成层土中粘弹性桩纵向振动分析及工程应用

为了合理解释成层土中桩的完整性测试,建立了桩端为弹性阻尼支承、桩顶在任意荷载作用下粘弹性桩与多层土共同作用的数学模型,并利用拉普拉斯变换和矩阵理论求得了该模型的振动半解析解;然后利用卷积定理和傅立叶逆变换求得瞬态半个正弦波作用下桩顶响应的振动半解析解;最后采用数值模拟分析了桩侧土阻尼因子和桩身阻尼因子对桩顶速度响应的影响主要表现在对峰值点的衰减上,而桩侧土刚度因子主要对桩顶速度响应曲线的整体形状产生影响。     

沥青砂粘弹性模型参数的试验研究

进行了沥青砂在40 ℃、5种加载应力下单轴压缩蠕变试验,选择Burgers模型分析其粘弹性,通过模型参数与加载应力相关性分析,得到了沥青砂粘弹性本构方程的一般表达式,进行模型预测值与试验结果对比,并分析模型参数对蠕变过程的影响.结果表明,Burgers模型能够描述沥青砂粘弹特性,且模型的弹性系数E1确定了蠕变曲线的初始位置(t=0),弹性系数E2控制了第一阶段蠕变曲线范围,粘性系数η1确定了第二阶段蠕变曲线斜率大小,粘性系数η2主要控制了第一阶段蠕变曲线的弯曲程度.     

重型车辆静载下路面的力学行为研究

采用1/4车辆模型模拟车辆系统,有限尺寸Kirchhoff薄板模拟路面和Kelvin黏弹性地基模拟路基,建立了车辆静载下的路面路基响应系统。基于薄板理论和粘弹性理,利用振动理论,获得车辆静载下路面路基系统的动态响应解析解;分析了地基阻尼系数、地基反应模量、路面弹性模量和路面厚度四个参数对路面位移和应力响应的影响。研究结果对车辆与路面系统相互作用机理具重要理论意义和工程应用价值。     

SH波激励下上覆粘弹性场地土的振动分析

采用工程波动理论,考虑简谐SH波诱发的水平振动和场地土的材料阻尼,假定场地土体系处于反平面应变状态,研究半空间上SH波激励下上覆粘弹性场地土的自由场动力反应。利用正交函数法求解基岩运动输入下上覆土层的振动解,以此解来分析SH波激励下粘弹性场地土的放大效应,并将探讨其影响因素。本文结果为进一步研究土—结构物动力相互作用打下坚实的基础,对建筑抗震设计和震害分析具有理论和工程实际意义。     

四种粘弹性模型薄板的自由振动

基于Ｍａｘｗｅｌｌ、Ｋｅｌｖｉｎ、广义Ｋｅｌｖｉｎ和Ｐｏｙｔｉｎｇ－Ｔｈｏｍｓｏｎ（Ｐ－ＴＨ）模型导出了粘弹性薄板的振动微分方程，给出了Ｍａｘｗｅｌｌ模型和Ｋｅｌｖｉｎ模型矩形薄板的固有频率的解析解，并对其振动特性进行了分析和比较。     

沥青混合料粘弹性能微观力学分析

利用Moil—Tanaka等效夹杂微观力学理论研究了沥青混合料的粘弹性能。将沥青混合料看作刚性粗集料颗粒夹杂于粘弹性沥青砂浆基体内的复合材料,对集料夹杂和沥青砂浆基体的本构方程分别进行Laplace变换成弹性问题,在Laplace空间域内应用Mori—Tanaka等效夹杂和宏观平均理论由沥青砂浆粘弹性能推导出了沥青混合料的粘弹性能。结果表明,粗集料颗粒夹杂对粘弹性沥青基体性能具有增强作用,沥青混合料粘弹本构方程可表示为粗集料增强系数与沥青基体粘弹本构方程的乘积形式。利用增强系数可以从性质较均匀的沥青基体粘弹性来预测性能较复杂的沥青混合料的粘弹性。其中增强系数大于1且随粗集料体积分数或沥青基体的泊松比增加而增大,粗集料体积分数对增强系数的增大作用远大于沥青砂浆基体泊松比对其的影响。     

基于粘弹性理论橡胶沥青路面力学参数的计算分析

沥青混合料是一种热流变简单材料,沥青路面的开裂、车辙、疲劳等破坏问题都与沥青混合料的粘弹性特性有关,因此沥青混合料粘弹性参数的确定对开展沥青混合料及沥青路面研究尤为重要.以橡胶沥青路面AR-AC13为例,通过试验和理论计算确定橡胶沥青路面粘弹性参数,确立本构模型,为橡胶沥青路面进一步力学研究提供依据.     

粘弹性材料的离散元数值分析

基于Burgers模型,应用微观力学理论和粘弹性原理,建立了均质粘弹性材料的离散单元模型,对粘弹性材料的蠕变过程进行了数值模拟,并对模拟结果与已有且经过验证的理论公式计算结果作了比较。结果表明,数值模拟结果曲线与B嶝模型的理论蠕变曲线相一致,且数值模拟与解析解的结果整体上基本一致,相比解析解的复杂繁琐,DEM数值模拟是一种更加行之有效的较简单的研究方法。但是,数值模拟的结果在卸载后的部分与解析解不很吻合。总之,DEM数值模拟可以节省大量的室内试验并提高准确性,可用于对粘弹性材料的进一步研究。     

竖向荷载作用于半无限体内部时的粘弹性解

建筑物的持续沉降,特别是软土地区的建筑物基础沉降通常与地基土的流变性密切相关。考虑地基土的粘弹性特征,系统研究了空间半无限体内部作用集中力时的粘弹性解。研究假定半无限体为线性粘弹性介质,半无限体在内部集中力作用下的应力状态为三维应力状态,应力球张量和应变球张量之间符合弹性关系,而应力偏张量和应变偏张量之间符合Kevin固体粘弹性应力应变关系。利用半空间体内部受竖向集中力的Mindlin弹性解,根据准静态弹性-弹粘性对应原理,在相同荷载条件下,首先对弹性解进行Laplace变换,然后将弹性解中的物理参数用线性粘弹性理论中经过Laplace变换的物理参数来替代,最后再进行Laplace逆变换,求得位移、应力粘弹性解答。作为解答的应用,给出了粘弹性半无限空间体内部矩形面积上作用有竖向均布荷载、三角形分布荷载时的粘弹性沉降计算公式。解答的退化验证表明,该粘弹性解答是正确的,所得到的解答对工程实践具有一定的意义。     

用粘弹性理论评价沥青混合料的高温稳定性

根据同济大学提出的四单元五参数模型,采用沥青混合料变形的粘性部分来评价沥青混合料的高温稳定性,认为四单元五参数模型能较好地模拟沥青混合料的高温稳定性,并根据动蠕变实验推出模型中的粘弹性参数,导出了模型中五参数与车辙试验动稳定度之间的关系。     

非均布动荷载作用下沥青路面粘弹性有限元分析

不考虑超载情况,为探求非均布动荷载作用下沥青路面的动态响应及破坏规律,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元半刚性基层路面结构模型,施加非均布动荷载,并对粘弹性路面模型各层的动态力学响应及不同车速下路表弯沉的变化进行分析。结果表明,水平应力的交变变化是使路面产生疲劳破坏的主要因素;当重载车辆车速在10~32 km/h之间时,路面的动态弯沉值显著大于静态弯沉值,对路面实际使用寿命的影响非常显著。     

粘弹性阻尼器在异型拱桥中的减震控制

以异型拱桥为例,采用大型通用有限元软件对其进行动力分析,着重考虑其在地震作用下的响应,并采用粘弹性阻尼器对其进行耗能减震控制。采用最不利位置内力、位移作为评价指标。结果表明,异型拱桥在多维激励作用下采用粘弹性阻尼器的减震效果是明显而有效的。     

车辆荷载下地基数值模型的边界影响分析

针对有限单元法模拟实际为半无限土体时有限边界分析模型会引起较大误差的缺点,引入黏弹性人工边界结合有限元数值模型以便准确地描述循环动荷载作用下地基的响应问题。分别采用固定边界、黏性边界及黏弹性边界有限元3种方法计算了交通荷载作用下的地基响应。通过与Lamb问题解析解对比分析表明,黏弹性边界有限元数值模型的计算结果与解析解非常吻合,而固定边界、黏性边界数值模型的计算结果存在不合理现象。算例表明研究交通荷载作用下地基响应时,尤其是分析重复交通荷载作用下的残余变形,宜采用黏弹性边界有限元模型。     

一种改进的单桩计算弹性理论法

弹性理论法是单桩计算的经典理论方法。然而在单桩计算的弹性理论法中,假定桩周各桩段所受的侧摩阻力为均匀分布,这与实际工程存在较大的差异。该文针对该问题,引入桩侧各桩段的侧摩阻力为线性分布的基本假定,根据桩土界面位移协调条件,推导了相应的单桩理论计算公式,为桩基计算提供理论参考。     

基于模糊和突变理论的岩溶区桩端溶洞顶板稳定性分析方法研究

首先根据岩溶区桩端溶洞顶板系统的工程特点,引入突变理论和模糊理论,对岩溶区桩端溶洞顶板系统进行多层次目标分解,建立出符合其工程特点的岩溶区桩端溶洞顶板稳定性评判层次结构模型;其次,依据突变理论基本原理,对各评判指标进行突变类型确定和突变类型归一化公式的推导,在此基础上,根据归一化公式进行量化递归运算得到岩溶区桩端溶洞顶板稳定性评判的总突变隶属函数值的计算方法;然后,引入模糊隶属函数构造方法,利用初始模糊隶属函数和突变级数将突变理论和模糊分析结合起来,建立出岩溶区桩端溶洞顶板稳定性分析的突变评判新方法;最后将本文方法应用于工程实例,分析结果验证了该方法的可行性与合理性。     

水平荷载作用下考虑轴向力的桩间动力相互作用因子

在前人工作的基础上,考虑水平荷载作用下桩受轴向力作用,采用动力WINKLER地基模型,利用梁的动力微分方程,求解桩间动力相互作用因子的简化计算方法。通过分析表明,在轴向力作用较大的情况下,动力相互作用因子所受的影响较为明显,将对动力反应峰值产生影响。在将所得结果与前人工作结果比较的基础上,提出考虑轴向力作用时的影响因素为桩土之间的弹性模量之比、无量纲频率及桩距等,同时指出各影响因素的影响程度。     

考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距研究

针对同时考虑作用在水体上的粘滞力和作用在土体上的渗透力这一特殊工况,建立微分平衡方程,求解得到计算水-土压力公式。以深基坑典型支护结构(止水帷幕+支护桩)处理方式作为研究对象,基于土拱理论推导出考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距计算式,并结合工程实例计算出考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距。     

冲击荷载下粘弹性地基上弹性道面板响应分析

建立了冲击荷载作用下粘弹性地基上弹性道面板力学计算模型,较真实地反映了工程的实际情况,对自由边界条件下板的运动方程,采用有限傅立叶变换等手段进行了求解。并对比了其与弹性地基模型上道面板的弯沉,说明地基粘性效应限制了板的冲击挠度的发展,对工程设计的改进具有一定意义。     

横向荷载对基桩竖向承载力的影响分析

为研究横向荷载时基桩竖向承载力的影响,首先利用m法假设下轴横向受荷桩桩身挠曲方程的幂级数解,得到桩周土对桩身抗力沿桩轴向的分布,在此基础上利用横向受荷桩桩侧土体应力分布弹性解,求得桩周所受法向压力的变化量,进而得到桩侧阻力极限值的变化量沿桩轴向的分布,将此变化量积分得到由横向荷载引起的桩侧极限摩阻力的变化量,由于横向荷载对桩端阻力影响不大,故此即为基桩竖向承载力的变化量,横向受荷桩的竖向承载力即为此变化值与无横向荷载作用时基桩的竖向承载力之和.然后将导得的计算公式对某试验进行分析,其结果表明计算值与实测值吻合较好.最后对横向荷载下基桩极限侧阻力变化量的影响因素进行了分析.分析结果进一步证明了横向荷载对基桩竖向承载力有一定影响,在工程设计中值得注意.     

考虑桩体损伤的PHC管桩复合地基变形与稳定性分析

依托普洱车站软弱地基上的超高填方工程，采用ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型构建了路堤荷载下考虑桩体损伤的PHC管桩复合地基的三维数值模型，探讨了PHC管桩桩体的变形特征，并根据边桩特征点的侧向变形分析其稳定性。结果表明:采用PHC管桩复合地基可显著控制路堤变形；且相较于常规的线弹性模型，采用混凝土损伤塑性模型可较好地反映PHC管桩刚度退化后的变形特征，并能合理确定PHC管桩复合地基的安全系数。