圆弧形层状沉积河谷场地在平面SH波入射下动力响应分析

利用Fourier Bessel级数展开法在频域内给出了圆弧形层状沉积河谷场地对平面SH波放大作用的一个解析解 ,并利用该解分析了河谷中沉积土层排列顺序对放大作用的影响     

夹有软弱土层的层状场地对入射SH 波的响应分析

采用横观各向同性层状弹性体模型模拟半空间上部的层状场地,根据在ＳＨ波入射时这种场地的动力刚度矩阵及基岩输入运动场地响应的计算公式,对夹有软弱土层的层状场地的响应进行了计算,计算结果表明,夹有软弱土层的层状场地与一般的层状场地的频谱特性有明显的区别,但并非总是减小场地的响应,在某些频率处其响应甚至要超过后者,这一点应引起注意。     

横观各向同性层状场地受垂直圆盘状简谐荷载时的响应分析

 采用横观各向同性层状粘弹性模型模拟半空间之上的层状场地, 用阻尼器取代其下部半空间以吸收振动能量。利用作者所推导的环形荷载作用下横观各向同性层状场地位移响应公式, 将它们沿径向进行积分, 给出了横观各向同性层状场地对圆盘状简谐荷载位移响应的一般形式, 并举例说明一些参数及底面边界条件对这些响应的影响。     

二维层状场地表面沟槽对SH波的放大作用

<正> 沟槽对地震波的放大作用早已为人们所认识。文献[3]系统地研究了二维均匀半无限场地表面带有椭圆形沟槽时,在SH波入射下,沟深及入射波频率对沟内及沟附近响应的影响,并进行了许多有益的讨论。从文献[4]对层状场地的研究结果可以看出:层状场地上沟槽的影响与均质场地上沟槽的影响有本质的区别。本文取层状场地作为对象,采用离散土层法计算层状场地动力格林函数,系统地研究沟槽对其表面各点反应的影响。     

横观各向同性层状场地的动力边界条件

 采用横观各向同性层状弹性体模拟场地土, 对该场地底部采用了三种不同的边界: 固定边界、阻尼边界及半空边界。推导了这三种边界条件的公式, 并且给出了它们进入离散化后的Rayleigh 波与Love 波的代数特征方程方法。然后, 计算了场地在三种边界条件下对垂直及水平简谐集中荷载的位移响应, 并与理论解进行了比较, 指出了它们的适用范围。     

斜入射平面SH波在层状饱和半空间中沉积谷地 周围的三维散射

为研究层状饱和场地中沉积谷地对斜入射地震波的三维散射问题,建立了求解问题的2.5维间接边界元方法。通过沿沉积谷地轴线方向的傅里叶变换将三维问题降为二维问题,进而在沉积谷地的截面内进行边界单元的离散和求解,求得沉积谷地截面内的动力响应,然后再将截面内计算结果沿沉积谷地轴线方向进行波数展开即可求得任意位置动力响应。通过与弹性情况的比较验证了方法的正确性,并以均匀饱和半空间和基岩上单一饱和土层中沉积谷地对斜入射平面SH波的三维散射为例进行了数值计算和分析。研究发现沉积谷地对SH波的三维散射与二维散射之间存在显著差异;饱和情况(透水或不透水)与干土情况沉积谷地附近地表位移的差别很大;另外层状饱和半空间中沉积谷地和均匀饱和半空间中沉积谷地对斜入射SH波的放大作用也存在显著差别。     

层状地基中单桩沉降分析

工程实际中地基土大多为层状分布，在这种非均质介质体中，探讨如何从理论上寻求一种较合理的单桩沉降分析方法，对于工程设计具有较高的实用价值。本文以弹性力学Ｍｉｎｄｌｉｎ应力解答为基础，首先求解处于弹性地基中的单桩周围及下卧层土中的应力场，然后利用分层地基模型，求解单桩的沉降，最后考虑地基土的成层性对计算进行修正并用Ｆａｏｒｔｒａｎ７７编制成电算程序。经过计算与实侧的比较，证明本方法具有一定的实用价值。     

饱和层状场地中任意凹陷地形对入射P波的散射

采用Biot理论的基本模型,利用间接边界元方法在频域内求解了层状饱和场地中任意凹陷地形对入射P波的散射。利用精确的土层动力刚度矩阵进行自由场反应分析,求得假想边界上各点的位移和各单元的应力响应;同样计算虚拟分布荷载的格林影响函数,求得位移和应力响应;根据边界条件确定虚拟分布荷载,最终得到问题的解答。结果可退化为干土结果并进行了对比。通过算例,研究了饱和层状场地中凹陷地形入射P波的散射,并与相应干土结果进行了对比。研究表明:入射角度、入射频率和参数b对层状饱和场地的地表位移均有重要影响,与相应干土场地结果差别显著。说明了层状模型的合理性,以及利用层状模型分析的必要性。     

圆弧状沉积谷地在平面SH波入射下的动力响应

针对圆弧状沉积谷地对平面SH波的二维散射问题,曾有学者提出一种闭合形式的解析解,将波的散射问题转化为一无穷维代数方程组求解,但较高的入射波频率会导致该方程组的系数矩阵病态,从而限制了该解析解适用的频带范围。沿用这种闭合式的解析解的求解思路,并通过选择坐标系避免了线性方程组的求解,散射波函数的待定系数具有明确的解析表达式,因此在一个非常宽的频带范围内给出了该散射问题的解析解,并探讨了入射波与谷地特性对地面运动的影响。     

平面P-SV波入射时TI层状自由场地的响应

由于沉积土层的垂直弹性模量常常不同于水平弹性模量，采用横观各向同性（TI）层状场地模型能较真实地反映实际场地。研究了横观各向同性层状场地对平面入射P-SV波的响应，并考虑了平面内偏振角的影响。根据波动方程，采用了薄层元素法，推导了平面P-SV波入射时TI层状场地的动力刚度矩阵。通过算例，分析了TI层状场地的自振特性及各向异性参数对场地响应的影响。     

高速列车荷载作用下横观各向同性饱和地基动力特性的数值分析

 将轨道模拟为铺设在地基上的欧拉梁,对高速列车荷载作用下的欧拉梁动力方程进行双重傅里叶变换,得到地基振动的隐式边界条件。保留每个结点为3个自由度,通过常规u-p格式有限元推导,得到横观各向同性饱和地基有限元控制方程。分别考虑外行SH波、SV波、P波,推导相应的2.5维有限元格式的黏弹性动力边界来模拟人工截断边界。通过与已有文献的对比分析,验证本文理论及计算程序的正确性。算例分析结果表明：随着距离轨道中心距离的增加,土体振动位移减小,加速度衰减减缓;随着深度的增加,孔隙水压力减小,孔隙水压力曲线第一个拐点出现在第1,2层土的分界面上,在深度为10 m处,孔隙水压力减小至0。     

基于2.5维有限元法分析横观各向同性地基上列车运行引起的地面振动

 根据2.5维有限元原理,从横观各向同性土体弹性本构方程出发,推导出横观各向同性土体2.5维有限元弹性波动方程。轨道简化成铺设在横观各向同性地基上的Euler梁。在轨道方向的垂直截面上,将轨道结构和地基进行有限元离散,采用八节点单元,每个节点包含3个自由度,从而使复杂的三维问题转化为平面应变问题,再通过FFT逆变换转换为沿轨道方向三维空间中的时域振动响应。分别基于上海和北京地区的典型土质参数,进行场地动力响应分析。结果表明：列车运行引起的北京地区场地的加速度响应幅值及位移响应幅值均分别大于上海地区场地的加速度响应幅值及位移响应幅值;随着距轨道中心处距离的增加,两地区土体的动力响应频率均衰减到简谐荷载的自振频率周围,反映出横观各向同性土体的滤波作用;应力波在软土层中传播所消耗的能量大于在硬土层中传播;列车运行引起的地面振动衰减曲线会出现反弹增大的现象,其反弹特性及出现的位置与地基土体参数及列车运行速度密切相关。     

水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应

研究了在水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应问题。半空间饱和土采用Biot提出的三维波动原理,将桩看作是一维的弹性杆单元,采用Hankel变换及数值逆变换得到饱和土的基本解。利用桩土之间的变形协调条件和叠加原理得到饱和土中群桩的第2类Fredholm积分方程,采用动力相互作用因子的方法计算群桩在水平荷载作用下的动力阻抗,给出了群桩的阻抗、弯矩以及孔压的数值结果。该方法可用于计算层状饱和土中群桩的水平动力反应问题。     

平面波作用下饱和地基表面刚性圆形基础的竖向振动分析

 基于Biot波动方程,研究饱和地基表面刚性圆形基础在入射P1及SV波激励下的动力响应问题。为考虑地基与基础的相互作用以及基础对入射波的散射,引入辐射波场及刚体散射波场。将饱和地基视为Biot波动方程描述的饱和半空间,并假设土与基础紧密接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换求解土体控制方程,并结合地基与基础接触面的混合边值条件及基础的动力平衡方程,得到入射波作用下基础竖向振动振幅的表达式。最终通过数值算例分析入射波频率、入射角度、基础质量以及饱和土体渗透性等对基础竖向振动的影响。研究结果表明,当基础分别受P1及SV波作用时,两者之间的竖向振动特性有较大差异。     

冻土区桩基回冻过程对单桩承载力和桥梁施工的影响分析

考虑大气温度、水文地质条件，混凝土入模温度、冻土初始地温场的影响及相变效应，以传热学为基础，给出了冻土区单桩地温场控制微分方程、边界和初始条件，以及其空间分析的有限元计算模式。结合工程实例对青藏高原典型湿润性地段多年冻土区的钻孔灌注桩单桩回冻过程温度场进行了计算，给出了桩身温度随深度及吲冻时问的变化。以设计规范为基础对单桩回冻过程中温度场的变化对单桩承载力的影响及施工进程的影响进行了分析，所得结论可为多年冻土区桥梁工程施工计划的制定提供理论依据。     

按单桩极限承载力设计复合桩基时的整体承载力安全系数

从复合桩基的桩、土共同作用的机理出发,对复合桩基的整体承载力安全系数作了较为完整的分析。考虑桩、土分担荷载之比和桩、土安全系数取值的影响,提出了用分项系数法对整体承载力安全系数进行定义,同时考虑了桩侧摩阻力和桩端阻力的大小及安全系数取值的影响。在计算复合桩基整体承载力安全系数时,考虑了由于遮拦作用而使土的极限承载力有所提高以及计入了群桩效应而使桩的极限承载力发生变化的情况,使得复合桩基整体承载力安全系数的定义和计算更加合理和完整。