上覆弹性板双层地基在移动荷载作用下的动力响应

 用Fourier变换及逆变换对移动荷载作用下路基路面系统的动力响应问题进行研究。考虑路基路面相互作用,假设一条形移动荷载作用在路面板的表面,地基以地下水位面为分界面分为双层,水位面以上为单相弹性土层,以下为饱和土层。考虑地基土层厚度有限,利用Lame对位移场的分解理论,引入势函数,并运用Fourier变换分别对弹性土层和饱和土层进行分析。在Fourier变换域内,结合边界条件,联立路面板、弹性土层和饱和土层的运动方程,得到土体竖向位移、应力和饱和土层内孔隙水压力的表达式;同时利用离散Fourier逆变换得到数值计算结果。计算结果表明,荷载速度、频率,饱和土层的渗透系数对地表竖向位移的影响很大;弹性土层厚度对竖向位移的影响依赖于荷载速度;弹性土层厚度以及弹性土层和饱和土层的相对刚度比对孔隙水压力有非常明显的影响。     

移动荷载下正交各向异性地基无限大板的动力响应

以薄板理论和弹性动力学理论为前提,以位移分量为基本未知量,建立了直角坐标系下的移动谐振荷载作用下正交各向异性地基上覆无限大弹性板的力学模型和动力微分方程;然后用坐标变换和Fourier积分变换,且引入边界条件,推导了移动荷载作用下无限大板的挠度和薄板与地基之间的接触应力的积分形式解。基于推导的理论方法,编制了相应的计算程序,并对薄板表面作用线性谐振荷载问题进行了算例分析,验证了方法的正确性。最后,对移动谐振荷载作用下公路路面板的动力响应进行了参数分析,研究了土体参数、板参数、荷载速度、荷载频率对其影响规律。结果表明:土体的各向异性、板厚、板的弹性模量、荷载移动的速度和振动频率对板动力响应影响很大。     

移动条形荷载作用下弹性层状介质动应力解析解

采用Fourier积分变换与递推矩阵方法,依据平面问题的弹性动力微分方程、边界条件与层间连续条件,推导得到不同形式移动条形荷载作用下弹性层状介质动应力解析解。对不同移动速度和不同荷载形式作用下弹性4层介质动应力分布规律进行了算例分析,结果表明:竖向或水平条形荷载单独作用下,移动速度对动应力的影响随着荷载移动速度越来越接近结构层最小剪切波速而不断增大,相关应力向量各分量随着深度增加而呈现为各自不同的变化特征;实际行车条件对应的移动竖向和水平条形荷载共同作用下,移动速度对动应力的影响和动应力竖向分布规律皆比移动竖向或水平条形荷载单独作用更为复杂。移动条形荷载作用下弹性层状介质动应力解析解可为各类型交通工具作用下层状介质动力响应特性分析提供理论支持。     

移动荷载下弹性半空间地基上矩形薄板的动力响应解析研究

基于三维弹性理论,先对位移表示的地基动力方程进行Laplace变换,再进行双重傅里叶变换,获得直角坐标系下弹性半空间地基受任意竖向动荷载作用下的Laplace变换域中的位移解析表达式;然后对地基上有限大矩形薄板的边值问题进行Laplace变换,并求得地基板的Laplace变换域中的含有未知地基反力的挠度解析解;最后结合板与地基的变形协调方程,完全求得弹性半空间地基板在移动荷载作用下的Laplace变换域中的解析解。在此基础上,利用Laplace数值逆变换得到地基板时间域内的动力响应。算例结果表明本文的研究方法是切实可行的。用该文方法可精确分析地基板在任意移动载荷作用下的动力特性。     

移动荷载作用下饱和地基土上无限板的动力响应

利用Biot波动理论、无限大板的弹性理论研究了移动荷载作用下饱和土地基上覆弹性板的动力响应问题。首先引入两类势函数解耦Biot波动方程。由所引入势函数及二维Fourier变换,得出了土体位移、应力及孔压在变换域内的通解。再根据无限大板的弹性理论求解了变换域内饱和土的波动系数及板的内力表达式。最后利用IFFT算法得出了时间-空间域内的解析解。文中通过具体算例,分析了荷载移动速度、土层剪切模量对板内力、土体的动力响应的影响。     

列车移动荷载作用下分层地基响应特性

用分层半空间上周期性支撑的欧拉梁模型求解多层地基和铁路轨道在列车运动荷载作用下的振动问题,通过Fourier积分变换得到轨道运动的格林函数表达式,并用矩阵传递法导出地基对轨枕的支撑刚度,结合轨道和地基运动的整体方程得到振动解。通过实例计算分析不同速度的列车在软土地基上运行时分层地基的波动特性和地基内部振动变形的分布规律,发现地基振动特性主要取决于列车的运行速度和地基的土层性状。     

移动荷载作用下弹性半空间土体的动力响应

基于弹性体激振下的运动方程以及入射波与反射波的叠加理论,结合坐标变换和傅里叶变换,建立了分析移动荷载作用下弹性半空间土体动力响应的谱元法.对某实际算例中路面的各力学性能指标进行动力响应分析,得出了由于荷载速度、荷载频率以及土体阻尼比不同而导致的土体表面各点竖向位移的变化,并与其他方法计算结果进行对比.结果表明:该方法合...     

移动荷载作用下横观各向同性层状地基–薄板结构动力响应半解析研究

为研究各向异性和动载参数对层状地基–薄板结构动力响应的影响规律,在已有各向异性弹性动力学理论的基础上,利用积分变换及矩阵分析理论,获得移动矩形简谐荷载作用下横观各向同性层状地基–薄板(无限大)结构的稳态动力响应半解析解答.通过对比既有算例所得结果,验证半解析解的准确性,进而对板体位移动力响应进行参数分析.结果表明:各向...     

煤矸石地基在强夯冲击荷载作用下的物理模型试验研究

 为了研究强夯法加固煤矸石地基的加固效果,了解强夯过程中不同深度处动应力分布规律,测定不同夯击能的有效加固深度,进行室内模型试验研究。用DH5939动态应变仪采集不同夯击能、不同击数、不同测点位置煤矸石地基中的动应力。试验结果表明：单击夯沉量随夯击次数的增加而减小。在夯击次数相同情况下,单击夯击能越大,夯沉量也越大。在强夯作用下,动应力主要为单一的波峰,没有明显的第二波峰,作用时间极短,动应力达到峰值所需的时间明显小于衰减时间。沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性,在同一深度,随着夯击能、夯击次数的增加,动应力也相应增加。另外,强夯后煤矸石地基的物理力学特性指标如压实度、黏聚力等较夯前有较大提高,夯击能越大,提高幅度越明显,夯击能相同时,距夯点位置越近,提高幅度越明显。满足实际工程需要的最佳夯击能约为3 000 kN•m,最佳夯击击数为7～9击。该成果不仅适用于强夯法处理煤矸石地基,对其他松散易碎介质如建筑渣土的强夯地基加固也有一定的参考价值。     

基于Betti-Rayleigh动力互易定理求解移动荷载引起的地基土振动

 基于Betti-Rayleigh动力互易定理,论证了地基土Green函数的互易性,推导了移动荷载引起的地基土振动解析解,进而推证出移动常力荷载和移动简谐荷载作用下地基土表面振动在波数–频率域内和空间–时间域内的解析表达式,并采用Matlab对其进行数值计算。通过互易定理的使用将振源的移动问题变换为地面上受振点的移动问题,使移动荷载作用下地基土振动响应的解析表达式大大简化。最后结合某地基土参数对移动的单位常力荷载和单位简谐荷载作用下的地面振动进行算例分析,结果表明：移动常力荷载引起的地面振动属于典型的低频振动;移动简谐荷载作用下地基土表面出现波动的Doppler效应,且地面上受振点的振动频率范围由最上层地基土的Rayleigh波波速控制;地面上的受振点距振源较近时,地基土表面R波对振动的贡献明显高于P波和S波,而当受振点距振源较远时,P波对振动的影响较明显。     

移动荷载引起的地基应力状态变化及主应力轴旋转

用弹性半空间Euler-Bernoulli梁及其在移动荷载作用下的动力解,得到地基表面与梁之间的接触反力解答。将接触反力视为作用于地基表面的荷载,以单位移动荷载引起的半空间地基内部应力解为基础,对反力在作用空间上进行积分,得到荷载速度小于地基中Rayleigh波速时,移动荷载在地基中引起的稳态应力响应解答。以单个轮轴移动荷载为例,分析地基土单元的应力状态变化、主应力轴旋转以及荷载速度的影响。给出荷载移动线正下方和荷载移动线外土单元应力的时程曲线、应力路径、主应力轴方向变化曲线。结果发现,荷载移动过程中,荷载移动线正下方土单元主应力轴连续旋转180°。土单元应力状态从纯剪变化到三轴剪切,再回到纯剪状态。当荷载速度较高时,速度对应力状态变化的影响非常大,移动荷载引起的动力响应非常大,不可以用静力解答来分析应力。荷载移动线以外的土单元应力状态变化和主应力轴旋转非常复杂,但x-z和x-y平面上的应力路径形状与荷载移动线正下方土单元的应力路径形状相似。     

超载软土地基被动加固控制邻近桩基侧向变形分析

当堆载超过强度标准或桩顶位移超过变形控制标准后，就需要采取提高地基稳定性和控制桩基侧向变形的措施。深层搅拌法是一种常用的软土地基加固方法。采用有限元法，模拟深层搅拌法被动加固软土地基与堆载邻近桩基的相互作用，分析、讨论了加固宽度、加固深度、加固体弹性模量等桩基侧向变形的影响，可为地基处理提供一定的理论指导。     

用统一强度理论求岩基极限承载力

基于统一强度理论,将岩基承载力问题视为空间问题,考虑了中间主应力的影响,推导出了岩基承载力的计算公式。当中间主剪应力的影响系数b=0时,其计算公式与采用Mohr-Coulomb强度理论所求得的解完全相同。并讨论了b对承载压力的影响,分析表明:岩基承载力随着b值的变化而不同,从而说明所推导公式对岩基承载力计算有一定的指导意义。     

基于软化地基和弹性地基假定的坚硬顶板力学特性分析

 传统矿压分析中将坚硬顶板下部软岩的支承作用简化为Winkler弹性地基,要较精确地分析覆岩的力学特性,该简化不能满足要求。鉴于软岩对顶板支承力峰位于煤壁前方的实际,对煤壁到支承力峰为软化地基、支承力峰前方为弹性地基支承的周期来压前坚硬顶板模型的力学特性进行分析。注意到软化地基与弹性地基交界处地基反力保持连续,是引入软化地基分析顶板问题的关键,提出一个软化地基支承力峰值确定法和2个支承力峰值精度验证法。据所提出的软化地基对顶板支承力表达式写出软化地基区段顶板挠度方程形式解,求得五段式顶板挠度方程形式解中全部积分常数。在算例中获得软化地基对顶板支承力峰值并对其精度予以验证,将分析结果与基于全弹性地基支承假定的顶板力学特性进行比较。得到如下认识：200～300 m埋深下全弹性地基支承假定的顶板在煤壁处受到的地基反力,是煤壁附近为软化地基支承的顶板在煤壁处所受地基反力的4倍。煤壁附近强大反力的支承使顶板弯曲程度小,弯曲范围小,弯矩峰超前煤壁的距离小,煤壁前方应变能储存区域及储存量小;软化地基支承的顶板在煤壁处的地基反力为前者的1/4。煤壁附近反力小使顶板通过加大弯曲程度和弯曲变形范围去抵抗顶板上覆荷载,这使得弯矩峰值和弯矩峰超前煤壁的距离有较大增加,煤壁前方应变能储存区域和储存量大为增加,顶板挠度比全为弹性地基支承的顶板挠度有全面、大幅度增加。煤壁前方顶板弯矩峰位置与顶板超前断裂距有关,基于软化地基和弹性地基假定计算的顶板弯矩峰位置,与现场监测到的顶板断裂位置接近,相应的顶板的内力、应变能和挠度特性描述,比基于全弹性地基支承假定的顶板力学特性更为贴近实际。     

基于灰理论的基坑支护方案优选研究

在理论分析的基础上构建了一个评价基坑支护方案的三级指标体系,并给出专家逻辑推理评语体系和一致性检验的方法,以及确定理想方案指标期望值的方法。利用灰色关联分析法,建立基坑支护方案的多目标决策方法,同时提出利用多级指标体系来相互检验结论的一致性。并通过具体的工程实例进一步验证本方法的实用性和合理性。     

基于海上风电场的桩基基础设计与研究

论述基于海上风电场对桩基基础设计和选择的方法。根据各种现有规范计算桩基础在海上所受的上部荷载、船舶撞击荷载、波浪和波浪等各种荷载,并进行荷载组合;通过M法和P-Y曲线分别分析桩基的弹性和非弹性内力变形,计算出桩基位移和桩顶的作用力;最后进行桩梁的强度计算和配筋验算;系统为设计人员提供详尽的桩基基础分析资料,以及三维设计场景情况。     

SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法研究

 基于弹性波动理论和概化地质分析模型,利用希伯来–黄(Hilbert-Huang)变换,提出SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法,并且通过振动台试验和数值分析结果对其合理性进行验证。该方法不仅能够考虑SV波的幅值、频率、持时三要素对边坡地震稳定性的影响,而且能够预测岩质边坡的安全性、滑坡发生的时间和规模,同时也能够为高烈度区支挡结构开展抗震时频设计提供一定的参考。     

基于模糊理论的工期控制的研究

文中基于模糊理论对工期进行优化的问题进行了讨论。利用正态隶属函数对单个工序的持续时间进行模糊化处理,得到不同隶属度下的模糊工期,得到隶属度与工期之间的关系,对工程工期进行控制。