端承桩‑土动力相互作用的频域子结构分析方法∗

对动力荷载作用下桩‐土相互作用问题,将桩和结构等效为一维杆、土体假定为黏弹性介质,提出了一种桩‐土动力相互作用的频域子结构分析方法。首先,基于连续介质力学方法,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦, 根据边界条件推导桩周土体位移和应力的表达式,并结合桩‐土耦合连续性条件推导出均质土体中水平抗力表达式。之后,基于有限元方法将桩和结构采用梁单元离散,进一步通过有限元离散得到土体水平抗力与桩位移之间的动力刚度矩阵,并将其与桩和结构的动力刚度矩阵耦合形成耦合有限元方程,从而建立了结构‐桩‐土体系动力响应的频域子结构模型。最后,通过 Abaqus 软件中的三维有限元模型对该方法进行了验证;利用提出的模型分析了土体动力刚度、土体阻尼和土体模型等对结构动力响应的影响,并分析了地震动一致和非一致激励对结构地震响应的影响。     

侧向冲击下CFRP缠绕加固RC悬臂柱动态响应的有限元分析

文中基于LS-DYNA软件对侧向冲击下碳纤维增强复合材料(CFRP)缠绕加固钢筋混凝土(RC)悬臂柱进行了有限元模拟,在与文献试验结果对比验证基础上开展了参数化分析,重点考察了柱轴压比、CFRP层数、冲击速度及冲击质量等参数对柱动态响应的影响规律。研究结果表明：(1)低轴压比0～0.2对CFRP加固柱的损伤形态、冲击力第一峰值和侧向位移的影响较小;(2)增加CFRP层数可减小RC柱的剪切损伤程度和侧向位移;(3)相比冲击质量,冲击速度对CFRP加固柱的冲击力第一峰值和侧向位移的影响更大;(4)在相同冲击能量下,增加冲击质量会引起侧向位移的增加与冲击力第一峰值的下降。     

考虑含水率影响的花岗岩残积土边坡地震响应分析∗

基于室内直剪试验,得到不同含水率下花岗岩残积土的强度参数,并采用有限差分软件研究了花岗岩残积土边坡在不同含水率(13%、17%、21%、25%)和地震加速度峰值(0.05g、0.1g、0.2g、0.4g)下的位移场、加速度场和锚杆轴力变化规律。结果表明:在EL波作用下,边坡水平位移主要集中在残积土层内。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处坡体水平位移越大;PGA放大系数随着坡高的增加而增大,且表现为趋表放大效应。含水率越高、地震峰值加速度越小,同一位置处PGA放大系数越大;预应力锚杆最大轴力位于锚头处,且轴力沿自由段变化较小,而在内锚段由始端向末端逐渐减小。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处锚杆轴力越大。当地震加速度峰值较小时(PGA=0.05g),坡脚处锚杆轴力最大,当地震加速度峰值较大时(PGA=0.4g),坡顶处锚杆轴力最大。     

自然灾害防控产业的技术突破与发展路径战略研究∗

在全球气候变化及地质活动日益活跃的孕灾大环境下,我国亟待实现自然灾害的快速高效应急处理,相应的灾害防控产业升级同样势在必行。结合自然灾害防控关键环节的发展方向,通过文献整理、现场调研、专家咨询及问卷调查等方式,分析了自然灾害防控产业面临的问题与挑战,开展自然灾害防控产业技术突破与发展路径的研究,提出以下对策措施：构建更为完善的标准化体系,严格核定从业资格,实时把控自然灾害防控产业的市场动态, 保障产业市场良性竞争;立足本土化发展优势,集群化发展自然灾害防控产业,贯通自然灾害多产业链条;以自然灾害防灾减灾的基础研究为主导,通过理论创新和技术迭代,完成自然灾害产业升级,提升产业整体性、系统性和协同性,打造防灾减灾产业端的国际核心竞争力。本文将为自然灾害防控的产业高质量快速发展提供前瞻性、针对性、储备性的科学参考。     

爆炸荷载下钢箱梁桥动力响应机理与关键参数研究∗

为了探讨钢箱梁桥在爆炸荷载下的动力响应机理及关键参数对其影响规律,基于流固耦合方法,建立了钢箱梁桥、空气和炸药有限元模型,分析了爆炸荷载下钢箱梁桥动力响应机理。随后针对钢箱梁桥的关键参数,分析了各参数对钢箱梁桥的动力响应影响灵敏度,提出了钢箱梁桥在抗爆设计时参数选取规律。研究结果表明：在爆炸荷载作用下,钢箱梁桥的破坏主要分为三阶段。钢材性能由 Q345 提高为 907A 钢,钢箱梁桥的凹坑深度和塑性变形区面积减小了 33.91% 和 27.93%;截面形式和爆炸位置两个关键参数的改变涉及纵横隔板对主要迎爆区薄弱位置的加固,能够明显提高钢箱梁桥的抗爆能力。比例距离 0.1 m/kg^1/3 ,爆炸位置相同,约束形式由简支改为固支,对钢箱梁桥抗爆性能提升几乎无影响。     

推移式土质滑坡下输气管道力学响应及路由优化分析

为分析土质滑坡下管土作用对横穿敷设的输气管道所带来的影响,探讨滑坡影响区内管道路由选取,本文基于光滑粒子流体动力学与有限单元耦合法(SPH-FEM),构建滑坡下管道受力分析模型,从设计角度出发,综合考虑管道敷设位置,探讨管道壁厚、埋深等因素影响,分析土体大变形下管道受力变形特征。结果表明：针对推移式滑坡,管道敷设于滑体内时,位于滑体前缘处管道所产生的应力、位移较小,而后缘处管道更易发生损坏,当提高管道壁厚时,可有效提高管道承载能力,但对于埋深的增加,管道有效屈服应变呈现先增加而后减小的趋势;管道敷设于滑体外时,位于滑坡前缘管道产生应力小于后缘处管道,且呈现出不同应力状态,均满足运行安全,同时壁厚的增加可降低管道应力。所得结论可为设计阶段滑坡区管道路由优化提供建议,具有一定的工程意义与应用价值。     

长江中游城市群土地利用变化对PM2.5污染的影响及空间溢出效应

城市群已成为当今中国空气污染的重灾区,严重损害了区域生态环境与人体健康,但少有研究考虑如何通过优化土地利用结构,使大气环境的自然净化能力最大化,进而减少既定污染排放对空气质量的负面效应。鉴于此,以城市化进程迅速、空气污染严重的长江中游城市群为实证对象,从土地利用结构的视角出发,利用自主反演的高精度PM_2.5数据,基于广义可加模型与空间回归模型,揭示2005～2020年土地利用变化对PM_2.5浓度的非线性影响及其空间溢出效应。研究结果表明：(1)2005～2020年长江中游城市群建设用地大幅增加而耕地持续减少,PM_2.5浓度在2011年前后呈现先上升后下降趋势,并具有显著的空间自相关性;(2)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响为复杂的非线性关系,其中建设用地与耕地变化对PM_2.5浓度的影响存在边际递减效应;(3)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响存在显著的空间溢出效应,且除草地外,各地类对PM_2.5浓度影响的直接效应均大于间接效应;(4...     

海洋浮游植物对磷限制的响应机制

海洋浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者,它们的生物量主要受到氮、磷、铁等营养元素的限制。磷元素作为浮游植物所必需的元素,在寡营养海域的真光层海水中十分缺乏,是浮游植物生长的限制因子。磷元素的缺乏不仅直接影响浮游植物的生长繁殖及物种演替,还对海洋碳、氮生物地球化学循环产生深远影响。全球变暖加剧海水层化,进而减少垂直混合带来的营养盐补充。面对不断变化的海洋环境,浮游植物通过减缓细胞生长、加强磷吸收和储存、分解有机磷、磷脂替代、降低细胞对磷酸盐的依赖等方式,应对海洋环境中的磷限制。本文总结了近年来海洋浮游植物应对磷限制响应机制的最新研究进展,主要从生理响应和生态效应方面综述了海洋磷限制对浮游植物的影响以及浮游植物响应海洋磷限制的策略,希望对海洋浮游植物和海洋环境科学相关研究具有借鉴意义。     

脱硝钢架表面体型系数及风致响应分析∗

火电厂中的脱硝钢架由于其高度较高、外形不规则,风荷载是其承受的主要荷载之一。为确保该类结构风荷载的正确评估,以某典型脱硝钢架为研究对象,基于流固耦合理论,利用数值风洞方法对脱硝钢架结构表面体型系数及风致响应进行了研究。根据刚度与质量等效的原则,提出了复杂脱硝钢架结构连续体模型的简化方法,模型简化前后的 1 阶自振周期与振型接近,可近似模拟原结构的平动情况。风向角的变化对迎风面及变截面处体型系数的影响较大,可以忽略风向角对侧面及顶面体型系数的影响。在 0°风向角工况下,结构的位移与应力极值均显著大于 90°风向角工况。因此,0°风向对于结构而言为相对较不利风向,在脱销钢架整体结构方向布置时应予以避免。     

长江中游城市群新型城镇化与生态韧性的时空适配及互动响应

科学诊断新型城镇化与生态韧性的多维适配关系,是促进区域高质量发展、助力生态文明建设的关键一环。以长江中游城市群为考察对象,首先基于演化韧性思想,依次构建新型城镇化和生态韧性评估体系,继而从时间、空间、时空交互3个层面勾勒两者的时空适配特征,最后借助面板向量自回归模型识别两系统的互动关系。结果表明：(1)2005～2020年,研究区新型城镇化与生态韧性适配指数从2005年的极不适配(0.397)跃升为2020年的中度适配(0.736),年均增长率为3.926%,武汉、长沙、南昌等中心城市为高值区,城市群内部协调适配的非均衡特征显著。(2)新型城镇化与生态韧性适配水平的空间关联格局呈现一定转移惰性,具有较强的路径依赖与空间锁定特征,城际空间协作强度高于空间竞争。(3)短期内新型城镇化与生态韧性互促关系显著,新型城镇化对生态韧性的促进力度强于生态韧性对新型城镇化的提升作用,较长时段内各系统自我发展的惯性更强。