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.     

刚性筏板下群桩基础共同作用实用分析方法

为了分析实际工程中大规模桩筏基础荷载分担及沉降特性,基于桩-土-筏相互作用理论提出了在竖向荷载作用下考虑土体弹塑性的刚性筏板下群桩基础共同作用的实用分析方法.桩-土-筏相互作用包括桩-土、桩-桩、筏-土和桩-筏相互作用,土体弹塑性考虑了土体模量的双曲线型变化特性.通过对不同尺寸条件下桩筏基础现场实测案例进行分析,介绍了计算过程中相应土体参数的取值方法,并基于基础沉降及桩-土荷载分担比实测和计算值对比结果,验证了该计算方法用于分析实际工程中大规模桩筏基础的合理性.同时基于某工程桩基优化分析,其计算结果表明:考虑筏板的荷载分担能显著降低桩基用量,桩数降为原设计1/3左右时,基础沉降并不会显著增加.     

不同连接形式桩筏系统动力响应数值模拟

针对不同连接形式对桩筏系统抗震性能的影响,开展了3种连接形式桩筏系统在循环荷载作用下的数值模拟研究.通过对桩土动接触压力峰值曲线、土层顶部和筏板顶部加速度反应谱等动力响应的对比分析,探寻垫块和褥垫层对桩筏系统抗震性能的影响规律.结果表明：桩顶设置褥垫层可以最有效地调动地基土潜力,桩身弯矩峰值降低4 kN·m,筏板顶加速度峰值降低7%,桩顶加速度峰值降低9%;桩顶埋设垫块桩身弯矩峰值降低6 kN·m,设置垫块可使筏板加速度峰值降低45%,桩顶加速度峰值降低35%,可以有效调动地基土潜力,对土层顶部和筏板顶部加速度放大效应减少最有利. 2种连接形式均可减小上部结构加速度响应,减震效果良好.     

高速铁路桩筏结构的筏板合理设计研究

桩筏结构在高速铁路中的应用较多,但理论研究滞后于工程实践.为得出高速铁路桩筏结构的筏板的合理设计,采用三维有限元软件ABAQUS建立了桩筏结构空间模型,仿真模拟了桩筏结构的应力和沉降,并对筏板沿线路纵横垂三个方向的受力特性与规律进行研究.在此基础上,分析比较了筏板在不同的筏板厚度及垫层厚度时的受力与沉降,从而得出最为合理的筏板厚度及褥垫层厚度,并得到如下结论:1)筏板在桩筏结构中应按抗弯部件设计;2)筏板厚度的增加使得其所受应力呈指数下降;3)褥垫层厚度对筏板的竖向应力影响微小;4)褥垫层在桩筏结构中对缓解筏板竖向应力集中起到了一定的作用.本文研究结论为今后桩筏结构的设计及数值模拟提供了参考.     

位移调节器用于混合支承桩基础的模型试验

为了研究位移调节器对混合支承桩筏基础的桩-土-筏板共同作用的影响,通过2组室内模型试验对安装调节器桩筏基础的作用机制进行对比分析。结果表明:桩筏基础设置位移调节器后,受荷时桩顶向上"刺入",桩顶一定范围有负摩阻力分布;和常规桩基础相比,设置位移调节器改变了桩筏基础的荷载传递规律;合适刚度的调节器不仅可以充分发挥地基土承载力,而且可以优化摩擦-端承混合桩基支承刚度,减小筏板的差异沉降。     

基础条件对SSDI体系动力特性的影响

基于影响土-结构动力相互作用(SSDI)体系抗震性能和动力特性的因素除地基土特性与上部结构特性外,基础作为联系上部结构和土体的桥梁,其构造形式以及埋置深度对SSDI体系动力性能的影响不可忽视。通过采用有限元方法,对某工程高层建筑算例进行计算分析;利用ANSYS程序中重新启动法、APDL参数设计语言编制程序实现对地基土的非线性模拟,并通过土体边界、土体与结构间非线性接触的研究,对整个SSDI体系在实测地震波作用下的动力反应进行计算分析,研究桩筏基础、桩箱基础2种不同基础形式以及不同基础埋深条件对上部结构动力反应效应的影响。研究结果表明:桩箱基础条件时上部结构动力反应较小,基础埋深越大,上部结构动力反应越小。研究成果为工程抗震设计考虑基础条件对土-结构动力相互作用效应的影响提供了理论依据,对完善抗震设计规范具有参考价值。     

筒体-桩筏-地基土共同作用非线性数值分析

考虑上部结构、基础与地基土三者共同作用,以及土的弹塑性性质,采用中厚板理论分析筏板,建立了全三维有限元模型,对筒体结构下桩筏基础受力作了非线性数值分析。通过对弹性模型和弹塑性模型计算结果的比较,明确了非线性分析的意义。研究了地基土应力、应变随荷载的变化情况及桩顶反力分布的发展过程,并指出筏板厚度的增加并不总是使桩顶反力趋于不均匀。同时,讨论了土塑性及基础沉降曲面形状对桩筏基础工作性状的影响。     

筏－桩－土共同作用分析方法

提出了一种分析筏－桩－土共同作用工作性状的实用计算方法—位移协调法［１］．该方法假定筏极与桩土地基位移协调，对矩形筏板根据其边界条件和变形性状采用一种双重三角级数位移模式．对拉土地基采用单桩计算方法—考虑桩压缩性的位移协调法［１，２］，分析桩土之间的相互影响。根据位移协调条件和力平衡条件建立筏－桩－土共同作用的分析方程．可求解筏板与桩土地基之间的接触应力、桩土地基的应力及沉降、筏板的沉降、弯矩、扭矩及应力和桩筏基础对周围环境的影响等．文中对桩筏基础、片筏基础及性承台的分析与设计具有理论与实用价值．     

端承长桩下长短桩基础的垫层特性分析

针对长短桩桩筏基础中垫层特性对整个基础的影响,运用三维弹塑性有限元方法进行了数值模拟.分析中,筏板采用弹性薄板理论,土体采用摩尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟.以桩数为9×9的长短桩桩筏基础为例,论述摩擦端承长桩条件下长短桩基础设置垫层的必要性,进而分析垫层材料性质和垫层厚度变化对长短桩基础中长桩、短桩的轴力分布,以及筏板、桩与土体沉降的影响.     

土弹性模量对土—结构共同作用体系影响分析

为了分析岩溶区土的弹性模量对共同作用体系的影响,建立岩溶地基—桩筏基础—钢框架核心筒结构三维有限元模型,对比分析桩间土弹性模量变化时,上部结构的动力响应情况。结果表明:桩间土弹性模量的变化对共同作用体系的动力响应有一定的影响,随着桩间土弹性模量的增加,上部结构加速度峰值、位移峰值、层间位移角峰值整体上有减小的趋势,位移峰值变化率最大为12.76%,加速度峰值和层间位移角峰值变化率都在10%以内;基础的弯矩和剪力减小。分析其原因是桩间土弹性模量的增大,增大了地基的刚度,使地基土在地震作用下的变形减小,对桩筏基础的约束增大,从而使上部结构的动力响应和基础的内力减小。     

旋转柔性智能结构振动滑模控制方法研究

基于Hamilton原理和高阶模型理论,建立了旋转刚柔耦合智能结构的动力学模型,并通过滑模变结构控制(SMC)对结构的振动进行控制.通过一阶近似模型理论考虑了结构轴向、横向和转角相互间的耦合作用,即考虑了柔性梁和智能材料的几何非线性.利用有限元方法得到了考虑离心刚化效应的有限维模型.利用滑模控制方法对结构的振动进行抑制.滑模面通过最优化方法得到.数值仿真结果表明滑模控制方法有效地控制了带有参数扰动的旋转柔性智能结构振动.     

轮盘搭接干摩擦接触结构转子减振特性研究

轮盘搭接干摩擦接触结构转子广泛应用于航空发动机、燃气轮机等机械中，搭接结构在旋转时系统的振动响应发生变化，会影响设备的正常运转，因此有必要对搭接摩擦结构转子的振动特性进行研究。考虑到搭接结构的接触面的干摩擦特性，采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟搭接结构的接触面摩擦，将转子工作时搭接结构接触面的非线性摩擦力转化为等效刚度和等效阻尼的影响。搭建搭接转子试验台，并与非搭接结构转子和螺栓连接结构转子进行对比，试验结果表明：当轮盘搭接结构转子旋转时，搭接接触面出现相对滑移，通过摩擦耗散振动能量，从而达到减振效果；螺栓连接结构和搭接结构均可降低转子振动加速度的最大值，且轮盘搭接结构转子的减振效果优于螺栓连接结构转子；增加搭接间隙会导致振动位移增大。     

周期特性下网架结构振动特性分析

针对工程结构减隔振需求,基于网架结构的周期特性对其进行减隔振性能分析。通过改变节点质量、杆件截面参数,分析其对网架结构减振性能的影响;再对实际工程网架-悬挂吊车结构进行分析,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,在隔振系统中评价该结构的隔振性能。结果表明,网架结构具有一定抑制振动效果,可通过调节杆件截面刚度来影响结构的带隙特征以实现预期减隔振效果;增加网架节点质量,可以很好地改变结构振动特性,尤其是对高频阶段有较好的抑制作用,但减振效果与截面刚度呈负相关;网架-悬挂吊车结构双层隔振系统具有良好隔振效果。合理运用网架结构的周期特性,对结构进行优化布置,可以有针对性地增强网架结构的减振性能。     

固定结合面参数的计算机模拟计算

对一个包含固定结合面的具体结构 ,利用有限元分析程序计算了结合面刚度参数和结合面位置对结构模态的影响。结果表明 ,描述结合面切向刚度大小的参数对结构的扭振刚度模态的影响比对纵向振动模态和弯曲模态的影响显著 ;结合面法向刚度大小的参数对纵向振动模态的影响比对弯曲、扭振模态的影响显著 ;接合面的位置对结构的固有频率也有较为明显的影响。     

基于相似理论的钢筋混凝土建筑结构振动模态

以三层钢筋混凝土建筑结构为研究对象，将其简化为3自由度的弹簧-质量振动系统，用相似理论建立振动系统的实验模型，制作等效的建筑结构实验模型．用传递函数响应方法对实验模型进行动态响应实验研究，测得振动系统的固有频率和振型，掌握振动系统的动态特性，为钢筋混凝土建筑的结构设计和系统减振设计提供动力学的实验测试方法，尤其给安装在建筑物内机械设备的振动控制提供了设计依据．     

矿井提升机多层缠绕卷筒的振动特性

为揭示多层缠绕卷筒的振动特性及矿井提升系统相关参数对其动力学响应的影响,以矿井提升机实验台的双折线卷筒为研究对象,利用变质量完整力学系统Lagrange方程建立圈间过渡激励下质量慢变卷筒的含耦合项振动方程.对所建模型进行了数值分析和实验验证.结果表明:推导出的方程较好地反映了卷筒的振动特性;卷筒两个方向的加速度幅值略有差异,卷筒两方向的振动加速度幅值都存在波动,且具有同步性;讨论了卷筒转速、卷筒非对称角、卷筒折线区圆心角、钢丝绳直径、密度等系统参数对卷筒振动加速度幅值的影响规律.研究成果有利于优化卷筒结构,对系统安全运行具有一定参考价值.     

自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验

为了改善调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感和使用过程中TMD的频率难以调节的缺陷,利用可调节质量的箱体代替TMD的质量块,并附加上伺服控制系统和驱动装置,即为自调频TMD.在特定的外界激励作用下,伺服控制系统能够自发地启动驱动装置改变TMD的质量,调节TMD频率至控制结构频率附近.通过对比自振频率偏离TMD频率的单自由度简支桥梁模型,在TMD启动变频率调节前、后两种情况下的自由振动和受迫振动,以等效阻尼比、加速度峰值和均方根值等作为评价指标,测试了该自调频TMD对原TMD的改良效果.结果表明:变频率调节有较好的收敛性,且相比启动变频率调节前,启动后能提高模型结构的等效阻尼比;多种人行荷载工况下,相比启动变频率调节前,启动后均能提高减振率.     

气动自激振动系统数值解及分析

给出了气动自激振动系统的模型和运动方程，通过数值求解方法研究了系统在不同参数下的振动情况，揭示了系统参数对系统振动特性的影响，为气动自激振动机械的参数设计提出了依据。     

交叠车站与区间隧道列车振动对环境的影响

以北京地铁5号线崇文门车站下穿既有地铁2号线区间隧道为背景,研究了上下交叠地铁区间隧道与车站在列车同时通过时,其振动对周围环境的影响.根据5号线崇文门车站与2号线区间隧道的空间相对位置,建立了三维弹塑性有限元模型;采用车辆-轨道耦合动力学模型,得到作用于道床底部的列车动载;根据各种可能的列车荷载组合,分别研究了15种动载组合情况下地表振动的规律.     

阻尼结构对锥阀压力特性的影响

提出两种复合阻尼调压锥阀,一种为双环形间隙型,另一种为阻尼孔型,利用AMESim平台搭建系统仿真模型,与单环形间隙型进行对比分析;并对比分析了阻尼结构与系统参数对复合阻尼调压锥阀减振调压的影响。结果表明:在一定结构参数条件下,不同阻尼结构复合阻尼调压锥阀皆有更好的静态特性且动态特性得到优化;一般而言,单环形间隙型与双环形间隙型皆有更好的减振调压能力;半锥角、孔径以及工作压力等均对系统减振调压能力有较大影响。