钢管单桩在饱和砂土中的扭力行为

本文之主要目在于模拟海域之钢管单桩，以静态方法来探讨置入饱和砂土中之模型基桩承受扭力荷重之反应行为，研究分为两部分进行，一为实验研究，八根模型钢管桩或以打桩机打设于饱和砂土中，或以埋入方式埋置于饱和砂土中，采用静态方法之方式分析计算海域钢管单桩的承载力，另一研究为数值模拟。将基桩分为以内弹簧连接之集中质量，而基桩与土壤互制作用，则以Ｗｉｎｋｌｅｒ模型模拟，研究结果显示，海域钢管单桩，在相同长度下。     

饱和砂土振动液化过程中桩的响应数值模拟

首先通过桩土相互作用的振动台模型试验模拟饱和砂土的振动液化过程,并实测桩身应变等数据,为数值计算提供可供比较的试验数据;其次依据饱和弱化土层p-y关系,利用拟静力计算方法,应用温克尔地基梁模型数值模拟饱和砂土振动液化过程中桩身弯矩。通过拟静力计算结果和试验结果的对比分析,认为当桩顶惯性力的折减系数为0.6时,数值模拟结果成立。     

卸荷式板桩码头地震液化灾害三维数值模拟

为研究卸荷式板桩码头的抗震和抗液化性能,以多孔饱和介质理论为基础,对有限元-有限差分耦合的方法进行程序化,开发可模拟砂土液化性能和土结构相互作用的数值程序,并对三维卸荷式板桩码头结构进行地震液化灾害分析。研究表明:地基砂土液化对板桩、遮帘桩和卸荷平台会造成较大的水平变形,板桩和遮帘桩上的土压力和弯矩随地震强度的增大而增大;对于所设计的新型板桩码头结构,在"板桩-遮帘桩-卸荷平台-锚桩-拉杆"共同作用下,整体结构仍是安全可靠的。     

地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

砂-粘互层桩间土拱效应的数值分析

采用FLAC3D3．0软件,详细研究了全砂土、全粘土、砂-粘互层（包括“上砂下粘”和“上粘下砂”两种组合）中桩间土拱效应、应力、位移的变化规律,分析了土拱效应与应力、位移的相互作用,以及桩土荷载分担比与土拱效应的关系。研究结果表明,随距地表深度增大,土拱效应逐渐减弱,应力、位移减小;砂土中土拱效应明显强于粘性土;砂-粘互层中砂土应力、位移增大,土拱效应显著增强,粘性土中应力、位移减小,土拱效应减弱;粘性土中桩荷载分担比与土拱效应呈正相关,砂土中桩荷载分担比与土拱效应的关系取决于位移变化快慢。     

挤密砂桩在地基抗液化中的应用

针对在砂土地基上修筑直立式护岸的稳定问题,以海口市某填岛工程为例,研究了挤密砂桩在直立式护岸地基抗液化中的应用。地基液化指数计算表明：在砂土地基上修建直立式护岸,施打挤密砂桩是必要的且可行的,挤密砂桩可有效增加砂土的密实度,消除砂土的液化。现场试验检测也证明通过挤密砂桩处理过的砂土地基满足抗液化要求,能保障直立式护岸的稳定。     

动探与标贯试验在地基液化检测中的相关性研究

砂土液化是地基土失稳的诱因之一,本文分析砂土液化原理,目前国内外处理砂土液化的方法,振冲碎石桩加固地基机理,结合曹妃甸某工程分析碎石桩的密实度与桩间土的密实度之间的相关性,应用碎石桩复合地基检测中常使用的圆锥动力触探试验和标准贯入试验,总结得出其判别该类场地砂土液化的有效方法。     

广州港南沙港区粮食及通用码头结构创新设计

结合广州港粮食及通用码头工程设计,分析了密实饱和砂土在打桩过程中孔隙水压力的变化特点,提出了重锤低打增加锤击频率、连续不停锤以保持桩周土较高孔隙水压力、减少桩周土侧摩阻力、增加桩打入密实砂层厚度的设计施工方法,并重点针对该工程3种不同码头结构形式交叉衔接段的设计和施工控制技术进行了专项研究,尤其对重力式和板桩结构的衔接提出了新颖的U型对接倒滤结构设计。     

砂土电阻率特性的室内试验研究

土体电阻率一定程度上能反映其基本物理属性,如土体的孔隙率等.为了探索砂土液化过程中孔隙率的变化规律,开展了砂土电阻率特性的室内试验研究.采用二电极电阻率测试方法,定量测定了接触电阻,对2种孔隙水在不同饱和度和不同孔隙率情况下的电阻率变化测试试验,分析建立了饱和砂土电阻率与孔隙率之间的定量关系.为进一步开展饱和砂土在液化过程中的孔隙率变化规律提供参考.     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

基于ANSYS/LS-DYNA船舶与高桩码头碰撞模拟

基于ANSYS/LS-DYNA应用软件,采用显式时间积分瞬态非线性有限元技术,对5 000 t级件杂货船分别在2 m/s和5 m/s 2种撞击速度的情况下,与3万t泊位高桩码头的碰撞过程进行数值模拟。获得了高桩码头上部结构的位移,以及接触区域应力应变的变化,分析了桩基在不同速度下的破坏情况和承载能力,得出了一般的规律和特点。     

某滑坡滑带土应力-应变关系模型研究

通过巴东地区某滑坡滑带土的一系列物理性质试验以及不同剪切速率的滑带土重塑样的三轴固结不排水剪试验,确定了滑带土的岩土分类,分析了滑带土试样的应力-应变关系,利用试验数据对邓肯-张(Duncan-Chang)本构模型进行了曲线拟合,通过分析验证,认为Duncan-Chang模型的双曲线型关系能够较好地反映该滑坡滑带土的逐渐硬化类型的应力-应变特性,可以为该类型滑坡的数值模拟研究提供参考。     

长江口软基围堤施工的加载速率效应

针对长江口某围堤施工软土堆载过程中的稳定性问题,进行不同加载模式下的应力路径试验,分析长江口软黏土的应力-应变关系、结构损伤特性、强度及应变率发展模式,为该围堤工程的施工速率选取及施工过程中的稳定性控制提供技术依据。结果表明:在不考虑固结的前提下,土体的不排水抗剪强度几乎不受加载模式影响;最终强度与达到破坏时的应变大小无关,但与分级加载时间和分级静置时间存在相互作用关系;土体失稳时的应变率与加载速率和静置时间均有一定关系,且加载速率的影响更大;当加荷超过不排水抗剪强度的80%时,或分级最大应变率逐渐偏离加载初期的线性变化,土样濒临破坏。     

基于IACS共同规范的油船极限强度及敏感性分析

基于IACS共同规范研制了双壳油船总纵极限强度的计算程序,计算了一个箱形梁模型和两条油船的总纵极限强度,计算结果表明本文研制开发的计算程序是正确可靠的,可供油船船体结构设计参考和使用。本文还对影响船体梁极限强度的参数进行了敏感性的简要探讨,得出有用的结论。     

考虑残余应力效应的深潜器耐压壳体疲劳研究

本文考虑焊接残余应力的影响,给出包含裂纹萌生和裂纹扩展全过程的载人深潜器耐压球壳疲劳寿命预报方法,分别基于局部应力-应变法和能计及负应力比效应的裂纹扩展单一曲线模型预报了耐压球壳的工艺疲劳寿命和使用疲劳寿命,研究焊接残余应力大小对球壳疲劳寿命的影响。结果表明,忽略拉伸残余应力的影响将导致疲劳寿命预测结果偏于危险;耐压球壳整体受压时,拉伸残余应力使得球壳局部区域承受拉-压循环载荷,计算使用疲劳寿命过程中须考虑其影响;降低拉伸残余应力可有效提高耐压球壳的疲劳寿命。     

某滑坡滑带土特征三轴压缩试验研究

通过巴东地区某滑坡滑带土的天然含水率与密度试验、土粒比重试验、颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验以及不同剪切速率的滑带土重塑样的三轴固结不排水剪试验,探讨不同剪切速率条件下滑带土抗剪强度参数的变化趋势,分析滑带土试样的应力-应变关系,揭示滑带土的物理力学特征及其对滑坡的影响,以期对该类型滑坡的防治提供有价值的基础性建议。     

循环荷载作用下加筋板格单元的损伤累积及力学模型研究

为了计算加筋板和船体梁在循环荷载作用下的极限强度,将一种能够考虑损伤累积和构件局部屈曲的一维钢材等效本构模型引入到加筋板格单元中,提出加筋板格单元在轴向循环荷载作用下的损伤累积力学模型,采用Visual Basic程序编制了计算程序,对若干加筋板格单元在双向轴向循环荷载作用下的承载性能进行计算研究,并使用非线性有限元软件Abaqus进行对比验证,结果表明所提理论方法具有较好的精度。     

船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法

本文基于Smith方法,应用梁-柱理论、理想弹塑性假设、平截面假设和塑性铰理论建立了加筋板单元的应力-应变关系曲线,导出了船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法并编制成FORTRAN计算程序.应用作者导出的简化逐步破坏分析方法分析计算了Reckling 23号模型总纵极限强度.计算结果表明,本文导出的简化逐步破坏分析方法和计算程序正确可靠,可供船体结构设计和使用.本文还对船体结构总纵极限强度的影响因素进行了分析,其中包括加筋板单元的载荷-缩短行为、横向压力、材料屈服强度和腐蚀等.     

Towards a unified methodology for the simulation of rupture in collision and grounding of ships

The aim of the work is the definition of a procedure for the numerical simulation of the response of ship structures under accidental loading conditions, which suffer various different modes of failure, such as tension, bending, tearing and crushing and in particular to investigate the effect of material modeling, i.e. material curve and rupture criterion as well as mesh size and strain rate effect on the results. To this end, different material models and simulation techniques were used for the simulation of eighteen indentation tests conducted by different research groups. The simulations were performed using the explicit finite element code ABAQUS 6.10-2. The tests refer to the quasi-static and dynamic transverse and in-plane loading of various thin walled structures which represent parts of a ship structure. Three rupture criteria are incorporated into VUMAT subroutine, which interacts with the explicit finite element code and refers to an isotropic hardening material that follows the J₂ flow theory assuming plane stress conditions, in order to investigate the prediction and propagation of rupture. The focus is on investigating whether it is possible to define a unified methodology, which is appropriate for the simulation of all different tests. Consistency in the numerical results is observed with the use of an equivalent plastic strain criterion, in which formulation a cutoff value for triaxialities below −1/3 is included.     

虚拟样机技术在气垫船推进系统特性研究中的应用

由于气垫船的结构特点,传统的研究方法不适于气垫船推进系统特性研究.本文将现代虚拟样机技术引入气垫船推进系统特性研究中,对气垫船船体和轴系建模及船体-推进系统的耦合方法进行了比较研究.并应用本文提出研究方法,对某型气垫船推进轴系进行了动态支承力的仿真研究.