横向滑坡作用下管道裂纹力学影响因素分析∗

地质灾害和管体缺陷是油气管道安全运行的两大风险,山体滑坡是长输油气管道常见的一种地质灾害,裂纹是管道运行中难以发现却时有发生的管体缺陷之一。当穿越滑坡区的管道遭遇管体裂纹时,多重载荷的作用可能导致管体裂纹加剧甚至断裂失效。基于极限分析设计准则,研究了相关因素对滑坡区管道轴向裂纹的影响,采用有限元法,分析了滑坡宽度、滑坡位移、裂纹位置、裂纹深度比、裂纹形状比以及管道内压对裂纹J积分的影响。结果表明:滑坡宽度越大,J积分越小,滑坡位移越大,J积分越大;裂纹处于12点位置时,其J积分值最大,即轴向裂纹垂直于滑坡面时最危险;裂纹深度比和管道内压的增加均会导致J积分最大值呈指数增加,而裂纹形状比的增加会导致J积分最大值呈线性减小,J积分均在裂纹最深处取得最大值;较大的裂纹深度比会导致裂纹沿深度方向的扩展速度远大于沿长度方向,而较大的裂纹形状比会导致裂纹沿长度方向的扩展速度高于沿深度方向。     

基于奇异谱分析和极限学习机的风速多步预测

风速预测对风力发电系统具有重要的影响,为获得更高精度的风速预测结果,针对多步风速预测,成功开发了一种基于奇异谱分析和优化极限学习机的新型预测模型。首先,采用奇异谱分析将风速时间序列分解为一组相对平稳的分量,以降低风速序列的随机性对预测结果的影响;然后,对分解得到的分量分别建立极限学习机预测模型,为进一步提高预测性能,将1种新颖的活性竞争萤火虫算法用于优化极限学习机的输入权值和隐含层偏置;最后,叠加全部分量的预测值得到实际预测结果。仿真结果表明,基于奇异谱分析和活性竞争萤火虫算法优化极限学习机的模型在1步到3步风速预测中实现了较高精度的预测结果。     

一种Timoshenko裂纹梁的静力挠度分析方法

建立了一种Timoshenko裂纹梁的分析模型并且获得了闭合形式的挠度解析解。首先,在一致梁的理论框架下,通过引入δ函数模拟裂纹导致的局部柔度,建立用广义函数表示的Timoshenko裂纹梁的微分控制方程,进而得到挠度的闭合形式的解答;其次,根据线弹性断裂力学理论,利用转角及挠度突变与局部柔度系数的关系,建立Timoshenko裂纹梁的模型参数与裂纹深度的显式表示;最后,通过对裂纹深度与挠度、转角和曲率间关系的分析,总结了结构响应的损伤敏感性及其特征,并且通过与引入裂纹奇异单元的有限元结果进行比较,验证了本文所建分析模型及求解方法的正确性。研究结果表明,本文所建立的Timoshenko裂纹梁的分析模型,具有较高的计算精度和效率,在结构模型修正和损伤识别中具有良好的应用前景。     

基于模糊失效准则的危岩稳定可靠度计算∗

为预测危岩崩塌灾害的发生,分别选取影响三种不同类型危岩稳定性的主要参数作为随机变量 X₁~X₅,基于模糊失效准则和可靠度理论建立了危岩模糊可靠度计算模型和方法。首先,根据危岩稳定系数的隶属函数表达式,引入新随机变量 X₆,将稳定系数的隶属函数作为新随机变量 X₆的概率分布函数,得到了随机变量 X₆的概率分布形式。然后,针对三种不同类型危岩分别建立了危岩失稳模糊事件的等效功能函数和模糊可靠度计算模型。最后,采用改进的 Monte?Carlo 法计算了危岩失稳模糊事件的失效概率。对万州首立山 6 块单体危岩进行分析,结果表明：当危岩稳定系数从小至大变化,考虑模糊失效准则后危岩的失效概率增加幅度经历由小变大再变小的过程, 即处于欠稳定~基本稳定状态下的危岩模糊性较强,判断其真实稳定性状态较困难,实际工程中针对这类危岩仅采用经典可靠度计算方法得到的结果存在一定风险,需考虑模糊失效对危岩可靠度的影响。     

6061‑T6铝合金材料的冲击压缩力学性能实验与数值模拟∗

为了探究 6061?T6 铝合金的冲击力学性能和在防护结构上的应用前景,采用实验与数值模拟相结合的方法开展分析研究。根据多组准静态压缩及冲击压缩实验数据,对 Johnson?Cook 本构模型的相应参数进行了拟合;再进行数值模拟分析,并把数值模拟的结果与实验结果对比分析。最终,得到了 6061?T6 铝合金在常温下的屈服强度、峰值应力等力学参数;拟合出了 6061?T6 铝合金 J?C 模型的相应参数;研究表明 6061?T6 铝合金是一种应变率敏感材料,其屈服强度、流动应力峰值随着应变率的提高而提高,同时材料对冲击荷载的能量吸收也越来越多;当应变率为 1 600 s^-1 时,相对于准静态,其屈服强度和极限承载力分别提高了 30%、78%;数值模拟结果与实验结果吻合较好,表明拟合的 J?C 模型能够较好地表现出 6061?T6 铝合金在高应变率下的应力流动行为。研究成果可为 6061?T6 铝合金材料冲击动力学分析和在抗爆结构上的应用提供依据和参考,其在防护工程,防灾减灾工程领域上应用前景广阔。     

大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能影响因素分析*

为分析大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响因素,通过 Keiwitt?6(K6)型球面网壳缩尺模型的连续倒塌试验,验证有限元模型的正确性。在此基础上,分析了传力路径和初始缺陷对大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明,两个传力路径依次失效后,网壳主要通过压杆机制抵抗连续倒塌,其破坏模式为局部倒塌。有限元分析结果与试验结果吻合较好。传力路径与初始缺陷对网壳抗连续倒塌性能影响显著：传力路径依次失效时,结构的抗连续倒塌性能可以得到充分发挥,传力路径同时失效时,结构的动力响应明显增大;随着初始几何缺陷大小的增加,网壳的抗连续倒塌性能降低;当初始缺陷大小相同时,结构并非均是在第 1 阶屈曲模态下率先发生连续倒塌。建议考虑传力路径的影响,取前 10 阶屈曲模态进行网壳的连续倒塌分析。     

汶川地震黄土地区远场地震动特征分析

远场地震作用对长周期结构的抗震设计依据提出了新的要求,由于缺乏远场地震动实测记录,国内外对远场地震动特性的研究尚不成熟。对汶川地震部分台站记录进行分析,研究远场地震动峰值及反应谱特征,讨论传播距离和场地条件对远场地震动的影响。结果表明:远场基岩场地在周期0.5s以上、土层场地在0.5~2s和3~6s存在明显放大效应;远场Ⅱ类场地、设计地震第二组和第三组的地震动反应谱,在周期1~4.5s之间,谱值明显高于设计谱;远场Ⅲ类场地、设计地震第二组和第三组的地震动反应谱,特征周期值比设计谱明显向右偏移。规范设计谱在强地震动的长周期部分被低估,应适当增大长周期部分的谱值。     

华东地区地震成组活动特征及未来趋势的定量分析

对华东地区1300年以来中强地震活动特征,利用强震组增益P、强震组效能R和强震组分布变异值S等三种指标进行了定量分析,结果显示该区不同时段、不同震级的地震活动呈现不同的特征和分布类型; 同时用b值方法分析了目前地震活动状态;在此基础上应用泊松模型对未来地震趋势进行了概率预测.     

我国典型区因旱饮水困难人口快速评估模型研究

估算因旱饮水困难人口是我国政府实施旱灾救助物资、资金发放的重要基础性工作。目前我国因旱饮水困难人口的判断主要依据地方民政部门灾情数据的上报,还未有对该数据的质量控制和快速评估系统。因此,准确地预测并评估因旱饮水困难人口的发生发展,并采取适当的风险防范措施就显得十分重要。在收集并处理全国基础地理信息、气象、社会经济、旱灾灾情等数据的基础上,将全国划分为7个典型区,利用2009-2012年典型历史旱灾案例灾情数据为样本,基于BP人工神经网络构建因旱饮水困难人口快速评估模型,以地形高程、月均降水量、水系密度、年末总人口、路网密度和GDP为网络输入,以因旱饮水困难人口数量为网络输出,确定收敛误差0.01,经试算不断优化模型参数,得到东北、华北、华东、华中、华南、西南、西北7个典型区的模拟值与实际值的线性拟合结果:华东、华南、华中地区的模型精度较高,R2分别达到0.94、0.83、0.81;东北、西北、华北地区的模型精度居中,R2分别达到0.79、0.71、0.70;模型精度最低的是西南地区,R2为0.46。结果表明该模型操作简便,精度较高,实现了我国基于区域差异的旱灾主要灾情指标的快速评估,能够为典型区因旱饮水困难人口的快速评估和灾情的核查提供科学依据。     

基于F⁃J⁃M法的桥梁温度与地震作用效应组合研究∗

目前铁路桥梁设计逐渐由容许应力法向极限状态法转变,而《铁路桥涵设计规范（极限状态法）》（Q/CR 9300—2018）并未提及地震作用与温度等可变作用的联合作用,给高寒高烈度区桥梁结构抗震设计带来了较大困难。为了推进桥梁以更经济的抗力方式抵御外荷载作用,通过目标可靠度指标确定其最优地震设计状况荷载组合分项系数,从而对现行桥梁设计规范抗震设计进行优化。建立了高寒地区某桥温度作用效应概率模型,使用Ferry Borges荷载组合理论探究地震和环境温度作用的效应分布特征,并基于JC 法和多灾害荷载系数设计法（MH-LRFD）建立地震、温度作用荷载系数的表达式。依托某桥梁工程实例分别探究了地震、温度以及两者共同作用下的桥梁的失效概率。研究结果表明：环境温度引起的桥梁温度内力响应、主要构件材料特性变异均能显著影响桥梁的失效概率;对于高寒大温差地区,现行规范忽略环境温度效应将显著低估桥梁在地震作用下的失效概率。本文提出的F?J?M（FerryBorges+JC+MH-LRFD）方法计算地震、温度作用组合系数,可为高寒地区桥梁抗震设计提供必要理论依据。     

基于较大块石分布位置的土石混合边坡稳定性研究∗

为了准确分析土石混合边坡的稳定性,克服传统有限元和颗粒流程序在分析土石混合边坡稳定性上的不足,提出一种基于原始土石混合边坡的图像识别和块石随机生成技术,运用此技术生成土石混合边坡模型,模型中较大块石的尺寸范围为0.1～0.3倍坡高,并采用强度折减法对5种不同较大块石分布位置的土石混合边坡的稳定性进行了分析研究。结果表明:不同的较大块石分布位置对土石混合边坡稳定性的影响较大,影响的大小关系为:坡脚坡面坡顶坡内坡后均质土坡;在同一较大块石分布类型下,不同的块石随机位置及排列方式对土石混合边坡的塑性扩展模式有着较大影响。研究结果可为土石混合边坡的设计及施工提供参考依据。     

布筋形式对加筋土挡墙变形性能影响研究

筋材布置是加筋土挡墙设计中的一个重要问题,通过具有不同布筋形式的加筋土挡墙砂箱模型实验,研究布筋形式对加筋土挡墙变形性能的影响。结果表明:在筋材面积相等的条件下,网格式布筋面板变形更加均匀,而条带式布筋面板易在中下部发生过大的局部变形;对于条带式布筋,减短单筋长度、加密布筋,或筋材上长下短铺设,能提高墙体稳定性;对于网格式布筋,筋材间结点越强,墙体抵抗变形能力越好;在筋带末端增加一个竖向副筋能有效控制面板变形。该研究成果可为实际工程中布筋形式的经济合理化设计提供参考。     

植物根系固土作用对崩岗稳定性影响的数值模拟

植物护坡是防治崩岗侵蚀的重要方法,为了研究根系固土作用对鄂东南通城县崩岗崩壁稳定性的影响,将根系简化为主直根型,通过室内试验得到崩壁各土层的力学参数,应用Abaqus程序构建造林崩壁稳定性分析模型(将崩壁坡面以直线近似替代),分别计算了主根系长度、种植间距、根系布置位置、主根入土方位、侧根分支角度、根系相对加固位置的变化对崩壁稳定安全系数的影响。模拟结果表明:在控制崩壁植物根系单变量变化的条件下,主根长度越大,崩壁的安全系数越大;安全系数与种植间距之间呈双折线负相关关系;安全系数随着侧根分支角度的增加先增大后减小;安全系数随着根系距坡趾距离的增加先递增后回落直至趋于稳定;只在坡面偏下部的局部范围内种植主根垂直坡面生长的植物时安全系数存在最优值。     

基于可滑性分析的土质边坡局部稳定性研究

传统的局部安全系数计算方法通常是基于某种屈服准则,通过判断坡体内部是否发生塑性屈服来评价边坡局部稳定性。实际上,发生塑性屈服的区域通常远大于滑动面的范围,仅以是否发生塑性屈服作为局部稳定性评价指标偏于保守,为此进行坡体可滑性分析,即考虑坡体内各点具有的形成滑动面的可能性,并定义该指标为滑动因子。同时,将坡体内各点的塑性屈服程度用剪切塑性屈服系数来表示。将两者结合起来共同评价坡体的局部稳定性。研究表明,边坡局部稳定性不仅与坡体内各点沿潜在滑动面的屈服程度有关,还取决于该点形成滑动面的可能性,可表达为剪切塑性屈服系数与滑动因子的乘积。用ACADS边坡考题验证了本文方法的正确性,为边坡稳定性分析提供了思路。     

换热管埋设位置对桥面板除冰效果影响现场试验北大核心CSCD

管埋式液体循环换热桥面除冰融雪技术可以利用浅层地温能、太阳能等可再生能源,是一种节能环保的新型融雪方式。依托江阴市征存路观风桥市政桥梁工程,针对在桥面板铺装层或桥面板底部埋设换热管两种埋管方式,开展桥面工程除冰现场试验。在桥面铺设冰层,分别通过铺装层换热管和底部换热管与桥面板进行换热,并通过参照试验消除外部环境对试验结果的影响。实测两种埋管位置循环换热作用下,桥面的除冰效果和桥面板的温度变化规律;初步对比分析两种埋管位置除冰系统的热效率(用于除冰的热量与系统提供的总热量的比值),及桥面板的热-力响应特性。结果表明:现场试验条件下,铺装层埋管除冰系统运行8小时后,系统的热效率约42%,8小时内平均热效率约25%;底部埋管桥面除冰系统的平均热效率约为铺装层内埋管桥面除冰系统的50%;在相同的热交换功率下,底部换热管除冰系统流体温度远高于铺装层换热管除冰系统,底部换热引起的桥面板底部混凝土最高温升为31℃,相应温度应力为2.78 MPa,约为混凝土抗压强度(19.1 MPa)的14.5%。为了达到相同的融冰效果,底部换热系统需提供更高的换热功率和流体温度,并在混凝土内部引起更大的温度应力。     

防振锤对大跨越输电线微风振动影响的试验研究

防振锤安装方式是架空大跨越输电线路防振设计的重要问题。设计制作了防振锤-大跨越输电线体系的微风振动试验模型,研究了不同张力作用下防振锤-输电线体系的振动响应,分析了FR4型防振锤锤头朝向、FR4型和FDN型防振锤混合安装方式对大跨越导线的振动影响。试验结果表明:(1)相同激励下,安装防振锤的导线振动幅值要小于未安装防振锤的裸导线,但随着导线张力的增大,防振锤的防振频段收窄,防振效果降低;(2)FR4型防振锤对15~25Hz激励频段的防振效果较好,其大小锤头朝向对导线振动影响较大,锤头朝向不同,防振锤的防振效果不尽相同;(3)采用混合式安装防振锤的防振效果优于同型号的安装方式。     

论人地关系变化对湖北省自然灾害的影响

人口增长及其引发的人地关系失调导致并加重了一系列自然灾害.人地关系恶化致使湖北省“灾种增多、频率加快、灾情趋重“.因此,湖北省的防灾减灾工作,不仅要重视水利工程、生态工程等减灾措施的作用,更要重视人地关系变化对自然灾害的影响,从调整人地关系入手,进行生态减压,从而达到从根本上防灾减灾的目的.     

水动力条件下蓝藻水华生消的模拟实验研究与探讨

蓝藻水华是当今世界共同面临的重大水污染问题之一。通过室内模拟实验,在温度、光照、初始pH值和营养盐等基本条件相同的前提下模拟水流流速分别为10cm/s、20cm/s、30cm/s、40cm/s时铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华的产生与消亡过程,在10～40cm/s流速区间里藻类生长周期随流速增大而变长,藻类最大现存量在40cm/s流速下最大,在10cm/s流速下最小,流速为30cm/s时藻类比增率最大,较适合藻类生存,在整个水华暴发过程中水体氮磷营养浓度呈下降趋势,水体的pH、DO和Ec变化不大。     

地形起伏对滑坡运动的影响规律研究∗

地形作为滑坡运动的重要约束条件,对滑坡运动行为及致损效应具有较大影响,研究其影响规律具有实际意义。通过分析地形对滑坡运动的作用机理,初步推导了考虑地形效应的雪橇模型,利用已有模型及试验结果验证其具有相当准确性,进而推导了地形引起的摩擦耗能增量E_T表达式。利用耗能增量E_T与总能量E_G的比值定义地形影响率η,作为地形影响程度的指标,对100个滑坡地形进行了计算分析。结果表明：（1）16%的滑坡地形影响率保持在20%以上,地形影响不可忽略;（2）局部地形为滑坡短时加减速创造了良好条件,对滑坡运动具有显著影响;（3）地形对近程滑坡的影响明显大于远程滑坡;（4）滑坡的地形缓急大致可以反映滑坡运动受地形影响的大小。建议对潜在下滑地形较平缓的不稳定坡体给予足够重视,且通过微小改变地形可能会大幅减小滑坡运动距离,以达到减灾目的。     

地铁车站结构地震反应分析的子结构法

对 1 995年日本阪神地震中地铁车站的破坏现象进行了研究 ,分析了地铁车站的地震破坏机理 ;采用二维子结构分析方法和软件SASSI2 0 0 0 ,分别对水平向和竖向地震动作用下神户大开地铁车站结构的地震反应进行了数值模拟分析。首先采用SHAKE91程序计算自由场土体的动剪切模量和阻尼比 ,在SASSI2 0 0 0中不再考虑土体的非线性 ,在建模时把地铁车站上方的土体作为车站的附属结构。把本文的计算结果与 1 995年阪神地震中该车站的震害进行了详细的对比分析 ,发现本文所得的大开地铁车站地震反应规律与其震害完全吻合 ,本文的计算结果能够合理的解释神户大开地铁车站的各种震害现象。因此 ,本文对地下车站的抗震设计具有一定的参考价值和指导意义