地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。但是在传统的理论分析中,对于基础隔震结构往往忽视土-结构动力相互作用对其隔震效果的影响。即使考虑地基的影响,也大都是采用弹簧和阻尼器(地基动刚度)代替。笔者运用ANSYS软件的二次开发功能,提出将结构、隔震层和地基结合起来作为一个完整系统分析,并对一叠层橡胶基础隔震7层钢筋混凝土框架结构在考虑土-结相互作用情况下,进行了整体地震响应有限元计算、比较、分析。结果表明进行地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析是完全可行的而且是必要的。     

复合地基不同参数对地面动力特性的影响分析

复合地基在我国的应用极为广泛,但应用水平参差不齐,工程质量需要提高,更需要理论指导。由于复合地基的复杂性,复合地基参数对地震作用下地面运动特性的影响,学者研究的结论和意见也不一致。因此,进一步研究其理论及工程应用问题既是客观要求又是现实需要。为了更深入地探讨有关问题,笔者采用有限元法,引入粘弹性人工边界,同时把地震波转化为等效荷载输入到模型中,认为比较符合实际。最后,通过系统分析,得出了一些有益的结论,有一定的工程价值,同时也为进一步研究提供了科学依据。     

素土挤密桩处理超高填方下深厚湿陷性黄土地基的试验研究

以某民用机场工程为背景,选取该机场拟建场区85 m黄土高填方所在位置作为试验区,开展素土挤密桩处理地基的试验研究.采用桩体动力触探试验、桩问土室内土工试验及现场载荷试验对处理后的地基进行检测,分析了各小区试验前后土体孔隙比、干密度、压缩模量、动力触探击数等物理力学参数的变化规律,得到了处理后的土体变形模量、地基承载力特征值及其对应沉降量.结果表明,采用素土挤密桩处理后湿陷性黄土地基桩体密实性较好,单桩承载力特征值较低,只有70～75 kPa,而单桩复合地基承载力特征值为240 kPa,与本区黄土承载力特征值相比有较大提高.处理后的地基土层干密度、孔隙比与处理前的平均参考值相比,基本没有变化,而压缩模量增幅较大,桩间土的湿陷性消除.桩间距越小,地基土的处理效果越佳,但处理效果受桩间距影响不显著.研究表明,采用冲击沉管或振动沉管工艺施工素土挤密桩,抱管及塌孔现象严重,工效不佳.施工工艺及参数应根据工程特点合理选择,才能同时满足地基承载力及施工工效的要求.     

强震作用下地埋结构的数值模型

应用时域边界元法研究了结构 介质动力相互作用问题。假设摩擦遵守库仑定理 ,当入射波足够强时界面会出现局部滑移、分离。由于边界上的区域 (滑移、分离和粘着 )是未知的 ,所以 ,笔者研究的实际上是个复杂的边界非线性问题。该模型对评估和预测地埋结构在动荷载下的安全具有重要的理论价值     

单侧接触埋置结构与瞬态SH波的动力相互作用——时域边界元分析

应用时域边界元法 ,研究了单侧接触埋置结构与瞬态SH液 (剪切横波 )的动力相互作用 ,当入射SH波足够强时 ,界面会出现局部滑移并假设摩擦遵守库仓定理。笔者从实际情况出发 ,提出了新的数学模型和计算方法 ,计算了埋置矩形结构与瞬态SH波的动力相互作用问题 ,由于对此类问题的深入研究 ,为评估和预测埋置结构在动荷载下的安全性及疲劳寿命提供了重要的理论价值     

滚石作用下埋地钢管道动力响应数值模拟分析

研究滚石-土-埋地钢管道组成的多元体系在冲击荷载作用下的动力响应.依据三维动态接触面算法构建滚石、土体和管道相互作用的力学模型及有限元分析模型,并采用LS-DYNA有限元软件从滚石初动能、冲击夹角、模拟临界状态等方面对滚石冲击荷载作用下埋地钢管道的动力响应进行数值模拟分析.研究得到了管道在滚石垂直或不同冲击角度撞击条件下的应力、位移变化规律,并在管道破坏临界状态下模拟出滚石初动能与滚石落地点距管道中心水平距离的关系.滚石撞击过程中,管道上各节点位移先增加后减小,出现反弹.本研究对埋地钢管道的风险评估、工程设计和防灾减灾具有重要参考价值.     

客运专线桥梁的地震能量响应分析

在依据能量平衡原理建立的客运专线桥梁地震能量方程的基础上,考虑柔性地基效应和地震动特性的影响,利用大型有限元分析(FEA)软件ANSYS建立某客运专线双柱式桥墩的FEA模型。研究了考虑土-结构相互作用效应的客运专线桥梁进入非弹性状态后的地震能量响应以及各类能量在结构整体系统中的分配规律。分析结果表明:结构滞回耗能和阻尼耗能是客运专线桥梁消耗地震能量的主要方式,而土-结构相互作用和地震动峰值加速度(PGA)对客运专线桥梁的地震总输入能、滞回耗能、阻尼耗能有显著影响,不容忽视。     

地基上受化学污染发生胀害工程实例的试验研究

介绍了大冶有色金属公司饮料厂汽水车间地基土发生胀害原因的调查及试验分析。揭示了该地基土因受化学污染发生膨胀的机理,为治理已有裂缝和防止裂缝进一步发展,确保该建筑物安全使用提供了依据。     

地基上受化学污染发生胀害工程实例的试验研究

介绍了大冶有色金属公司饮料厂汽水车间地基土发生胀害原因的调查及试验分析,揭示了该地基土因受化学污染发生膨胀的机一,为治理已有裂缝和防止裂缝进一步发展,确保该建筑物安全使用提供了依据。     

地铁隧道地震动力响应模拟试验研究

为研究地震荷载作用下隧道结构的动力响应,以指导隧道修建施工和衬砌支护,提高地铁隧道的整体抗震能力,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的方法,对地铁隧道地震动力响应进行研究。选取沈阳地铁2号线某段隧道为工程背景,在理论分析地铁隧道地震动力响应的前提下,运用FLAC~(3D)数值软件模拟地铁隧道地震动力响应情况,地铁隧道两帮壁正负45°区域剪应力、主应力和位移最显著,监测点加速度变化趋势与输入地震波加速度时程曲线较为一致。在室内振动台试验中,地基土体表面峰值加速度明显比地基土体深部大,隧道两帮壁正负45°位置附近应变最大,振动停止后应变并未归零。数值模拟与室内试验研究结果较为吻合表明,由于人工波的地震烈度较现场波大,地铁隧道的地震扰动强烈;地铁隧道两帮壁正负45°区域地震动力响应剧烈,极易发生破坏。可根据这一现象有针对性地采取抗震措施,保证地铁隧道的安全、稳定。     

与土体部分脱离的埋置半圆形基础与SH波的动力相互作用

利用波函数展开法结合奇异积分方程技术,研究了部分脱离的埋置半圆形基础与土体的出平面动力相互作用问题。把脱离区看做界面裂纹,将问题归结为一组奇异积分方程。通过数值计算获得了土体和基础中的位移场。利用动应力强度因子描述了粘接区的切应力强度,其结果显示:有缝隙界面基础与土体的动力相互作用呈现明显的低频共振特性。奇异积分方程技术的引入,使得笔者所用方法与已有方法相比更具一般性。研究结果对埋置结构的安全评估与寿命预测具有重要的理论与实际意义。     

龙门吊移动荷载对地铁车站深基坑变形的影响

青岛地铁苗岭路站是在土岩组合地层下开挖的狭长型换乘车站,深基坑两侧既有建筑物众多且临近基坑,施工中采用龙门吊运输材料。为探究龙门吊移动荷载作用下基坑围护结构和土体的空间变形规律,建立三维有限元数值模型,对比分析了加载前后基坑围护桩侧移变形和坑外地表沉降,并探讨了起吊物与边跨的距离对基坑变形的影响。结果表明:龙门吊移动荷载作用下基坑产生明显的动态响应;围护桩桩体侧移变形比竖向变形响应明显且沿深度有所不同,嵌岩点处侧移响应最明显,土岩交界面处响应最小;受基坑阴角效应的影响,动载作用下角隅处土体沉降变形保持不变,坑外土体最大变形位置由距坑边2 m处转移至基坑边;起吊物的移动在基坑边产生明显的变形动态响应区域,随着起吊物远离边跨,桩周土体的沉降量逐渐减小,动态响应区域向远离坑角方向增大;加强冠梁连接、适当增大阴角处桩间距或减少锚杆施作可以保证基坑的稳定性,经济有效。     

1种改进的流变模型在层状覆盖层坝基上的应用*

为了深入剖析深厚覆盖层中各层岩土体的流变性对大坝安全稳定的影响机理。探索新的流变元件模型H-KS以适应层状覆盖层坝基,借助Comsol建立数值模型,计算青湾坝安全稳定指标,分析坝基流变对大坝整体的影响。研究结果表明:对于岩性、物理力学性质差异较大的层状覆盖层坝基,采用H-KS流变模型能较好反应大坝应力、变形和渗流实际情况,与监测值对比,误差在5%以内;相比不考虑流变的模型而言,应力、变形分别增大了10%和15.7%,部分增量会影响大坝结构的安全稳定,应予以重视;流变导致大坝整体渗透性降低,粗细粒层孔隙水压力分别减小了约50%和2.5%,加速了流固耦合过程,对于重新评估大坝的渗透性有重要参考意义;由于流变性不同,深厚覆盖层中粗粒土层在变形、应力和渗流方面影响最大,细粒土的贡献相对较小,除了与岩性相关之外,还与土层所处位置、厚度等相关。研究结果可为层状覆盖层上的大坝安全稳定体系的建立提供理论支持。     

基于高速列车作用引起的铁道线路垂向动态响应的研究

研究了在高速列车作用下，由运行质量变化和沿线路方向的弹性基础支撑的非均匀性等所引起的对铁道线路的垂向动态响应。在时域内使用FEA法推导建立了高速列车／线路系统相互作用的运动方程，通过使用数值积分算法，分析了车辆运行速度、移动质量、线路的弹性基础支撑及其非均匀性等参数变化对铁道线路动态性能的影响，通过与通用分析模型结果进行的对比显示了良好的一致性。研究表明轨枕失效区域对钢轨的动态响应影响显著，在非均匀弹性基础支撑上钢轨的变形与移动质量的大小成反比，但在均匀基础支撑上钢轨的变形则与移动质量的大小无关。     

斜撑框架结构弹塑性地震反应计算分析

运用结构弹塑性时程分析的基本原理 ,针对钢筋混凝土斜撑框架结构的特点 ,编制了斜撑框架结构弹塑性时程分析程序。然后以工程中常用的 3种类型的斜撑框架结构为研究对象 ,对该种结构体系在地震波作用下的反应进行了计算 ,并对该种结构体系在地震波作用下的反应性能进行了分析。计算结果表明 :斜撑形式对斜撑框架结构的动力特性有较大影响 ,不同斜撑形式的斜撑框架结构在地震波作用下的反应特性有较大的不同。     

我国应急产业发展动力机制模型研究

调研分析了应急产业有关定义,明确了应急产业的范围;从产业内容、产业发展阶段等角度,分析了应急产业的特点;基于自组织理论和新古典经济理论,结合应急产业特点,建立了应急产业发展动力机制“内切圆”模型。模型中,应急产业的发展动力机制系统包括产业成长的外部动力因素和内部动力因素,其中,外部动力因素包括有市场需求、技术创新、产业政策、产业投资等,内部动力因素包括应急产业内相关企业间的竞争与协作、针对市场失效的产业政策。内部动力因素和外部动力因素之间存在着相互作用,在一定的条件下,外部动力可以与内部动力相互转化。内部和外部动力因素的综合作用,推动应急产业不断发展。     

人工冻结法调控多年冻土区桩基础地温场的效果分析*

为了解决青藏铁路运营过程中,由于多年冻土地基的升温退化,部分多年冻土区桥梁桩基础承载性能下降,产生有害沉降变形,进而造成桥梁上部结构移位破坏,甚至部分桥梁桩基础在短时间内产生较大的沉降变形这一严重问题。基于当前多年冻土区桥梁桩基础沉降病害快速抢修技术空缺,提出人工冻结技术处置多年冻土区桥梁桩基础沉降病害的新设想,利用数值软件建立冻结管-桩基础三维模型分析该技术的可行性与调控效果,分析冻结参数、场地冻土条件等对冻结效果的影响。研究结果表明:人工冻结法可以快速降低桩周多年冻土温度;同时,冻结96 h可以对桩基地温场起到较好的冷却效果;冻结管至桩的距离对冻结效果的影响最为显著,冻土的含冰量越大,则降温速率越慢。     

基于强度理论及虚拟仿真相结合的行星减速机构可靠性分析

基于破煤理论建立了采煤机的力学模型,采用ADAMS建立采煤机刚柔耦合模型,并解决了边界条件添加、接触法向力提取等技术问题,分析了行星轴、架的可靠性;基于行星减速机构强度校核基本原理,开发了行星齿轮强度校核软件,以虚拟仿真中的动态接触法向力为输入,对某公司两种行星减速机构设计方案中各齿轮的接触应力和弯曲应力进行研究。该方法解决了传统分析中齿轮受力无法确定以及采用有限元软件无法求解齿根弯曲应力、求解接触应力时间过长的不足。结果表明:二级行星减速机构采用4行星轮结构要优于采用3行星轮方案,传动更稳定、可靠。     

基于强度理论及虚拟仿真相结合的行星减速机构可靠性分析

基于破煤理论建立了采煤机的力学模型,采用ADAMS建立采煤机刚柔耦合模型,并解决了边界条件添加、接触法向力提取等技术问题,分析了行星轴、架的可靠性;基于行星减速机构强度校核基本原理,开发了行星齿轮强度校核软件,以虚拟仿真中的动态接触法向力为输入,对某公司两种行星减速机构设计方案中各齿轮的接触应力和弯曲应力进行研究。该方法解决了传统分析中齿轮受力无法确定以及采用有限元软件无法求解齿根弯曲应力、求解接触应力时间过长的不足。结果表明:二级行星减速机构采用4行星轮结构要优于采用3行星轮方案,传动更稳定、可靠。