变步长极点配置方法研究

为了克服常规特征结构极点配置方法的局限性,提出了一种变步长与含调谐因子的改进极点配置算法,减小系统控制力,并且易实现极点配置.该算法求得的增益矩阵始终为实数,依据作动器个数而采用的变步长方法适用性强,引入调谐因子使控制结果更佳.过程如下:首先,为了保证增益矩阵的实数,在配置极点的选择方面,在配置前2 r阶极点时,保持原极点的虚部不变改变实部;其次,为了获得较好的控制效果,在极点配置时,选择变步长;再次,为了进一步改善控制效果,在确定每步配置增益时,引入了调谐因子.最后,以5层建筑物为例,依据不同作动器作用步长下控制结果,并结合调谐因子对本文所提方法的有效性进行了分析.在多输入系统极点配置时,其步长选择0.2～0.5总长时控制效果较好,调谐因子的选取在优选区间内可以得到更好的控制效果.     

盾构隧道管片接缝密封垫防水耐久性试验研究

为研究盾构管片接缝橡胶密封垫的防水耐久性,开展了橡胶密封垫水热加速老化试验,并对老化后试样进行拉伸力学性能试验、试样表面电镜扫描与长期防水性能试验,分析了橡胶垫表面微观尺度下的防水失效机理;采用橡胶密封垫极限防水压力为耐久性评价指标,结合基于Arrhenius方程的p-T-t数学模型,推导了橡胶密封垫长期防水性能折减系数的预测公式。结果表明：老化后橡胶密封垫表面接触状况的恶化和橡胶材料的硬化,加速了橡胶密封垫接触面间渗漏通道的形成;橡胶密封垫防水性能随着老化时间的增加不断降低,但下降速度逐渐减小。采用提出的防水性能预测公式对广东榕江-关埠引水工程盾构隧洞实际使用的橡胶密封垫的耐久性进行了预测,预测服役100 a后的老化系数为0.390,结果相对于仅考虑橡胶材料力学性能时的预测结果偏小12.36%,对原设计使用期内频繁出现的渗漏现象提供了合理解释与更准确的寿命预测。     

基于网格映射技术的弹性密封垫孔洞设计研究

针对密封橡胶在压缩情况下易发生翘边而严重影响管片接缝防水效果的问题,基于ABAQUS/Standard中的网格映射技术,建立了超弹性橡胶密封垫的压缩数值模型,对7种不同开孔形状、开孔率、孔洞排列方式的密封垫开展轴向压缩数值模拟。结果表明：在整个压缩数值模拟过程中,弹性橡胶密封垫接触面应力呈现两端大、中间小的多峰值W形分布;闭合孔为圆角三角形的密封垫相较于其他开孔形状的密封垫,平均接触应力最大值提升86.8%;开孔率为0.294的密封垫相较于其他开孔率的密封垫,平均接触应力最大值提升92.6%;错孔排列的密封垫相较于对孔排列的密封垫,平均接触应力最大值提升25.2%;相较于敞开孔构型变化,闭合孔构型变化对接触应力的影响更大,两者同一工况下平均接触应力最大可相差85.2%。     

盾构隧道围岩与衬砌协同作用纵向位移计算法

盾构机掘进过程中,千斤顶顶进力的不均匀引起的纵向位移是管片间初始错台的主要原因之一;基于Timoshenko梁理论的隧道纵向位移计算方法,未能考虑隧道开挖后围岩卸载破坏的变形特征及围岩与衬砌结构的协同作用效应,预测误差较大。建立了考虑围岩卸载扩容效应的等效地基抗力系数计算方法,提出了能考虑螺栓个数的等效抗剪刚度计算公式,建立一种基于Timoshenko梁理论的改进管片拼装式隧道纵向位移理论计算方法。实际工程案例分析表明：考虑围岩开挖卸载过程中围岩的非线性体积相关塑性变形（即扩容效应）更合理;考虑壁后注浆液固化过程的时效性,采用改进的滑移边界条件计算的纵向位移最大值是传统的固定端边界的计算值的2.3倍,边界条件对计算结果影响较大,本文计算方法更符合实际情况,也更安全。     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

非自治广义Birkhoff系统的半负定矩阵梯度系统表示

研究非自治广义Birkhoff系统的半负定矩阵梯度系统表示。给出了非自治广义Birkhoff系统成为半负定矩阵梯度系统的条件,利用半负定矩阵梯度系统的性质来研究解的稳定性。举例说明结果的应用。     

混凝土冲击拉伸力学性能及裂纹扩展试验研究和数值模拟

为真实反映混凝土材料劈裂拉伸力学性能,基于应变片法采用分离式霍普金森压杆对混凝土平台巴西圆盘试件进行了劈裂拉伸试验,研究了不同加载角对试件起裂方式及破坏模式的影响,并对试件破坏过程进行了扩展有限元模拟,同时与试验结果进行了对比分析,得到用于测试混凝土拉伸力学性能的最优加载角.基于此得到动态劈拉下3种不同强度混凝土的劈裂拉伸应力-径向应变曲线及抗拉强度、极限应变、拉伸敏感系数等参数的应变率效应.结果表明:20°加载角可以保证圆盘在中心起裂,用于测试混凝土劈裂拉伸性能最为可靠.在高应变率下,混凝土动态力学参数均具有明显的应变率效应,裂纹沿试件受力方向扩展、贯通直至试件沿加载直径方向劈裂为两半,破坏面表现为骨料破坏,与数值模拟结果一致.     

苏南地区常见公路绿化树种光合固碳特征研究

本文以苏南地区常见的30种公路绿化树种为研究材料,利用Li-6400便携式光合测定仪,测定不同光强梯度下光合作用的光响应特性及树木光合日变化,对30个树种的日净固碳量和光合生理拟合参数进行聚类分析和因子分析.结果表明:香樟的固碳量最大((11.957±1.053)g·m-2·d-1),其次为碧桃、紫薇、无患子、杨树、竹子、广玉兰、朴树,固碳量最小的为紫叶李((3.888±0.204)g·m-2·d-1),香樟和紫叶李的日净固碳量有极显著差异(P0.01);无患子、洒金珊瑚、银杏在苏南地区生长适应性较好,其次为香樟、木槿、碧桃等;建议在苏南地区公路碳汇林建设中可以优先选用香樟、碧桃、紫薇、朴树、无患子、竹子、桂花、榆树、梅花、腊梅这10个树种.     

多孔沥青混合料渗水性能的方向差异性及其受孔隙结构的影响

为了分析多孔沥青混合料渗水性能的方向差异特征及其受连通孔隙结构的影响规律,通过自行研发的渗水仪测试了4个空隙率下OGFC-13和OGFC-10混合料试件空间24个方向上的渗水系数.结合CT扫描和图像处理方法,重构了4个空隙率下OGFC-13混合料试件的三维孔隙结构.提取连通孔隙后,分析了影响混合料渗水方向差异性的孔隙结构指标.结果表明:多孔沥青混合料渗水系数存在明显的方向差异性,竖向截面内水平方向上的渗水系数最大;水平截面也存在方向差异性,但其与方向之间的关系不明确;空隙率越大,采用集料的公称最大粒径越大,则方向差异性越小;相比水平向连通孔隙,混合料内部竖向孔隙的水力直径虽略大,但数量少且总长度短,这是影响渗水系数方向差异性的主要原因.     

腐蚀环境下钢筋混凝土的轴向受压承载力研究

通过预测混凝土碳化深度,钢筋的氯离子侵蚀速率及钢筋起始锈蚀时间,建立了腐蚀环境下钢筋混凝土承载力与时间之间的关系.通过算例分析混凝土保护层对钢筋混凝土承载力的影响,得到保护层厚度对钢筋混凝土承载力的影响规律,即钢筋混凝土保护层厚度的增加可以提高腐蚀后钢筋混凝土的承载力,主要原因为保护层厚度的增加推迟了钢筋起始锈蚀时间.并分析了钢筋质量损失率与时间的关系以及钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响,得到了钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响规律,即直径大的钢筋对锈蚀的抵抗能力更强,钢筋直径越大锈蚀率越低.