Biot动力固结方程简化模型在桩水平动力响应中适用性研究

分析不同Biot动力固结方程简化模型在桩水平振动中的适用性。引入势函数进行解耦,推导了忽略土体及水体竖向连续的土层水平振动响应解析解,结合以前研究,讨论了单相土模型、等效单相土模型与不同渗透系数条件下忽略流体惯性项忽略竖向连续模型、考虑流体惯性项忽略竖向连续模型以及考虑流体惯性项考虑竖向连续模型的桩头阻抗频响规律,指出Biot动力固结方程可进行简化的条件。     

基于扰动状态理论的Biot固结有限元分析

 通过求解水–土耦合的综合方程组可以得到任意时刻的位移和孔隙压力值。理论公式推导和有限元分析过程建立在有效应力原理、连续条件和平衡方程基础之上。在扰动因子的演化方程中自变量取为材料的竖向应变。材料参考状态各部分应变取值一致。扰动状态理论得到的材料变形比只利用弹塑性模型得到的材料变形偏大,这一点与应用损伤理论得到的结果性质相似。     

室内多种吸附材料并存时吸附能力的等效简化

当室内多种吸附材料共存时,室内挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)浓度的计算相对来讲较为复杂。本文的目的在于找出一种该情况下材料吸附能力的等效简化方法。基于无量纲吸附能力理论分析,本文提出了室内不同吸附材料共存时,以材料无量纲相对质容为简化指标的吸附能力等效面积折算方法。案例模拟与结果分析显示该方法能较好地应用于此类问题,可为室内污染物浓度的简化计算提供参考。     

弹塑性大变形Biot固结理论的参变量变分原理

根据大变形弹塑性理论Lagrangian描述的UL方法，利用参变量变分原理的思想推导建立了弹塑性大变形Biot固结理论的数值模拟计算方法。该方法的优点在于，将弹塑性分析问题转化为屈服条件下的约束求弹塑性势能泛函的极值问题，增量计算中不需要迭代，而且便于进行非关联流动与应变软化计算。     

多层地基二维 Biot 固结的理论解答

采用积分变换、算子法研究了多层地基二维Ｂｉｏｔ固结问题，获得地基表面作用荷载时任意层内任意点应力（包括孔压）、位移（包括流体流量）的一般积分形式解。按照本文的方法也能获得多层地基Ｂｉｏｔ固结的“Ｍｉｎｄｌｉｎ问题”的解答。本文的结论可推广应用于边界元法求解多层二维Ｂｉｏｔ固结问题。     

基于Neuman理论获取潜水含水层系统参数的简化方法

本文通过对考虑流速垂直分量和弹性释水的Neuman潜水完整井流模型解析解的数值分析,给出了模型的数值计算过程,并结合加速遗传算法(AGA)获取了潜水含水层系统参数,通过应用实例表明,可以取得很好的参数估算效果,并且对比传统配线法可知:所得结果与配线法结果近似一致;利用参数计算的降深与实测降深的拟合优于配线法;不必分抽水初期、末期分别拟合,避免了配线法初期和末期导水系数不一致的问题;实现了利用Neuman潜水流模型获得参数的自动优选,简化了参数估计过程。     

简化土拱物理和数值模型在土拱形态研究上的适用性

在土拱室内模型试验和数值分析中常常采用简化土拱模型。在带帽桩承式路堤分析中,简化土拱模型中只有路堤,没有带帽桩加固的地基土,土拱的形成过程是通过人为控制桩间土上方路堤基底沉降或竖向应力来模拟的。通过建立土拱分析的二维弹塑性整体和简化有限元模型,对桩承式路堤中的土拱进行数值模拟,在最大土拱状态下确定出相应的土拱形态。计算结果表明:整体有限元模型和简化有限元模型获得的土拱形态都为半椭圆形。路堤基底施加余弦形和抛物线形沉降的简化有限元模型获得的土拱高度与整体有限元模型计算结果非常接近。减小路堤基底竖向应力和在基底施加均布沉降的简化有限元模型得到的土拱高度近乎相同,但数值均要比整体有限元模型计算的结果大得多。     

巨型钢管混凝土框架结构柱模型等效简化理论分析

为了克服目前巨型框架结构分析过程中,节点和单元数过于庞大、构造复杂、耗时较长等不利因素,通过将巨型框架结构体系中应用较多的钢管混凝土柱、支撑简化为具有等效轴向刚度EA、等效弯曲刚度EI及等效剪切刚度GS的等效实腹柱和支撑的方法,简化建模难度,节约机时,实现变参数分析的目的。推导了等效简化的过程和方法,并就某一巨型钢管混凝土框架结构体系柱进行了验算,结果表明,等效简化效果明显。     

Biot固结平面有限元程序网格局部加密方法研究

为了解决软土地基上的构筑物沉降过大、承载力不满足等问题 ,很多学者依据Biot固结理论编制了大量的有限元程序。要在基本相同的计算量的前题下获得足够的精度 ,需要对有限元网格进行局部加密处理。作者提出的加密方法合理解决了接触单元和多级加载问题 ,并使用C ++Builder开发工具编制了加密程序 ,最后给出一个工程实例验证了方法的可行性。     

有限元解Biot固结方程时初始参数选取方法的研究

针对初始参数对有限元Biot固结方程解的影响,分别分析了用前期固结压力计算初始模量和直接用实测值作为初始模量对结果的影响程度,通过实例,对比了两种方法的优劣.提出了用实测初始迭代模量取代用邓肯一张模型计算初始迭代模量的方法.     

渗透力概念的力学分析及广义化探讨

渗透力是土力学中重要而艰深的概念之一。在分析渗透力现有成果基础上,首先辨析提出了相关的水力梯度定义和Darcy定律表述之间的协调性问题,从而明确了传统渗透力表述式中水力梯度的协调性定义方法;然后,基于力学机理较严谨的Biot固结理论并引入体力、广义有效应力原理和总渗流势方程等,分析提出适用于广义多孔介质(含土体)的广义渗透力的一种定义,即广义渗透力在力学上是广义有效应力系数张量与总渗流势梯度的点积,这区别于传统假说。在Terzaghi有效应力方程适用的范围内,广义渗透力可以退化为总渗流势梯度这一常见形式。还探讨了渗透力的其他力学性质,以及考虑渗流速度影响的广义渗透力改进途径。所得结论有助于拓展对渗透力概念的认识。     

低频振动对低渗油藏径向渗流影响的变参量Biot固结分析

基于波动采油对低渗储层物性改善的动态过程,利用变参量的岩土固结模型分析弹性波对饱和渗流流体径向模型流固位移、孔隙压力等的影响规律。通过Laplace变换与迭代消去,得到拉氏变换下低渗开发油藏波动控制方程为变系数高阶微分方程;利用变系数向量拆分与矩阵求法,推导了波动采油作用下饱和单相流体径向(定流量或定压)开发储层的流固位移近似解。通过Matlab编程,算例分析了饱和水相介质和不同振动频率下饱和油相介质的渗流、物性变化。结果表明,低频波动采油技术可增加低渗开发储层孔压和渗流速度,文中基础参数下,存在最佳振动频率5~30 Hz使得增幅最大,作用范围可达60 m,径向模型Laplace变换–Durbin离散近似求解适用于波传播时间较小的情况。     

基于简化m法的多层桩锚支护系统计算

结合工程实例,介绍了简化m法与MATLAB语言结合编制的双层支撑挡土桩支护计算程序zcjs．m,实践证明该程序可以方便地求出桩锚支护的内力及桩顶变形,值得推广。     

A simplified model for analysis of high‐rise buildings equipped with hysteresis damped outriggers

A simplified model is developed to estimate the seismic response of high‐rise buildings equipped with hysteresis damped outriggers. In the simplified model, the core tube is considered as a cantilever beam, and the effects of outriggers on the core tube are considered as concentrated moments. Modal decomposition method is adopted to obtain the seismic response of the simplified model. To investigate the accuracy and effectiveness of the simplified model, a high‐rise building with a height of 160 m was adopted as the example structure, and its response subjected to a ground motion was analyzed using the simplified model. A corresponding finite element model was built and analyzed by a finite element program called SAP2000 (Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, United States). The analysis results obtained from the two models were compared. To consider the randomness of the ground motion, comparisons between the two models were further conducted using another 22 ground motions. It is found that the analysis results obtained from the simplified model agree well with those obtained from the finite element model, and the computation time used for the simplified model is almost negligible compared to that used for the finite element model. Such observations demonstrate that the simplified model is accurate and effective. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。     

基于可拓理论的边坡地震稳定性评价方法研究

针对影响边坡稳定性因素的不确定性和错综复杂性以及传统分析方法的主观性和不切实际性,本文提出了一种基于可拓理论的多层次多指标的综合评价方法,并对辽宁省的庄河边坡从地质条件、环境条件和工程条件三个层次五个指标进行了稳定性评价,确定了该边坡的稳定性等级,研究了影响该边坡稳定性的因素。同时,通过计算各影响因素的可拓关联度、权重等指标,得出了地震力是影响该边坡稳定性的最重要指标。在此基础上,从库伦强度理论和岩体应力状态两个方面,分析了竖向地震力和水平地震力对边坡稳定性的影响。该方法将可拓理论和地震力对边坡稳定性的影响相结合,不仅为边坡稳定性分析提供了一种综合的研究方法,而且为采取有针对性的加固措施提供了可靠的依据。     

矩形截面混凝土空心墩塑性铰长度分析

在延性抗震设计中,等效塑性铰长度直接影响到桥墩位移能力的估算,其计算的准确性对于桥墩抗震性能的评估至关重要。现有规范中等效塑性铰长度公式大多是由实心墩试验得到的,鉴于空心墩与实心墩的性能差异,这些公式对空心墩的适用性尚有待深入研究。通过7个不同设计参数的矩形截面空心墩拟静力试验,观测并分析不同构件塑性铰区损伤演化及变化趋势,研究剪跨比、纵筋率、配箍率对墩底塑性铰分布形态的影响。基于国内外等效塑性铰长度计算公式与试验结果的对比分析,发现：塑性铰长度随墩身计算长度的增大而增大,配箍率、纵筋配筋率对其有一定影响;在现有规范及文献中,Telemachos、Eurocode8、高振世的塑性铰长度计算值与实测值较为接近,适于估算矩形空心墩的塑性变形能力。     

考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动

为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识,基于Boer多孔介质动力控制方程组,考虑桩底土层波动效应,采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力,进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程,结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律,得到了一些对工程实践有意义的结论。     

Numerical modeling of cavitation on spillway’s flip bucket

Numerical modeling of hydraulic phenomenon by computational fluid dynamic (CFD) approaches is one of the main parts in the high cost hydraulic structure studies. In this paper, using Flow 3D as CFD commercial tool, the cavitation phenomenon was assessed along spillway's flip bucket of the Balaroud dam. Performance of numerical modeling was compared to the physical model, which was constructed to this purpose. During numerical modeling, it was found that RNG turbulence model is a suitable performance for modeling the cavitation. Physical modeling shows that minimum cavitation index is about 0.85 and minimum cavitation index based on Flow 3D results is about 0.665, which was related to the flood discharge with return period of 10000 years. The main difference between numerical and physical modeling is related to the head of velocity, which is considered in physical modeling. Results of numerical simulation show that occurrence of cavitation based on cavitation index equal to 0.25 is not possible along the spillway.