水平地震作用下单桩横向非线性动力响应的三维有限元数值模拟

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,利用有限元软件ANSYS建立了单桩-地基土系统三维有限元模型。运用此模型,对系统进行考虑地基土的材料非线性和桩土界面状态非线性的单桩横向地震响应计算,并进行了自由场响应的计算。计算结果表明:土体的材料非线性与桩土界面状态的非线性特性对单桩的横向水平地震响应有着一定的影响。     

多层地基中摩擦型单桩沉降分析的传递矩阵法

针对多层地基中的摩擦型单桩,研究了轴向荷载作用下单桩的非线性沉降性能。根据多层地基中桩身荷载传递机理和基本假定,建立了多层地基中单桩沉降分析的简化计算模型,导出了多层地基中桩土体系总势能方程以及桩土位移控制方程。利用传递矩阵法并结合克莱姆法则,对桩土位移控制方程进行求解,获得了层状地基中单桩沉降分析的非线性计算方法,实测结果与理论结果吻合较好,验证了理论计算方法及程序的合理性。     

往复荷载作用下单桩P-Y曲线研究

该文在大量试桩数据的基础上,分析了水平往复荷载作用下桩土作用机理,讨论了水平往复荷载作用下单桩的影响因素。文章推导了压缩系数与弹性模量、切线泊松比关系的公式,采用土壤常规参数绘制了水平静载单桩P-Y曲线,通过对水平静载、往复荷载单桩P—Y曲线的分析比较,提出了往复荷载折减系数的概念,绘制了往复荷载单桩P—Y曲线。实例分析表明,计算结果与实测值相吻合。     

单桩荷载传递法修正计算分析

基于层状地基采用双曲线模型为荷载传递函数,提出了用Mindlin解和桩土共同作用的联合方法对荷载传递法的进行修正,并计算分析了单桩承载特性。将Lee的方法与双曲线荷载传递函数相结合使得Lee方法中考虑土体横向连续性的优点得以发挥。将横向连续性与竖向连续性修正相结合得到修正荷载传递法,用编制的计算机程序进行了工程实例的计算,结果表明,计算结果与实测值较为接近,其土层的平均SPT值较小,土体较容易产生变形,当试验荷载较高时,可能造成桩周土与桩身之间的滑移。修正荷载传递法与未修正和仅进行竖向修正的荷载传递法相比具有一定的精确性,能更好地反映单桩承载特性,且适用于群桩的分析计算。     

倾斜偏心荷载下基桩内力位移分析

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P - Δ效应并计入桩身自重、桩侧摩阻力和桩体微倾的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的单桩计算分析的幂级数解答.结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值,并得出结论:桩体倾斜对桩基受力性能有显著影响.     

倾斜偏心荷载下基桩内力位移分析

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足（mz＋C）的线性增长规律,考虑P - Δ效应并计入桩身自重、桩侧摩阻力和桩体微倾的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的单桩计算分析的幂级数解答.结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值,并得出结论：桩体倾斜对桩基受力性能有显著影响.     

交通荷载作用下风积沙低路基动力响应分析

通过建立三维地基与路基模型，对交通荷载作用下风积沙换填地基与风积沙低路基动力响应进行了数值计算，分析了竖向位移、应力沿深度变化的规律以及动力响应的滞后效应，得到了动力时程曲线，确定了路基动力响应影响深度约为1.9 m。     

考虑桩-土相互作用的大跨钢桁架-混凝土斜拉桥地震响应研究

对于深桩基础的半漂浮体系斜拉桥,在抗震分析中采用刚性地基进行假定处理偏不安全。为探究桩-土相互作用对斜拉桥地震响应的影响,文中结合实际工程,基于黏弹性吸收边界,通过有限元方法模拟桩-土接触行为,研究土体-桩基-桥墩-上部结构系统在地震作用下的动力响应。结果表明,考虑桩-土相互作用后,桥梁结构整体位移与主梁内力增加,下部结构内力减小。     

路堤荷载下碎石桩复合地基的有限元分析

根据碎石料的变形特点和路堤荷载下碎石桩复合地基的受力特性，将碎石桩复合地基概化为纵向上均质、横向上非均质的平面应变受力体，以能量原理为基础，推导了桩土单元均质化的弹性矩阵，编制了相应的有限元计算程序，并将其运用于某高速公路路堤填土荷载下碎石桩复合地基的沉降分析。研究结果表明，对路基延长方向的桩土单元进行均质化处理，而横截面方向仍按桩、土分别处理，可大大减少计算工作量，又能保证计算精度。     

基于双曲线切线模量法的饱和尾矿砂单桩沉降计算

提出一种以地基非线性沉降计算的双曲线切线模量法为基础,结合荷载传递法的单桩沉降计算模型,将单桩沉降计算分解为桩底土体变形和桩身弹性压缩两部分。采用双曲线切线模量法对桩底土变形进行计算，相应参数由原位试验得到，能较好地反映原状土特性又能合理考虑其单桩的非线性沉降。利用此计算模型对饱和尾矿砂地基单桩的非线性沉降进行计算，结果表明:计算结果与实测结果较为接近，可为相同类型饱和尾矿砂地基单桩的沉降计算提供参考。     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

作为能力保护构件的桥梁群桩基础设计地震力简化计算方法

在桥梁延性抗震设计中,群桩基础往往作为能力保护构件进行设计。基于这一设计方法,计算群桩基础的设计地震力时,需要计算承台的地震惯性力。该文建立了承台-墩梁两质点模型,分析了承台惯性力随桥墩刚度的变化规律,提出了承台地震惯性力的简化计算公式,以及群桩基础的设计地震力简化计算公式。最后,以实际桥梁工程为背景建立有限元计算模型,通过弹塑性时程分析验证了简化计算公式的正确性和实用性。     

非液化场地中桩-结构体系地震响应与桩基失效模式分析

基于非液化场地-群桩基础-上部结构大型振动台试验,建立了非液化场地-桩-结构体系地震响应数值计算模型,在分析桩-结构体系动力响应基础上,深入探讨动力荷载下非液化场地中的桩基失效模式。通过对比数值计算模型所得典型地震响应结果与试验结果,验证了数值计算模型的有效性和合理性,进一步探讨了非液化地基中土-结构体系地震响应规律,重点关注在地震作用下桩基失效过程及桩基-结构体系地震破坏模式。结果表明：在地震作用下,土体加速度在松砂层中不再放大,在最上部出现一定放大,且桩基加速度反应也有相似规律;各深度处土体动剪应力-动剪应变滞回曲线表现出对角线斜率小幅减小的趋势,说明等效剪切模量也出现不同程度的降低,也即地基各处土体抗剪强度均有一定下降;桩身最大弯矩出现在桩身中下部,在桩头与土层交界面附近桩身剪力较大,说明可能发生桩头剪切破坏或桩身弯曲破坏。     

不同布桩形式对桥墩地震响应的影响

该文结合典型工程实例,对五种不同的桩基布置形式建立有限元模型,分析不同布桩形式对桥墩地震内力的影响。在水平地震荷载作用下,增加桩基的刚度和数量不一定能改善桥墩受力,需要在顺桥向和横桥向分别输入地震波综合考虑桥墩地震响应,从而得到合理的桩基布置。     

单桩水平承载性能研究

通过室内模型试验分析水平承载单桩的受力特性,得出荷载位移关系曲线和各级荷载作用下弯矩、剪力、土抗力及p-y曲线沿桩身的分布规律。由试验中力作用点的荷载位移导出各级荷载作用下的m值,用于计算各级荷载下桩身内力,方法实质是非线性解法。文中将其结果与实测结果进行了对比。     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析.采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩一土作用效应,取用50年超越概率10％和2％的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析.分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理.     

Validation of the 6-dof vehicle dynamics model and its related VBA program under the constant radius turn manoeuvre

For a 6-dof (degrees of freedom) nonlinear vehicle dynamics model and its related VBA (Visual Basic for Applications) program, which were recently derived and coded by the authors, validations are carried out under the constant radius turn manoeuvre. This model has the uniqueness that the longitudinal translation, lateral translation and yaw rotation of a platform are described by an inertial ground coordinate system and the body-roll, body-pitch, and body-yaw rotations by a platform-fixed coordinate system. The simplified STI tire model is applied for the calculation of combined longitudinal and lateral tire forces. Vehicles used in the calculation are a NISSAN DATSUN 210 (manufactured in 1980) and a HONDA ACCORD (1984). The calculation results of the present 6-dof model are compared with the published test data and those of a simpler 3-dof lateral dynamic equation based on another coordinate system. As a result of the comparison, the present 6-dof results agree very well with those of the 3-dof model and give a partial consistency with the test data.     

独斜塔斜拉桥抗震的功率谱法与反应谱法分析

以厦门马新特大桥主桥为工程背景,建立塔、梁、墩固结体系独塔混合梁斜拉桥的三维空间有限元模型,对其结构动力特性和地震响应进行了计算分析。采用反应谱法和随机振动的功率谱法分别计算了E1地震作用下,结构的位移响应和内力响应,考虑了顺桥向＋竖向和横桥向＋竖向两种工况。分析表明,两种分析方法的计算结果基本一致,功率谱的计算结果较反应谱的略大。