口板加固T型方钢管节点试件及2 个对应的未加固节点试件进行了在轴压作用下的承载力试验测试,结果表明环口板可以明显提高管节点的极限承载力。通过有限元法对试验试件进行了数值模拟,其结果与试验结果吻合较好,因而使用有限元法对9 个不同节点尺寸的加固模型及对应的9 个未加固节点模型进行了模拟,结果发现加固后节点的承载力均大于未加固节点的承载力。环口板加固T型方钢管节点的极限承载力计算公式在环口板有足够刚度,节点破坏模式为由局部屈曲导致形成塑性铰线破坏时可以获得较为精确的结果。     

Rayleigh波作用下地下结构的动力反应分析

基于粘弹性人工边界提出了Rayleigh波的时域波动输入方法,在此基础上研究了Rayleigh波作用下地下隧道的动力反应特性,重点研究了埋深对结构动力反应的影响。结果表明提出的波动输入方法具有良好的模拟精度;Rayleigh波对浅埋地下结构的动力反应影响显著;存在临界埋深D0,当结构埋深D>D0时,随着埋深的增加,结构动力反应逐渐减小;当D相似文献   

钻柱内外沿轴向流动的钻井液对钻柱横向振动的影响

本文讨论了钻柱内外沿轴向流动的钻井液对钻柱横向振动的影响，讨论了钻柱与钻井液的耦合振动问题，并引入附加质量系数来描述在钻柱与井壁之间的环形空间中向上流动的钻井液对钻柱振动的影响。数值算例表明这种环形空间中存在并流动着的钻井液对钻柱的横向振动有很大的影响。     

Optimizing the service life of drill-collar joints on the basis of fracture mechanics criteria

A method of calculation of the lifetime of fish-mouth collar joints has been proposed that is based on selecting a model and using the criteria of fracture mechanics. By this method it is possible to optimize the design parameters of collar joints as a function of the cyclic crack resistance of steels. It is shown that the lifetime of a collar joint with a fatigue crack can be predicted, and the size of the crack can be estimated for a certain operating time of the collar joint. The critical values of the length of a fatigue crack were calculated for various types and dimensions of collar joints, which is important in fixing the periodicity of crack detection operations.     

考虑结构响应及轴线形状的防浪堤抗波浪冲击数值模拟研究

采用多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对核电站防浪堤受波浪冲击过程中挡浪墙表面波压力和结构响应规律进行研究。建立与物理模型1∶1的三维直型防浪堤-波浪耦合模型,通过与波浪理论公式和物理模型试验结果对比,验证该文采用的数值造波和耦合冲击方法的可行性。在此基础上建立与实际模型1∶1的三维直、弧型防浪堤-波浪耦合模型,分析了防浪堤结构刚度、断面尺寸以及防浪堤轴线形状对波浪冲击过程中波压力和结构响应的影响。结果表明:防浪堤前、后表面最大波压力分别出现在静水面位置和后墙底部;前墙和堤顶宽度对后墙具有保护作用;结构响应增强前墙波压力,但对后墙波压力有减弱作用;防浪堤轴线方向突变处波压力与结构应力较大。     

局部褶皱对层状地基马蹄形孔洞散射的影响分析

水平岩层在构造作用下会产生局部褶皱,研究褶皱对层状地基马蹄形孔洞散射的影响,对地表结构地震安全性评价具有重要意义。基于子结构法建立了复杂场地散射问题的控制方程,将地震波散射问题的求解转化具有规则边界条件的层状地基(自由场)的动力刚度和波动响应的求解。通过Fourier变换和引入对偶变量,将波动方程转化为一阶常微分方程,采用精细积分算法对土层可实现高效合并,施加边界条件可得到内部节点的格林函数,进一步得到动力刚度。同时,采用精细积分算法代替原传递矩阵法的层间合并,可得到层状自由场的波动响应。这种改进传递矩阵法对土层厚度和层数没有任何限制。通过与文献中的结果对比,验证了方法的正确性,并分析了局部褶皱对层状地基中马蹄形孔洞散射场的影响。结果表明:局部褶皱对地表位移幅值的影响与入射波类型、入射波频率以及局部褶皱几何构造等因素均有关系;地表位移峰值受马蹄形孔洞和局部褶皱共同作用的影响,其影响特性与入射波类型无明显关系。     

面波产生的地震动转动分量的试验验证

迄今为止,地面运动转动分量主要是通过弹性波动理论方法间接由平动分量获得,但并未得到证实。首次运用面波试验验证了这种求取转动分量的方法的合理性。重锤击落地面,在半无限空间弹性介质的地表附近,可产生面波(瑞利波和乐夫波),合理布置拾振器位置,测得产生面波的时程,利用两点差原理可以测得地面近似转动分量;将实测转动分量和用理论方法求得的转动分量的时程曲线以及傅立叶谱进行对比,由两种方法得到的转动分量加速度时程在振动持续时间内的开始阶段、强震阶段和衰减阶段基本一致;Fourier谱峰值、峰值点个数、峰值出现的位置以及谱曲线的形状走向是接近的。     

弹性波三维散射快速多极子间接边界元法求解

边界元方法对于无限域中弹性波散射求解具有独特优势,但求解矩阵的非对称稠密特征极大限制了该方法在大规模实际工程中的应用。为此,基于单层位势理论,结合快速多极子展开技术,通过对球面压缩波和剪切波势函数的泰勒级数展开,建立一种新的快速多极间接边界元方法,以实现大规模弹性波三维散射的精确高效模拟。算例分析表明所提方法能够大幅度降低计算时间和存储量,可在目前普通计算机上快速实现上百万自由度弹性波三维散射问题的快速精确求解。最后以全空间椭球形孔洞群对平面P波、SV波的散射为例,揭示了三维孔洞群周围稳态位移场和应力场的若干分布规律。该文方法对低无量纲频率（ka<5.0）的大规模多体散射问题尤为适合。     

管桩屏障在柱面波源下近场隔振效应的解析求解

基于波函数展开法表示柱面波源自由场,首次提出了一种求解柱面波源下管桩屏障对弹性波隔振效应的解析方法。方法首先考虑柱面波源与管桩屏障的位置关系,采用波函数展开法对入射柱面波进行了0阶Hankel展开表示,并采用任意坐标系间变换的Graf加法定理在任意桩体坐标系中表示,将入射波场和散射波场叠加后通过满足所有桩体的边界条件以求解所有桩体的散射波场。该解析方法分析了柱面波源入射下群桩屏障的隔振效果,首次在排桩隔振问题中考虑了入射波曲率的影响,为柱面波的散射问题提供了理论解答。该文重点讨论了入射波曲率、管桩个数和桩排数等因素对管桩隔振效果的影响,结果表明：整体上管桩屏障对柱面P波的隔振效果优于柱面SV波;柱面波源距离管桩屏障更近时排桩后场地的位移反应显著增大;相比平面波,柱面波源作用下排桩数量的提升对隔振效果的影响较小;三排管桩屏障比两排管桩屏障隔振效果更强,更宜采用三排管桩屏障进行柱面波源的隔振。     

一种多层圆管纵向导波频散特性分析方法研究

针对导波频散特性对圆管纵向导波探伤效果影响的问题,提出一种基于频散特性的外推分析方法,通过优化选取导波检测模式和频率来减少频散特性对圆管纵向导波探伤结果的不良影响。首先应用全局矩阵法推导出多层圆管纵向导波的Pochhammer-Chree频散特性方程,并提出一种能够反映纵向导波传播强弱的截面功率流模型。然后结合外推预测和双尺度迭代逼近过程,给出了导波频散特性以及截面功率流的数值计算方法,并利用计算结果进行分析,提出一种导波检测模式和频率的选择方法。实验表明其结果与理论分析基本一致。上述方法可为圆管损伤检测中导波参数的合理选择提供参考。