群桩弯曲粘弹性动力分析的LAPLACE数值反演法

应用拉普拉斯数值反演法分析了群桩弯曲粘弹性动力反应。在拉普拉斯空间获得单桩和两桩体系弯曲粘弹性振动的正确解。根据桩间两两相互作用关系给出了群桩弯曲粘弹性动力分析的桩头柔度矩阵。最后应用拉普拉斯数值反演技术得到时间域的解。本文计算结果对群桩弯曲振动分析中所作的假设进行了验证并对群桩的弹性解和粘弹性解作了比较。     

桩在粘弹性介质准静态分析的简便积分方程法

提出桩在垂向力作用下粘弹性准静态分析的积分方程法。该方法在Laplace空间中应用Betti互等定理,分别建立起桩和介质的两组一维非奇异积分方程,运用位移相等和应力平衡条件,求解联立方程,得到应力和位移,再应用Koizumi反演技术获得时域的解。对于常单元插值方案导出了所有积分的解析表达式。与其他方法比较,具有省时和高精度的优点,是分析桩土相互作用的一种有效方法。     

正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端场研究

研究正交异性粘弹性材料在对称载荷作用下,裂纹尖端的应力与位移分布。首先利用La-place积分变换法,将正交异性粘弹性问题转化为拉普拉斯空间的正交异性弹性问题进行求解;其次,在正交异性弹性材料板裂纹尖端解的基础上,利用准静态粘弹性-静态弹性对应原理,得到Laplace域内正交异性粘弹性裂纹尖端的解;最后采用F.Durbin数值方法将其作逆变换,求得正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端的数值解。通过在力作用开始时的粘弹性解与相同条件下的弹性解进行对比,表明采用F.Durbin数值反演方法可以得到更精确的解。     

正交各向异性粘弹性接触应力分析

本文利用拟静态粘弹性和线弹性的对应原理，通过Ｓｃｈａｐｅｒｙ数值反演做Ｌｏｐｌａｃｅ逆变换，由正交各向异性线弹性接触应力解获正交各向异性粘弹性接触应力的数值解．     

粒子群算法在时效变形参数反演中的应用

以往的现场刚性承压板压缩蠕变试验中部假设岩体变形为黏弹性变形,然后推求岩体的蠕变变形公式,并结合最小二乘法反演获得蠕变参数,这种方法由于进行了黏弹性变形的假设从而无法考虑岩体的黏塑性变形,为此,采用粒子群智能算法的数值反演方法进行研究,并且提出将流变模型中控制瞬时变形和时效变形的2种参数分开反演的二次粒子群算法.研究结果表明:采用这种方法可以有效地减小反演的难度,提高了反演精度;将此方法应用于现场压缩蠕变试验的参数反演,拟合时效变形参数曲线与试验曲线较吻合,从而可获得相应的流变参数.     

群桩-承台体系动力阻抗的近似计算方法

采用数值方法对群桩-承台体系的动力阻抗进行了分析.根据两个不同规模的群桩-承台体系的动力阻抗计算结果,发现在结构抗震所重点关注的低频段,群桩-土体-承台的动力相互作用与频率的相关性较小,因此可采用群桩-承台的静力相互作用关系代替其动力相互作用关系计算群桩-承台体系的动力阻抗.文中通过若干算例近似得到了群桩-承台的静力相互作用关系,并给出了利用群桩和承台的动力阻抗计算群桩-承台体系水平、摇摆和水平-摇摆耦合动力阻抗的简化计算公式.     

时域内三维上下部相互作用结构的非线性分析

通过对动力问题中粘弹性边界和桩土界面的非线性接触的合理描述,提出了一种能有效地开展层状地基中桩(群)-上部结构非线性动力相互作用分析的三维有限元模型.对地震作用下的（桩）基础结构共同作用进行了较全面的场动模拟,认为即使在非强震下,其桩-土间的滑移和开脱非线性共同作用对结构反应影响较大,按其间的一致粘合位移假设并不能有效地对桩承-结构体系的动力上、下部相互作用作出合理的评价.     

疏桩的承载性能和土拱效应

疏桩在软土地区的应用可以分为两个方面:疏桩复合地基和疏桩基坑支护.本文针对疏桩基础中的摩擦桩,采用弹性力学中的Mindlin-Geddes解和Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩基础的附加应力场.通过对比不同桩间距下的桩土荷载分担比的变化规律,分析了软土地区疏桩间距的合理范围.同时对疏桩水平方向上存在的土拱效应,采用三维有限元数值方法模拟了桩间距对疏桩成拱的影响,得出了产生土拱的最大桩间距范围在6~8d之间.针对疏桩复合地基的沉降控制计算方法,本文总结出应用Poulos弹性理论法计算单桩沉降和复合地基方法计算群桩沉降.     

饱和粘弹性土层中空心圆柱桩的轴对称竖向振动

考虑桩的径向变形以及饱和土层对桩的径向力作用, 分别将空心圆柱桩和饱和土层视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质. 基于弹性动力理论及不可压饱和多孔介质理论, 研究了饱和粘弹性土层中端承弹性空心圆柱桩竖向振动的动力特性. 利用Helmholtz 分解和变量分离法, 在频率域得到了空心圆柱桩竖向稳态振动的轴对称解析解以及桩头复刚度的解析表达式,给出了空心圆柱桩桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应曲线, 数值考察了饱和土和桩的材料、几何等参数对桩头动刚度因子和等效阻尼的影响. 研究结果表明, 虽然空心圆柱桩精确轴对称解析解的桩头静刚度与经典Euler 杆模型桩的桩头静刚度几乎相等, 但其桩头动刚度因子和等效阻尼存在较大区别, 并且空心圆柱桩的内外径比(即桩壁厚比) 会对桩头动刚度因子和等效阻尼特性产生显著的影响. 因此, 经典Euler 杆模型桩的适用范围具有一定局限性, 应采用轴对称模型进行更加精确的分析.     

考虑反演及桩土相互作用的拟动力试验方法

考虑桩-土-结构相互作用,建立整个结构体系试验模型,在土槽试验室模拟框架结构在地震作用下的反应.在考虑桩-土相互作用的拟动力试验中,由于下部结构的不可控性和土体的不确定性,提出采用反演分析识别下部结构的动力反应,试验中通过传感器有效获取下部结构状态信息,利用这些测试信息作为反演分析的基础数据,确定桩-土工作状态,运用子结构的概念完成整个结构体系的拟动力试验.以某框架为例,采用考虑反演分析的试验方法、等效线性化方法以及刚性地基假设方法,探讨地震作用下结构反应的不同.试验及模拟分析表明,地震作用下,土体较早地进入了塑性阶段,结合反演分析的该试验方法能更好地模拟包括桩土在内的整个体系在地震下的反应.考虑反演分析试验方法的结构顶端位移最大,等效线性化方法次之,刚性地基假设最小;考虑反演分析试验方法的层间位移角和层间剪力最小,固定基础假设最大.     

粘弹性边值问题的蠕变柔量边界元法

基于蠕变柔量和广义蠕变柔量概念，讨论了一种新的粘弹性问题基本解的构成方法。由此产生的基本解可直接应用于线弹性边界元算法的计算机源程序，并且避免了采用数值方法求解Ｌａｐｌａｃｅ反演的过程。     

饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性研究

基于Biot动力固结方程和Kelvin模型,考虑了土体三维波动效应及土塞与管桩之间的小变形相对滑移,研究了饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性.首先,引入势函数,结合桩侧土及土塞的初始和边界条件,采用Laplace变换技术、Helmholtz分解法及分离变量法,分别求解出桩侧土和土塞的纵向振动解.结合桩土系统的耦合条件,进一步求解出管桩顶部的复刚度、速度响应频域解析解及速度响应时域半解析解.将本文解分别退化为实心桩解和无相对滑移解,并与已有研究进行对比,验证了本文解的合理性.然后,采用参数分析法初步确定了Kelvin模型参数的合理取值区间.最后,分别分析了管桩桩长和土塞的渗透系数、孔隙率、剪切模量以及黏性阻尼系数对饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性的影响规律.研究结果表明,桩长越短,土塞与管桩之间的黏结程度对饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性的影响越明显;土塞的孔隙率和黏性阻尼系数对饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性有明显影响,土塞的剪切模量和渗透系数对饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性的影响较小,可以忽略不计.     

饱和土中变截面大直径桩纵向振动理论解和数值解对比分析

基于饱和多孔介质理论,对饱和土中变截面大直径桩的纵向振动特性进行研究。首先根据饱和土动力控制方程,得出大直径桩侧土体复刚度,桩底采用黏弹性支承,再将桩身按变截面分段,采用能考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的动力方程。结合初始条件、边界条件和连续条件,利用阻抗递推法求解变截面大直径桩-土动力方程耦合方程得出桩顶频域解析解,通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。然后利用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,将数值解和理论解在桩身存在软硬夹层、变截面以及变截面段桩的长度和位置变化等情况进行了对比分析,利用数值计算解验证了理论计算模型的正确性。     

变截面桩扭转振动与纵向振动桩顶响应对比研究

利用拉普拉斯变换,对严格考虑桩土扭转耦合振动条件下,桩顶受到任意激振扭矩作用的弹性支承桩桩顶频域及时域响应进行解析求解,推导求得了桩顶速度频域响应的解析表达式和半正弦脉冲激励作用下的桩顶速度时域响应半解析解;将本文所得严格解与纵向振动严格解的桩顶速度频域和时域理论解进行对比研究,得到若干重要结论.研究成果为桩基检测中纵向振动测桩的不足给以补充.     

动载下沥青路面粘弹性体超孔隙水压力的计算

水和荷载作用是沥青路面早期损坏的主要原因之一,为研究水对沥青路面的影响,利用积分变换和传递矩阵的方法推导了FWD动荷载作用下路基路面层状粘弹性体超孔隙水压力轴对称问题的解析解。通过引入F.durbin方法实现Laplace逆变换的数值方法,求解了层状粘弹性体的时域解,并给出了算例。结果证明,该方法概念清晰,公式简洁,易于应用。     

层状地基中群桩竖向振动及动内力

采用Gazetas和Makris通过拟合有限元计算结果所得到的弹簧系数和阻尼系数，基于动力Winkler地基模型和传递矩阵法，提出了一种分析层状地基中单桩和群桩竖向振动特性的简化方法．在考虑了“被动桩”和周围土体之间的相互作用的情况下求解层状土层中的桩一桩动力相互作用因子．在这基础上，计算群桩竖向动力阻抗以及群桩中单桩桩身动内力，通过相关算例分析验证了方法的适用性．     

多级加载作用下竖井地基固结分析

利用Laplace变换的方法,给出了在任意多级加载作用下,并综合考虑了竖井地基的井阻和涂抹作用下频域内固结解。通过Laplace逆变换,结合具体算例对影响竖井地基固结的主要影响因素进行了详细分析,并与已有结果进行了比较。结果表明,利用本文方法对任意多级加载的情况可以方便求解,而且计算过程简单,计算速度快,精度高。     

粘弹性基支薄板的准静态弯曲

本文讨论粘弹性基础上的粘弹薄板准静态弯曲的一般解法.文中利用板-地基系统的弹性粘弹性相应原理,以对边简支、另两边自由的粘弹性基支矩形板为例,导出了在拉氏象空间中的有关算式,然后采用数值逆变换的方法,求得板的挠度、基支反力和内力.数值计算中,同时给出了粘弹基支的弹性板、弹性基支的粘弹板和非基支粘弹性薄板的各种解答.