粘弹性地基板上加铺层系统的动态设计

文章研究了移动荷载下粘弹性kelvin地基板上分离式加铺层的动态设计方法.基于线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解移动荷载下粘弹性地基板的动力响应积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数.在柱坐标中利用拉普拉斯和汉克尔变换求解板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到加铺层板在移动荷载作用下的挠度解析解.利用高斯积分求出数值解,并以此为基础通过实测值及目标优化反算加铺层厚度.     

机场刚性道面结构材料参数的动态反演研究

以运动荷载下粘弹性地基上矩形板系统为基础,考虑板间接缝传力的边界条件,利用变分法、贝蒂功互等功定理等数学方法求解运动荷载作用下的道面板的弯沉解析解.以实测动弯沉和理论计算动弯沉为基础,应用非线性最小二乘原理和奇异值分解技术建立刚性道面结构参数的动态反演方法.通过工程实例验证本文理论,可为机场道面的无损检测和承载力评价提供理论依据.     

移动荷载下Kelvin地基上无限大板的稳态响应

为评价机场跑道、公路、铁路道床等承载结构在交通荷载作用下的动态响应,以移动荷载作用下Kelvin地基上无限大板挠度的数值计算分析为重点,采用积分变换法求得了Green函数,并就移动集中荷载、移动线源均布荷载和移动矩形均布荷载等荷载工况分别进行讨论,通过线性系统的叠加原理得到了相应的板挠度的积分形式解,并对此进行了数值计算分析.通过具体算例,对板挠度的时间变化规律、空间分布规律等重要特性以及地基阻尼、荷载移动速度等参数的影响效果进行了分析.发现板挠度分布受荷载移动速度的影响,而且随着地基阻尼的增大影响渐趋明显.     

正交各向异性路基路面在移动荷载作用下的空间动力响应

基于薄板理论建立了直角坐标系正交各向异性弹性地基上覆无限大弹性板的路基路面三维空间力学模型,推导了板和地基在移动荷载作用下稳态响应的微分方程.采用坐标变换、Fourier变换求解偏微分方程,得到了移动荷载作用下无限大板的动力响应的解析解.采用MATLAB软件编制了相应的计算程序,对路面板表面作用移动矩形谐振荷载进行算例分析,研究了地基参数对板位移的影响规律.结果表明,考虑土体的正交各向异性更能准确描述路基路面相互作用的动力响应.     

弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的 为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法 采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响.通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法 .应用该方法 对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青一混凝土复合路面进行了分析.结果 采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果 基本一致.能够获得较为满意的结果 .结论 自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小.可忽略不计.     

运动荷载作用下弹性地基无限长板动力响应

为分析道路结构在交通荷载作用下的变形和应力，提出了运动荷载作用下弹性地基板动力响应的解析方法.该方法基于Winkler地基上无限长的Kirchhoff薄板理论，运用积分变换和三角函数级数展开法求解，分别得到了结构在运动荷载作用下的变形和应力的解析解.通过数值方法分析了板的变形和应力的空间变化规律，并讨论了荷载运动速度、板和地基的物理特性参数对板的变形和应力的影响.研究结果表明，板的变形受荷载运动速度、地基模量和板的厚度影响显著.在荷载速度较大时，板的变形将出现明显波动现象，板的变形随地基模量增大而明显减少.     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

FWD动荷载作用下沥青路面层状体粘弹解与弹性解分析

利用传递矩阵方法,推导出了多层粘弹性半空间轴对称问题在FWD动荷载作用下,层间完全接触情况的解析解,并同时还成功的应用F.Durbin的拉普拉斯逆变换的数值方法,求解出了多层粘弹性体的时域解。还给 出了路表弯沉的计算实例,并与弹性解计算结果加以对比,分析表明结果可靠。     

移动荷载作用下土体动力响应的参数影响分析Ⅱ列车-轨道-地基系统

采用移动坐标系,用双自由度体系模拟作用于轨道体系的车体荷载,结合粘弹性半空间积分变换解,求出列车——轨道——地基系统动力响应基本解.算例验证表明本文分析方法的正确性,数值分析了荷载移动速度、频率和土体弹性模量对系统动力响应的影响,并与荷载直接作用在地基上时地基土响应作比较,给出对工程实践有意义的结论.     

移动荷载作用下土体动力响应的参数影响分析Ⅰ:粘弹性半空间

采用移动坐标系,利用积分变换方法求解Navier’s动力方程,求出移动荷载作用下三维粘弹性半空间体动力响应积分变换解.算例验证表明本文分析方法的正确性,数值分析了荷载移动速度、频率和土体弹性模量对半空间动力响应的影响,为研究双自由度车辆体系对地面响应的影响奠定基础.     

移动荷载下Kelvin地基上无限长梁的稳态响应

为评价公路、桥梁、列车轨道等承载结构在交通荷载作用下的动态响应,基于线性系统的叠加原理,采用积分变换法求得了Kelvin地基上无限长梁的Green函数,并就各种荷载工况分别进行了讨论,得到了相应梁挠度的积分形式解.通过对移动集中荷载作用下梁挠度的积分形式解的数值计算分析,得到了相应的梁挠度的数值结果,并就地基阻尼、荷载移动速度等参数对梁挠度的影响效果进行了分析.当地基阻尼较小时,梁挠度的最大值随荷载移动速度的增大而增大;但随着地基阻尼的增大,梁挠度的最大值将随荷载移动速度的增大而减小.梁挠度在时间变化历程及空间分布上的不对称性随地基阻尼或荷载移动速度的增大而增大.     

简谐正弦磁压力对电磁发射轨道的瞬态响应

为解决电磁发射轨道发射精度不够高及炮筒使用年限不够长的难题,将电磁炮发射轨道模拟为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁,利用欧拉梁理论建立了梁的力学模型;借助积分变换及逆变换和计算留数等方法,推导出简谐压力作用下轨道梁瞬态响应解析解;借助MATLAB软件分析了粘滞外阻尼系数、摩擦阻尼系数、弹性系数对梁的瞬态动力响应的影响。计算分析表明:轨道梁的挠度随黏滞外阻尼系数的增大而减小;随着材料应变阻尼系数的增大而增大;而弹性系数对挠度的影响不太明显,挠度曲线随着弹性系数的增加而呈下降的趋势。     

变速荷载作用下加筋低路堤动力响应分析

为研究变速荷载作用下加筋低路堤的动力响应,将荷载假设成变速均布线荷载,并考虑由于荷载变速产生的水平向应力,将加筋低路堤视为层状各向同性弹性层,采用Goodman模型表示层间接触条件。利用Garlerkin法推导出Fourier变换域内加筋低路堤动力响应的控制方程,提出一种模态叠加法,Duhamel积分和Fourier逆变换相结合的方法推导出任意时刻动力响应的数值解。采用两个算例验证方法的正确性,分析层间接触条件、荷载加速度、路堤高度和筋材刚度对加筋低路堤动力响应的影响。结果表明：层间接触状态对路面结构层底部的位移影响显著,尤其对纵向位移影响很大,且变速状态下这种影响更加明显,工程中应尽量使加筋土上下表面处于完全连续状态;随着初速度和加速度的增加,路面结构层动挠度显著增加,地基土表面动应力峰值明显增加,动应力路径显著增大且沿顺时针偏转;加速度对于正应力和剪应力在加筋低路堤中的衰减有一定的影响;增加加筋材料刚度会导致应力在加筋低路堤中的衰减,剪应力比最大可减小47.9%,正应力比最大可减小29%。     

Ground vibration analysis due to a high-speed moving load in a tunnel

The surface response of an infinite viscous-elastic half-space due to a moving load in the tunnel is analyzed. The tunnel is modeled as an inforite long Euler-Bernoulli beam without thickness and the concept of the equivalent stiffness is introduced to simulate the half-space. The inverse Fourier transformation and the relative coordinate transform are utilized to transfer a double infinite integral to a double definite integral, which improves the operational efficiency. Then, the analytic solution of the surface response of a half-space due to a moving load in the tunnel is obtained. Finally, the laws of ground vibration responses induced by moving loads in the tunnel are analyzed, considering different tunnel embedded depths and different moving speeds. Results show that the displacement distortion can be obtained by at some special velocities. A theoretical explaination of this phenomenon is provided as well.     

机场道面的地基参数识别及承载力分析

提出了一种机场道面参数的识别方法，并对机场道面的承载力进行分析。基于Winkler地基板理论和弹性半空间理论的计算模型，应用最小二乘法准则，通过实测挠度与理论挠度进行拟合来识别反应模量K和地基回弹模量E0，并依据实测点挠度相等的方法实现从E0到K的转换，继而进一步计算机场道面的承载力。实例计算表明，文中所提方法简单、易行，并有较好的精度。     

饱和土中单桩受移动荷载作用的动力响应

根据Biot动力理论,采用Fourier和Hankel变换方法得到了半空间饱和土受移动荷载及土体内受垂直简谐荷载作用下的变换域内基本解.再根据虚拟桩法,得出了移动载荷作用下桩基的第二类Fredholm积分方程.最后应用IFFT方法得到时间、空间域内单桩的动力响应.数值结果表明,移动荷载会引起桩身的负摩擦力;桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大;此外,在桩上端部会出现孔压集中现象.     

(第六届水利岩土学术讨论会推荐稿)水平受荷大尺寸钢管桩离心数值试验研究

大尺寸钢管桩是近海风电场建设中最常用的单桩基础之一。基于水平受荷钢管桩离心物理试验成果,以三维有限差分方法为技术手段开展离心数值试验,深入揭示桩-土相互作用关系。研究结果表明：水平受荷下钢管桩侧向变形显著受控于土层弹性模量,通过对计算参数的反演,在验证各级水平荷载条件下离心数值试验桩顶变形、桩身挠度及弯矩分布等与离心物理试验基本吻合的前提下,提取水平受荷条件下钢管桩不同埋深截面区间的荷载-位移（p-y）关系,对不同层位地基土所提供的水平抗力及其分布规律有了系统认识。物理试验和数值试验相结合的研究方法有效克服了物理试验中监测数据有限、监测工具布设困难等缺点;同时,本研究中基于数值试验获取水平受荷桩p-y曲线关系的方法具有普遍适用性,可供实际工程中桩基水平承载力设计参考。     

双参数地基矩形板在运动荷载下的动力响应分析

为评价道路及机场等结构在运动荷载下的动态响应,研究了粘弹性双参数地基上矩形板在受到运动常值荷载和运动谐和荷载作用下的动态响应问题,得到了问题的解析解,并求得了板的固有频率和临界速度.深入分析了荷载速度、频率及地基参数等对动态变形影响规律.研究表明,地基剪切模量、荷载运动速度和频率等对板的动态响应影响显著.