剪切波作用下桩筏基础的动力响应研究

对垂直传播的剪切波作用下桩筏基础的动力响应进行了数值分析.采用薄层元素法和有限单元法建立了土、桩和筏板三者之间的相互作用分析模型,着重分析了桩筏基础的有效输入地动(即反映了筏板响应与自由场地面运动大小关系的水平和摇摆动力响应系数).对桩筏基础和群桩、筏板基础的水平和摇摆动力响应系数进行了比较,并讨论了桩的距径比、桩的长径比以及桩土弹性模量比对桩筏基础的动力响应系数的影响.结果表明,当桩的距径比较大时,忽略筏板的影响会导致对桩筏基础的动力响应系数的过小评价.     

土-结构共同作用体系的扭转分析

本文对土-基础-非对称结构共同作用体系在斜入射SH波作用下的扭转动力响应进行了研究。从波动理论出发,导出了半空间表面矩形基础位移和力场之间的影响函数阵及表面矩形地基的动力柔度函数和在斜入射SH波作用时刚性矩形基础的输入运动表达式;同时建立了共同作用体系的运动方程。最后讨论了斜入射SH波作用下矩形基础和地基共同作用的动力特性。结果表明,非垂直入射SH波作用时响应显著地不同于通常假设的垂直入射波时的响应,由非垂直入射SH波引起的扭转响应应予以考虑。     

施工过程中筏板基础应力和沉降变化规律

针对国内还没有具体文献详细分析模拟施工过程对筏板基础响应的影响,本文建立上部结构、筏板基础与地基共同作用的模型,利用ANSYS有限元软件自身的单元生死技术,计算分析了施工过程对筏板基础响应的影响.数值分析的结果表明,施工过程只在开始几层施工时对筏板影响较大,随着层数的增加,影响会越来越小.     

结构参数对波形钢腹板箱梁扭转特性的影响

为了研究波形钢腹板结构参数对箱梁扭转特性的影响,本文建立了波形钢腹板简支箱梁桥的有限元模型,通过改变波形腹板的结构参数(板厚,水平板宽,腹板折角)计算分析试验梁扭转特性。结果表明:波形腹板折角增大时,能较大的提高扭转振动频率;在一定范围内腹板厚的增大时,能有效提高扭转振动频率;水平板宽的增大使箱梁的扭转振动频率先增大后减小,因此,须合理选择最佳板宽。另外,通过在试验梁不同位置增设横隔板以及不同横隔板厚度的方案研究了波形钢腹板梁的扭转动力特性,结果表明:在端部增设横隔板能有效的改善其扭转动力特性;横隔板越厚,梁体自重越大,所以扭转刚度先增大后减小。以上结果可进一步为波形钢腹板箱梁的动力特性以及优化其结构设计提供理论支撑。     

盾构隧道下穿高耸结构筏板基础的影响

为研究盾构隧道下穿施工对上方高耸结构筏板基础的影响,应用数值模拟与工程实测相结合的方法,对盾构隧道下穿高耸结构筏板基础建筑物过程中的变形响应规律、加固措施等进行了研究.研究成果表明:盾构隧道施工对沉降监测点产生影响的纵向水平区间约为监测点前3D(D为盾构隧道直径)至监测点后3D;倾斜监测点产生影响的纵向水平区间约为监测点前D至监测点后5D.盾构隧道穿越前对高耸结构进行注浆预加固可有效减小筏板基础倾斜及高耸结构层间位移角.高耸结构水平位移随着隧道施工的进行处于动态变化中,对施工过程中出现的较大层间位移应充分重视.     

高层建筑桩筏基础中筏板受力数值模拟研究

建立了粉煤灰地基上高层建筑-桩筏基础-地基共同作用的数值分析模型,通过模拟不同距径比和桩长的桩筏基础,研究了筏板的受力响应问题。数值模拟分析表明在上部结构荷载作用下筏板及桩体周围的位移量较大,离桩筏基础越远位移量越小,筏板的沉降呈盆状;桩距径比越大筏板沉降量越大,桩长越大筏板沉降量越小。由于桩体轴力的作用,筏板边缘桩体位置处的剪应力出现集中,且筏板负弯矩有极大值;筏板内弯矩随着上部结构荷载的增大而增大;桩距径比越大筏板内的弯矩越小,桩长越大筏板内的弯矩越大。     

框架结构-筏板基础-地基共同作用的数值分析

考虑框架结构、筏板基础和地基的共同作用,采用有限元分析模型,通过框架结构、筏板基础和地基之间在连接处的静力平衡和变形协调作用,形成共同作用分析方法,与非共同作用方法进行对比,分析框架结构柱轴力和弯矩的变化情况.有限元分析表明,在共同作用下,筏板基础发生“盆形”变形,框架结构应力重分布为角柱轴力增大,边柱和中柱轴力减小,柱的弯矩显著增大.共同作用下,不同厚度的筏板沉降量不同,厚度越大,筏板最大沉降量越小.     

钢筋混凝土不规则板的极限分析

由于不规则板边界条件的多样性、受力性能的复杂性,要得到其弹性理论解非常困难.板的极限分析方法能有效地解决不规则板在特定条件下的受力分析问题.作者通过选择板的合理内力函数,对钢筋混凝土"L"形不规则简支板在均布荷载作用下可能出现的弯矩和扭矩分布状态,按照极限分析的方法,使板满足平衡方程与边界条件,并使其不违背屈服准则,推导出钢筋混凝土"L"形不规则板极限分析的一般下限解.研究结果表明,推导出的极限荷载值与4块"L"形钢筋混凝土板的试验值比较接近,证明所推导的一般下限解是正确的.     

瑞利波作用下桩土相互作用横向动力响应计算研究

将采用Novak薄层法计算地基土动力阻抗的方法引入到瑞利波作用下桩土横向动力响应分析中,得到了单桩横向动力响应的计算公式.在此计算公式的基础上分析了长径比、桩土刚度比、地基土的泊松比对单桩横向响应的影响.结果显示,泊松比的变化对单桩水平动力响应有影响,桩土刚度比对单桩水平动力响应有较大影响,而桩长对桩底自由的单桩动力响应基本无影响.而且单桩水平动力响应随着频率的增大而减小.     

冲击载荷作用下突发脱层层合梁板的非线性动力响应

对冲击载荷作用下复合材料梁-板脱层前后的非线性动力学响应进行了分析,基于四分区梁板脱层模型,利用Galerkin法和Wilson-θ法对梁板在脱层前后的非线性动力响应进行了求解．分析表明在冲击荷载作用下产生突然脱层的梁扳,其在脱层前后的动力学性态有明显变化：脱层后系统的频率比脱层前系统频率低;系统的各种动力响应量(位移、速度、加速度)均增大,而且这种变化在脱层的区域比在未脱层的区域显著。最后,将有限元方法和本文的方法进行了对比,结果表明二者相当吻合。     

横观各向同性层状场地在SH波入射时共振特性

采用横观各向同性（以下简称TI）层状弹性体模拟半空间之上的场地上。首先推导了在入射SH波时TI弹性体界面上透射角的计算公式，然后利用笔记推得的入射平面SH简谐波时TI弹性土层的刚度矩阵及TI层状场地的响应计算公式，计算了典型TI层状场地在SH简谐波入射时的频响函数。计算表明，在入射角度较小时，场地的横、竖向模量比越大，则共振频率越低，而共振幅值越高。这一规律以研究TI场地中结构的响应及场地的响应有重要的参考价值。     

平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析

利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集中系数的影响.结果表明组合衬砌确实能有效地发挥围岩的自承能力,降低衬砌结构的动应力集中,且在低频入射时效果显著.     

弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度

基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.     

平面SH波在浅埋椭圆柱形孔洞上的散射与动应力集中

研究了平面SH波在弹性半空间中浅埋椭圆柱形孔洞上的散射．采用复变函数和多极坐标方法构造了一个能够自动满足水平表面上应力自由边界条件的散射波函数．应用这一波函数,将半空间中的问题转化为求解一个全空间中椭圆形孔洞的散射问题,最终将问题归结对一组无穷代数方程组的求解．作为对抗震问题的研究,给出了浅埋椭圆孔附近的动应力集中系数的数值结果,并对算例进行了讨论．研究表明浅埋孔洞与水平表面存在强烈的相互作用并产生动应力集中,在浅埋结构设计时应加以充分重视。     

磁流变阻尼器受控平面L形框架结构的多维减震

为分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转震动特性,采用MATLAB软件开发了未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序,在三向地震荷载作用下分别对未控和MRD受控模型进行了动力时程分析,对结构典型节点X、Y、Z向的位移时程响应、加速度时程响应、结构的各层位移、加速度、层间位移角以及空间扭转震动响应进行对比。结果表明：用MATLAB开发的未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序能有效计算结构的多维地震响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的多维位移和加速度时程响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的各层最大位移、加速度和层间位移角;合理地布置MRD能够稳定地发挥耗能作用,并能有效减小平面L型框架结构的扭转震动响应。     

弹性半平面中SH波动问题的随机边界元法及其应用

利用小参数摄动展开的方法，在确定性边界元法的基础上，发展了一种波动问题的随机边界元法，研究了具有随机波数的弹性半平面中简谐ＳＨ波的传播问题。文中给出了几个典型算例，结果表明采用的边界元求解方案是有效的、合理的，用随机边界元法处理随机性介质中的波动问题是一条可行的研究方向。作为工程应用简例，利用随机边界元法得到了有关结果的统计特征，计算了弹性半平面上不规则地形表面位移响应的置信区间，初步探讨了波动问题随机边界元法在系统可靠性分析方面的应用。     

上海广播电视塔桩基承台水平地震反应分析

分析了在桩尖处地震动输入下上海广播电视塔－群桩－土相互作用体系的桩承台水平地震反应问题。对群桩－地基土相互作用分析，采用了较为简便而实用的三维波动方程解的半解析方法的结果。在分析桩－土－承台体系的动力特性时，将承台以上的结构简化成一个动力等效的单自由度体系。最后给出了承台水平地震反应的时程曲线，作为上部结构地震反应分析时的有效地震输入。     

地震作用下桩基的1/3次亚谐波共振分析

建立了均匀地基下桩基础的非线性运动方程。运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,得到离散的非线性振动方程。利用多尺度法求得该系统1/3次亚谐波共振的一阶近似解。分析了频率比、剪切波速度及土层厚度等参数对地震惯性力和亚谐波共振幅频响应的影响,并通过与非共振硬激励情况对比分析1/3次亚谐波共振对系统实际动力反应的影响。研究结果表明:在软弱土层中,剪切波速度及土层厚度对地震惯性力影响显著;1/3次亚谐波共振区域对外激励幅值敏感;阻尼大于一定值后,系统将不出现1/3次亚谐波共振响应;1/3次亚谐波共振显著增大系统稳态动力响应位移。     

车-桥耦合作用下曲线钢混组合梁桥支座动态行为分析

针对曲线钢混组合连续梁桥在车辆动载作用下的支座动态响应问题,分别构建考虑桥面横向超高和纵向高程变化的桥梁精细化有限元模型和基于实际重载车辆多刚体实车模型,采用基于弹性地基梁理论的Fiala轮胎模拟胎-路接触关系,从而建立车-曲线桥动力学耦合模型,探究车速、偏载与路面不平顺对支座响应的影响。研究结果表明：车辆行驶在支座附近,径向反力与竖向反力较大,车辆行驶在跨中,切向反力较大;三种支座反力的最大值均随车速提高而增大,对径向反力和切向反力影响较大,对竖向反力的影响体现在内侧的支座反力降低而外侧支座反力增大;三种支座动反力随路面不平顺增大而增大,路面不平顺激励对径向反力与竖向反力影响较大,对切向反力影响较小;行车偏载对径向、切向反力影响很小,而对支座间竖向反力的分配影响较大。