冻土动强度特性试验研究

在围压为0.3～16 MPa,频率为2 Hz,温度为-4和-6℃条件下,通过一系列恒应力幅循环动荷载试验,发现冻土动强度的变化不仅跟破坏振次的大小有关,而且与围压、循环荷载作用下土体吸收的有效能量(损失能)之间也存在一定关系。根据损失能获得试样温度的变化,将冻土动强度与温度直接联系起来,表明振动荷载作用下损失能累积造成的温度额外升高是控制冻土动强度变化特性的主要因素之一。     

饱和盐渍土的一维蠕变试验与模型研究

饱和盐渍土中土颗粒和孔隙盐溶液间相互的物理化学作用对土体的力学行为有较强的影响,使得盐渍土表现出不同的变形特性。为了能够准确地描述饱和盐渍土的这种相互作用,首先采用常规固结试验和恒载蠕变试验对通过蒸馏水、硫酸钠溶液和氯化钠溶液饱和后的重塑土样进行了试验研究。试验结果显示：盐渍土和非盐渍土的固结蠕变存在明显差异,此类现象会随着含盐量的增加而更加明显;而同含盐量的硫酸盐渍土和氯盐渍土的固结蠕变效应也不尽相同。其次,基于Yin-Graham一维蠕变方程,利用Pitzer离子相互作用模型和Van't Hoff渗透吸力方程,通过引入有效渗透应力,建立了饱和盐渍土的一维蠕变理论模型。最后,将改进的理论模型与试验数据进行了对比分析。结果表明,所提出的理论模型不仅能够描述饱和盐渍土中化学力学耦合,而且可以有效地预测一维蠕变行为。     

简支平顶组合抛物面薄壳屋盖的自由振动和受迫振动的级数解

折板结构是由多块条形平板组合而成的空间结构,是一种既能承重,又可围护,用料较省,刚度较大的薄壁结构,可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖.目前折板结构建筑中绝大部分采用折叠式V形折板屋盖,比较单一,影响了推广应用范围.本文提出一种力学性能好,外观优美的平顶组合抛物面薄壳屋盖结构.借助斜坐标系和阶跃函数,建立了平顶组合抛物面薄壳屋盖的曲面方程,然后应用薄壳振动理论和变分法求得了简支平顶组合抛物面薄壳屋盖受迫振动响应的挠度和内力表达式.本文还可以解决组合抛物面薄壳屋盖的静力、自由振动和受迫振动等问题,故本文实际上包含了两种组合薄壳屋盖六个问题的解.     

考虑剪力滞效应的层合箱梁矩阵分析方法

给出了考虑剪力滞后及剪切变形效应条件下,复合材料薄壁层合箱梁静力行为控制微分方程组的初参数解。以此为基础,推导出了层合箱梁单元的刚度矩阵和等效结点荷载列阵,从而使薄壁层合箱梁的剪力滞、剪切变形效应分析方便地纳入了工程中广泛应用的矩阵位移法程序系统,为复合材料连续层合箱梁等复杂结构的强度及刚度分析提供了有效的计算手段。      

考虑剪滞效应的薄壁钢箱梁的弹塑性极限强度分析

本文利用弹塑性应变理论及剪力滞后效应的变分法分析结果，对由线性强化材料制造的薄壁钢箱梁在弯曲状态下的弹塑性极强度进行了分析，推导出了在有限元塑性变形条件下薄壁钢梁的翼缘有效宽比及计算强度增大系数随跨宽比变经的关系，并通过算例分析结果，得出了一些有意义的结论，可供工程设计参考。     

青藏铁路通风路基三维温度场的数值分析

通过瞬态温度场的导热微分方程,采用伽辽金法推导出温度场的三维有限元公式,建立了通风路基温度场的三维计算模型。对青藏铁路在年平均气温为-4.3℃,地表年平均温度为-1℃的路段应用通风路基,预测未来50年气温上升2.6℃的情况下,对路基的三维温度场进行了数值计算,并和普通填土路基温度场进行了对比分析,为设计、施工部门提供理论参考。     

封闭与开放抛石路堤降温效果及机理对比试验研究

在多年冻土地区道路工程的修筑与维护中，所面临的最大问题就是冻土问题，抛石路堤对其下伏土体具有冷却降温的作用已得到公认。通过室内试验比较分析了封闭与开放抛石路堤结构降温效果及降温机理差异。试验结果表明：开放结构降温速度快，而封闭结构对外界温度变化相对不敏感，比较而言降温速度较慢，但从长远来看，在试验条件下，其降温能力要强于开放结构。同时，对抛石层顶底温差与其顶部温度变化关系以及抛石内温度场特征的分析，发现两种路堤结构在降温机理上存在着明显差异，封闭结构主要依靠内部空气自然对流强弱变化引起等效导热系数的变化来实现对其底部土层的降温作用；开放结构则主要依靠外界低温风的作用在其内部形成强迫对流，以强化传热的方式来实现降温。但实际工程中由于多种因素的影响往往导致两种对流方式同时并存，因此对于年平均气温低于0℃的多年冻土区而言，两种抛石路堤结构均应具有良好的应用前景。     

风火山隧道多年冻土回冻预测分析

青藏铁路风火山隧道现场实测气温和地温资料表明,施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其他人为活动,造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多。考虑水分迁移和冰水相变耦合影响,根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程,应用伽辽金法推导出了有限元计算公式并编制了计算软件。运用该计算软件对风火山隧道施工期间冻土融化进行了回冻预测分析,分析表明,如果在不铺设保温材料的情况下,隧道的拱顶、左墙以及右墙 3 a 后基本上回冻,而仰拱底到了第 5 a 的 9月 30 日才回冻;如果在铺设了导热系数为 0.03 W/m·K 的保温材料情况下,拱顶 3 a 基本上回冻,左、右墙以及仰拱底到了第 5 a 的 9 月30 日才回冻,所以,保温材料对隧道围岩的回冻起着阻碍作用。在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时,必须考虑施工期间融化圈的影响,且观测时间要长一些,否则,测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力有较大的差异。     

寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析

首先根据传热学、渗流理论及冻土力学提出了带相变的温度场、渗流场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程.然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式.最后给出了一寒区隧道考虑渗流和冻胀时的温度场和应力场算例.算例表明冻胀力对隧道衬砌应力的影响很大,应充分考虑这一因素的影响.     

寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析

首先根据传热学、渗流理论及冻土力学提出了带相变的温度场、渗流场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程。然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式。最后给出了一寒区隧道考虑渗流和冻胀时的温度场和应力场算例。算例表明冻胀力对隧道衬砌应力的影响很大,应充分考虑这一因素的影响。