微生物加固土多尺度研究进展

主要介绍近年来重庆大学在微生物加固土方面的研究进展,包括:利用微流控技术从微细观尺度探究微生物加固土的加固机制;采用微粒固载法、温控法等工艺改进加固效果;从单元尺度对微生物加固法抑制颗粒破碎、纤维改性微生物土及钙质砂的静力、动力特性进行研究;在宏观及现场尺度方面,开展微生物注浆改性桩基础模型试验及现场地基处理试验,研究成果可为进一步推进微生物加固土技术的应用推广提供借鉴.     

移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应

将路面板作为三维弹性体,建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型,对移动荷载作用下路面板-饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析.将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了饱和弹性土介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下饱和弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性,研究了荷载速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响,研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力响应分析提供参考.     

单轴应力下生态土微细结构演化特性

借助改造后的岩土微细结构全自动三维跟踪光学测试系统,对生态土原状样和扰动样进行单轴荷我作用下的微细结构试验.结果表明,生态土结构参数变化曲线和应力应变曲线对应关系明显,从微细结构特性演化角度解析了宏观力学特性.     

大跨径PC斜拉桥地震响应非线性分析

基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了斜拉桥动力分析空间有限元模型.考虑了几何非线性对结构动力特性及地震响应的影响,以一座大跨径预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用直接积分法对该桥进行了地震非线性时程分析.根据该桥的方案设计,比较了两种塔梁连接方式下结构的动力特性,分析了桩土作用效应对结构地震响应的影响.计算结果表明:在大跨径斜拉桥抗震设计时,应考虑桩土相互作用的影响;人工拟合地震动和相近场地实测地震动记录的计算结果相差较大,在抗震复核中应取最不利荷载作用.     

高层建筑土-结构相互作用地震反应分析方法及应用

将土与结构作为一个整体,采用平面土-结构相互作用模型,提出了高层建筑土-结构相互作用地震反应分析方法.上部结构采用平面框架-剪力墙(筒体)协同工作模型;地基以高度为H、宽度为B、厚度为t的土体来模拟;土体在静力分析时采用Duncan-Chang模型,动力分析时采用等效线性化模型;基础根据其形式及刚度,分别以梁单元、刚块单元或受弯板单元来模拟.从2个场地覆盖土层较厚的高层建筑为算例,阐明了土-结构相互作用对高层建筑地震反应的影响及该方法的适用性.     

钢筋混凝土剪力墙结构模型振动台试验研究

针对7层剪力墙结构缩尺模型振动台试验,比较研究基底固定和考虑土-结构动力相互作用两种条件下的钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。分析结构在地震波作用下的加速度响应、放大系数、变形性能、应变分布情况以及结构模型的动力特性。在模型试验的基础上,进一步利用有限元分析软件ANSYS进行了剪力墙结构的动力反应分析,得到结构的自振特性以及在地震作用下动力响应的数值解,验证了ANSYS有限元数值分析方法的合理性。     

土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟

目的 用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法 以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果 通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响.并与已有实验研究结果进行对比分析.结论 结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据.     

渡槽结构中桩土动力相互作用分析方法探讨

重点研究了渡槽结构桩土动力相互作用的数值分析方法,建立了能反映桩体与土体相对运动和其实际几何尺寸的非线性桩土动力相互作用的分析模型。以南水北调中线穿黄渡槽结构桩土动力相互作用问题为研究对象。分别采用传统的M法和非线性有限元法进行了数值模拟计算。结果表明,在地震作用下,所建的非线性模型与M法相比,无论墩顶位移还是桩体的应力,M法的结果偏大1~2倍,采用M法的计算结果是偏于安全的。     

考虑桩-土-结构相互作用的脱硫塔动力特性分析

大型薄壁钢筒脱硫塔的结构形式复杂,基础采用桩基.研究该脱硫塔的动力特性,对该塔结构设计有重要意义.本文根据有限元理论,对脱硫塔结构进行有限元建模,建立了两种模型:不考虑桩-土-结构共同作用和考虑桩一土一结构共同作用,并分别对两种模型的动力特性进行了分析.计算分析表明,桩土对结构的动力特性是有一定影响的,并为其工程设计提供了更有实用价值的参考.     

土-结构相互作用中梁单元与实体单元的连接与选择

在土-结构相互作用数值模拟中,常用梁单元模拟上部结构,用实体单元模拟下部土体,由于两种单元节点自由度不同,需要对连接处进行合适地处理。首先介绍了在ANSYS中利用刚性区法和MPC法实现单元之间刚接的方法,并通过不同悬臂梁模型的静力和动力分析比较,发现两种方法精度基本相同,但MPC法计算效率略高且适用于大变形,利用梁单元建模能够有效地提高计算效率。然后,又分别采用梁单元和实体单元模拟桩基础并建立了两个六层框架模型,进行了地震波作用下的动力反应分析,经比较,再次验证了用梁单元模拟桩基础更加简易,不仅计算精度高,且计算效率高于用实体单元建立桩基础。从而为土-结构相互作用分析中桩基础的单元选择提供另一种思路。     

基于既有桩基振动理论反演的桩周土动态响应解

提出一种基于现有桩基振动理论反演的桩周土半无限空间激振响应模型,通过Laplace-Hankel积分变换求解得到其复数域内解析解及时域半解析解. 该方法在获得桩周土动态响应的同时,避免对复杂桩–土耦合振动条件进行联立分析,使得求解这类问题的解析过程大大简化. 通过与既有理论解及有限元分析软件ABAQUS的结果进行对比,分别验证所得解在桩周土及桩底以下土激振响应问题上的合理性. 基于解析结果,针对由旁孔透射波法估计未知桩长的问题进行讨论,提出一种相对简单的未知桩长估计方法. 该方法可以减少现场测试的工作量,并有助于提高后期数据处理的精度.     

强夯作用下土体动力特性的数值分析

讨论了强夯下土体有限元方程的建立及其数值解法,结合实际工程给出了相应的应力场、位移场和密度场并进行分析,发现计算结果与实测结果吻合较好。     

强夯法加固地基的三维有限元动力固结分析

针对强夯动力固结模型解析解的复杂性 ,考虑地基惯性力及动接触应力 ,基于三维有限单元法建立了土体动力平衡方程 ,并给出该方程的迭代计算格式 .通过算例计算分析 ,得到了强夯作用过程中土体动态响应的一般规律 ,为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径 .     

宁波某项目强夯法加固地基的有限元分析

以宁波某实际工程为例,介绍了有限元分析在强夯法加固回填土地基中的应用．通过对不同夯击能作用下加固深度和竖向沉降的分析,结合Menard经验公式和规范方法,在验证有限元分析合理性的基础上起到指导工程设计的作用．研究表明,有限元方法能较好的模拟回填土地基在强夯冲击荷栽作用下的动力响应,本文对有限元方法在强夯地基处理中的应用具有参考价值．     

立交预应力连续箱梁桥的动力测试及分析

荆潜分离式立交桥为三跨一联预应力连续箱梁桥：通过建立该箱梁桥的三维有限元模型，分析得到了其固有频率，并对该桥进行了动力测试及分析。在试验过程中，优选了测点布置及动力测试系统，采用环境随机激励法和模态识别技术得到了其动力特性参数，其结果与有限元分析结果吻合良好。在无障碍行车和有障碍行车2种工况下，测试了该桥的冲击系数和动力响应。最后，对冲击系数的设计取值进行了讨论，并对测试值与我国规范放大谱计算值进行了对比研究？这些为校验桥梁设计的安全性及经济性提供了有力依据。     

塔式起重机动态特性方法研究进展

塔式起重机作为一种间歇式工作机械,研究其动态特性方法,可以更好的对其进行动态设计,提高塔机的耐用程度,改善其工作性能。文章阐述了动载系数法、有限元法、模态分析法、动态子结构的模态综合法、建立少自由度模型法和子空间迭代法6种塔机动态特性分析的主要方法,概述了其国内外应用研究进展,分析了各种研究方法的优势及存在的问题,展望了塔式起重机动态特性的研究方向。     

Dynamic Recrystallization Prediction During Double Cup Extrusion by Cellular Automata Coupled with Finite Analysis Method

In order to investigate the microstructure evolution during a hot extrusion process, a cellular automata （CA） coupled with finite element method （FEM） was developed to numerically simulate the dynamic recrystallization （DRX）. Firstly, the cellular automata model was modified by introducing thermomeehanical parameters under the isothermal hot compression conditions. Then, the modified CA was verified by the experimental average grain size which was obtained by the hot compression of cylindrical specimens. After that, the modified CA was used to predict the microstructure evolution during a double cup extrusion by combining with the finite element method. The results showed that the strain rate and the temperature are sensitive to the average grain size while the strain can affect the DRX fraction greatly. In addition, the CA model can predict the final microstrueture successfully and is able to simulate the DRX phenomenon for a wide range of deformation conditions. It also revealed that the results obtained by CA model are consistent with the ones acquired by finite element analysis.     

非线性成层地基非平稳动力响应可靠度分析

针对非线性成层地基进行了随机动力有限元分析，求得地基土层的非平稳动力响应及其可靠度。
利用Hardin-Drnevich双曲线模型考虑土层的非线性，通过迭代计算得到土单元的剪切模量与阻尼比。引
入虚拟激励法，将地震加速度非平稳功率谱密度作为虚拟输入，运用有限元方法对土层进行地震响应分析
，得到地基各种动力响应的时变功率谱密度、时变根方差及不同阈值下的时变可靠度。计算结果表明，由
于土层非线性的影响，在非平稳地震输入下，地基系统的自振特性随时间而改变，响应的非平稳特性十分
明显。     

机床小立柱模型动态性能分析

以机床小立柱模型为例,分别运用试验模态分析及有限元法分析其动态特性．通过将这两种方法有机合理地结合更精确地确定了该模型各阶段的固有频率及振型,并成功地将该模型的有限元建模误差控制在１．７％之内,为含有复杂结合面特性的机床整机有限元建模方法及精度提供了有效的分析手段．     

Vertical dynamic response characteristics of single pile in non-homogeneous soil layers

A computational method and a mechanical model for evaluating the vertical dynamic harmonic response characteristics of a single pile embedded in non-homogeneous soil layers and subjected to harmonic loadings were established based on a certain assumption and the improved dynamic model of beam-on-Winkler foundation by using the principle of soil dynamics and structure dynamics. Both non-homogeneity of soil strata and softening effect of soil layer around the pile during vibration were simultaneously taken into account in the proposed computational model. It is shown through the comparative study on a numerical example that the numerical results of dynamic response of the single pile computed by the proposed method are relatively rational and can well agree with the numerical results computed from the well-known software of finite element method. Finally the parametric studies were conducted for a varied range of main parameters to discuss the effects of relevant factors on dynamic responses of the single pile embedded in non-homogeneous layered soils excited by harmonic loading with different frequencies.