地基沉降时间效应的分析及程序设计

当前通常采用饱和土的渗透固结理论分析计算建筑物地基沉降与时间的关系。在量化计算过程中采取计多假设，但在计算过程中，运用不同α值的固结度与时间因数的工线，人为地增加了计算误差并且异常繁琐。笔者编写的计算中使沉降与时间的计算简化。     

修正Terzaghi理论在吹填土固结计算中的应用

经典Terzaghi一维固结理论在小变形线弹性固结沉降计算中广泛应用,固结系数、压缩性、渗透性等固结参数保持为常量,但直接应用于沉降量超过50%的吹填土固结沉降会引起不可忽视的坐标误差,导致较大的预测误差,存在应用上的局限性。修正Terzaghi理论计算方法,根据有限应变理论将吹填土大变形固结沉降分段表达,同时修正应变步长上固结参数,满足经典固结理论中小变形、线弹性假定条件。通过土体渗透系数、体积压缩系数与孔隙比间拟幂次函数关系表达吹填土体非线性本构关系,固结系数不再保持为常量,而在固结过程连续变化。修正Terzaghi固结理论分段计算方法,在确定沉降应变步长内固结系数为常量,计算相应时间步长,修正土体固结系数及固结参数后进行下一应变步长计算,累加沉降量与时间步长得到土体时间维度上的大变形固结曲线。修正Terzaghi固结理论满足线弹性小变形基本假定,反映出软土固结沉降中非线性特点,计算预测结果与实测值符合良好,将经典一维固结理论推广应用到吹填土大变形固结领域。     

饱和粘性土地基沉降与固结变量的计算分析

根据地基固结度与地基沉降的关系式，结合实例分析在饱和粘性土地基沉降资料分析中计算结果与实测结果不一致性的原因及其关系，探讨地基固结度表达式的差异性，讨论如何利用沉降值表达地基固结度，提出在沉降资料分析中不同常规方法的计算前提和方法。     

饱和粘性土地基沉降与固结变量的计算分析

根据地基固结度与地基沉降的关系式,结合实例分析在饱和粘性土地基沉降资料分析中计算结果与实测结果不一致性的原因及其关系,探讨地基固结度表达式的差异性,讨论如何利用沉降值表达地基固结度,提出在沉降资料分析中不同于常规方法的计算前提和方法     

改进的最小二乘法计算固结系数

目前计算固结系数常用的方法是时间对数法和平方根法,这两种方法属于作图法,同时这两种方法仅利用了试样固结试验中沉降量与时间关系曲线中较少的数据,人为因素影响较大,确定固结系数有一定误差,因此,如果利用固结过程中的实测数据直接求出固结系数将会是一种较好的计算方式。针对这种情况,采用工程上通用的最小二乘法,通过公式推导,改进边界条件,得出了实测数据与固结系数的关系公式,并用Matlab编程得到了固结系数的求解过程,由于采用计算机运算,从而避免了对固结初始值的依赖,减少人为因素的影响。计算结果表明,计算公式计算效果良好,有效的减少了计算中的误差。     

浅谈软土压缩过程中影响固结系数的因素

软土强度低、压缩性高、透水性差,变形很大,而且往往持续很长时间。在工程中,控制软土地基的变形,了解变形与时间的关系,对设计、施工都非常有利。目前在实际工程中,计算变形与时间的关系大多数都是基于太沙基固结理论,其中土的固结系数Cv=k(1+e0)/γwmv,并假定土的参数在压缩过程中是不变的,但是大量的试验结果表明:在固结过程中,渗透系数k和压缩系数mv呈递减趋势,因此固结系数Cv也是变化的。大量的试验研究表明固结系数Cv随着有效应力水平的变化而变化。因此在计算建筑物沉降时,应当将固结系数看成随应力、渗透系数等因素变化的量。所以如何选择合适的固结系数,成为了预测变形速率的关键。     

改进的遗传算法求解固结系数

基于太沙基一维固结理论,根据遗传算法原理,推导了固结系数与固结时间的参数关系,为固结系数的求解提供了一种计算方法。该法避免了图解法的缺陷,消除了时间对数法等计算方法由于需要确定沉降初始值的误差影响。求解中根据生物进化原理,便于计算机数据处理。通过与现有方法比较,发现该方法准确、可靠和简便,可有效消除人为因素,而取得较好的计算结果。     

考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的一维固结计算

固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比e_t的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数C_v中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明：当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数C_v的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。     

半透水边界砂井地基的真空预压固结解

针对砂井地基顶部存在垫层和底部存在下卧层的现状,采用半透水边界来反映它们对砂井地基固结的影响。假定地基变形符合等应变条件,考虑水平向渗透系数沿半径发生变化,建立了上下边界为半透水边界时真空预压砂井地基的固结理论,通过分离变量法获得固结度和沉降的级数解析解答,分析了底部透水系数、顶部透水系数、井阻、渗透系数沿半径分布特性对砂井地基固结度和沉降的影响规律。研究表明,当底部半透水时,最终负孔压和有效应力呈现出沿地基深度衰减的变化规律。当其它条件相同时,底部透水系数越大的地基固结度越大,但最终沉降和径向固结时间因子相同时的固结沉降却越小。当底部边界不透水时,最终沉降不会随着顶部透水系数改变而改变。但当底部边界半透水或完全透水时,最终沉降随着顶部透水系数增大而增大。顶部透水系数越大的地基固结度越大,径向固结时间因子相同时的固结沉降也越大。均匀井阻的大小不会影响负压最终竖向分布特性,也不会改变最终沉降,但会明显降低砂井地基固结度,延长固结完成时间。渗透系数径向分布模式会对砂井地基的固结度产生影响。工况一计算的固结度最大,工况二计算的固结度最小,工况三计算的固结度介于工况一和工况二之间。半透水边界对真空预压砂井地基固结过程的影响规律与堆载预压砂井地基相比存在明显不同。     

砂质粉土地区盾构施工引起的地面沉降研究

杭州地铁2号线某盾构区间土质主要为砂质粉土,盾构施工过程中出现了地面日沉降速率连续报警和地面沉降量过大问题.对地面沉降实测数据进行了统计分析与理论研究.结果表明:由于该地区以砂质粉土为主,渗透系数较大,导致固结沉降在盾尾通过后1周内完成;地面沉降在盾尾通过后迅速稳定,变化时间非常短(总共3～4 d);由于工后固结沉降完成时间很短,一旦施工沉降较大,就容易造成日沉降速率和地面沉降量超标;引起的固结沉降量总体较小,平均值为9.7 mm,但最大地面沉降值的分布范围很广,表明盾构施工水平对地面沉降的影响非常大.     

相场法模拟Al-Cu合金连续冷却枝晶生长

采用相场、浓度场耦合的相场法,模拟了Al—Cu合金连续冷却条件下的枝晶生长过程．与以往的研究不同,本文通过指定过冷度序列,用一系列的等温凝固逼近连续冷却过程,因此避免了传统计算中温度场与相场分别采用宏观和微观两套网格及时间步长的问题．相场参数通过有限薄界面条件（thin interface limit）获得,模拟中考虑了各向异性、浓度扰动等影响．同时通过浓度场计算分析了晶内偏析现象．     

形状沉积成型技术支撑材料凝固时间的研究

采用形状沉积成型技术制造零件时需要支撑材料，此支撑材料应具有快速凝固的特性，以达到陶瓷制件快速成型的目的。作者对羧甲基纤维素、聚乙烯醇和淀粉3种支撑材料的凝固时间进行了实验研究。结果表明，淀粉最适合作支撑材料，其最佳质量浓度范围为40％～50％，并且探讨了泥坯缝隙的宽度与厚度对淀粉凝固时间的影响，泥坯缝隙宽度越宽，淀粉凝固时间越长；泥坯缝隙厚度越厚，淀粉凝固时间也越长。研究淀粉凝固时间、泥坯缝隙厚度以及宽度三者之间的关系对形状沉积成型有很重要的意义，可以根据每一层厚度不同，灵活调节一层的成型时间。     

Columnar to equiaxed transition during alloy solidification

Dendrite is the most prevalent microstructural pattern during the preparation and formation of materials. The microstructural scale and pattern of the dendrites largely determine the final properties of the materials. In general, we desire the dendrite to grow with the mode of equiaxed growth. Polycrystalline material obtained by equiaxed growth commonly possess higher strength and ductility, because when the polycrystalline material is forced to deform, there exists mutual compatibility of de…     

过冷合金熔体非平衡凝固过程形核方式的竞争

形核是凝固过程的重要阶段.由经典形核理论及其最新进展可知,对应不同的凝固条件,合金熔体中可能出现三种形核方式,即连续形核、位置饱和及自由生长.着眼于过冷合金熔体非平衡凝固中形核方式的竞争,包括连续形核与非热形核(位置饱和与自由生长)的竞争、单点形核与多点形核的竞争、均质形核与异质形核间的竞争,对不同合金系的形核方式进行了讨论.通过相关实验结果及分析证实了上述竞争的存在,进而提出了一些确定形核机制的判据.     

纯滚动隔震系统位移计算方法的对比分析

针对纯滚动隔震系统,根据其地震位移反应规律,编制了数值分析程序;采用实验方法和理论分析方法,对比分析了数值分析程序和传统的刚塑性力位移曲线方法。结果表明,数值分析程序比较合理,计算结果比较精确,且偏于保守;传统的刚塑性力位移曲线方法不合理,计算结果偏小;地震作用下,结构的最大相对位移可能超越地面的最大绝对位移。     

定向凝固技术与新材料的进展

新材料的开发、材料潜在性能的挖掘与定向凝固技术已经形成了一个不易分割的有机整体。在介绍定向凝固原理的基础上,评述了几种新型定向凝固技术,并详述了定向凝固技术对新材料开发的促进作用。     

Research and Development on Control System of Novel Winding Machine for High-pressure FRP Pipeline

The novel winding machine adopted steam inside solidification technics,can wind,solidify and extract high- pressure fiber reinforced plastic (FRP) pipelines in one single machine.Its control system consisted of the winding and extraction subsystem and the steam inside solidification subsystem.In order to improve the control precision and stability,a real-time control method was adopted in the winding and extraction subsystem.In this method,high-precision TRIO motion controller combined with industrial personal computer (IPC) forms an open-type CNC system which supports multitask.The Modbus protocol was adopted for the communication between the IPC and TRIO motion controller.The human-machine interface (HMI) was developed with VC 6.0 and the control software of the motion controller was developed with TRIO BASIC language.In the steam in- side solidification subsystem,embedded IPC and PLC were used to realize the closed-loop control of the steam temperature and the HMI was developed with MCGS 5.1 under WinCE.Practices show that this system has the good performances of high precision, good stability and high efficiency.     

The solidification of two-phase heterogeneous materials: Theory versus experiment

The solidification behavior of two-phase heterogeneous materials such as close-celled aluminum foams was analytically studied. The proposed analytical model can precisely predict the location of solidification front as well as the full solidification time for a two-phase heterogeneous material composed of aluminum melt and non-conducting air pores. Experiments using distilled water simulating the aluminum melt to be solidified (frozen) were subsequently conducted to validate the analytical model for two selected porosities (ɛ), ɛ=0 and 0.5. Full numerical simulations with the method of finite difference were also performed to examine the influence of pore shape on solidification. The remarkable agreement between theory and experiment suggests that the delay of solidification in the two-phase heterogeneous material is mainly caused by the reduction of bulk thermal conductivity due to the presence of pores, as this is the sole mechanism accounted for by the analytical model for solidification in a porous medium. Supported by the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant Nos. 2006CB601202, 2006CB601203), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10572111, 10632060), the National 111 Project of China (Grant No. B06024) and the National High-Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA03Z519).     

Mathematical model of solidification for round CC billets

A coupled mathematical model was established to simulate the whole solidification process of round billet continuous casting for wheel steel using piecewise linear functions of heat flux density in the mold, the secondary cooling zone and the withdrawing-straightening zone. The calculated results were consistent with the measured data showing that the model accords with the practice. The surface temperature and the solidified shell thickness of round billets are more strongly influenced by casting speed than by casting temperature. The holding zones have effect on surface temperature, which is more obvious for the 450 mm round billet. The relation between casting temperature/speed and solidification end is expressed as a linear function. The solidification end is located after straightening machine.     

共晶凝固理论的研究与发展状况

根据共晶凝固问题的复杂性,重点从共晶层片间距的选择机制和形态转变这一核心问题入手,分析了共晶凝固理论的建立和发展过程,较系统地总结了迄今为止关于共晶凝固理论的国内外研究动态和最新进展,并在此基础上,提出了今后的研究方向．