高速铁路桥梁减震技术研究

结合高速铁路桥梁抗震设计的需要，提出支座功能分离的设计理念，利用减震榫的塑性变形能力实现桥梁减震目的，建立了以材料应力、应变性能与抗震设防目标匹配的设计准则，并分析了高速铁路简支箱梁桥采用减震榫后的减震效果。     

附加阻尼器对超大跨度斜拉桥的减震效果

基于流体粘滞阻尼器自身的力学特性，分析了附加流体粘滞阻尼器对超大跨度斜拉桥的减震效果，着重分析了阻尼器参数、输入地震动特性（加速度峰值和频谱特性）对减震效果的影响．结果表明，流体粘滞阻尼器能显著地减小梁端纵向位移，减震效果取决于阻尼器参数，并对地震动特性很敏感．     

粘弹性阻尼器用于结构减震时的空间布置研究

以结构顶层各点在地震荷载的作用下的最大位移Smax和最大加速度acmax作为结构减震效果的评价函数，通过使用ansys软件研究了粘弹性阻尼器的空间布置对建筑结构减震效果的影响，得到粘弹性阻尼器较优的空间设置方案，使得在相同数目的粘弹性阻尼器的条件下，达到更好的减震效果．     

结构-设备互动减震体系的时程分析

根据动力荷载下结构与其内部设备相互作用的特点，提出了将建筑物作为主结构，其内部设备作为子结构的互动减震体系。用通用程序Super SAP95，分析了在不同地震波激励下减震体系的动力响应，发现与原结构相比，减震体系各楼层的最大位移及楼层剪力均有所降低，减震幅度可达10％-40％。分析表明该体系的减震效果是明显的，值得推广应用。     

框剪结构基于性能的减震设计方法研究

为了降低建筑结构在地震作用下的动力响应，本文针对框剪结构提出一种基于性能的减震设计方法。通过对原结构进行静力弹塑性分析，在能力谱法的基础上求得结构的附加阻尼比，将附加阻尼比分配到结构的每一层，确定耗能减震装置的形式和布置方案，并使用该方法对一栋12层的框剪结构进行减震设计。同时，对采用减震设计的结构和不采用减震设计的结构进行动力弹塑性分析与对比。结果表明：基于性能的减震设计方法，可以有效减小结构的最大层间位移角和楼层最大位移，结构的基底剪力和层间最大加速度也相应减小，对于增强结构自身的耗能作用效果明显；相比于原结构减震率为34.84%,基于性能的减震设计方法取得较好的减震效果，且整个过程无需迭代。该方法适用于所提性能目标为主体结构保持弹性状态下的情况，采用该方法对结构进行减震设计可以实现既定水准下结构的抗震性能目标。     

考虑SSI效应的TMD减震特性振动台模型试验

设计并完成了考虑土与结构相互作用的TMD减震控制振动台模型试验。通过试验，分析了刚性地基和柔性地基上TMD对主体结构的减震效应，探讨了SSI效应对结构震控制的影响，在此基础上，将柔性地基上结构－TMD体系中主体结构地震反应看作是SSI效应，TMD减震效应以及SSI和TMD的耦合效应三部分共同作用结果，分析了不同工况下三种效应对主体结构地震反应的影响大小。试验结果表明：SSI效应对TMD的减震性能有很大影响，这使得基于刚性地基假设设计的TMD系统在柔性地基上的减震效果不理想，甚至在某些时候可能产生负面效果，对刚性地基和柔性地基上影响TMD减震性能的一些因素进行了探讨。     

结构顶部TMD系统采用隔震部件的减震研究

根据工程结构风振控制中应用较多的调谐阻尼减振机理，以地震作用下的减震控制为目的，提出在顸部TMD系统中采用隔震部件的方法，利用橡胶支座提供恢复力、利用滑动摩擦支座提供阻尼消能，以适应局部大变形要求。进一步对该体系在地震反应控制中的吸震效果进行了理论研究和编程计算分析，其中调谐减振子结构采用小比例附加质量。结果表明，该体系对地面地震动反应具有一定的减震效果，当TMD系统的基本周期接近某个模态周期时，调谐部分吸收地震能量较大，对主体结构具有较好的减震效果。特别当主体结构较规则、其地震反应是以基本振型反应为主的窄频反应时，减震效果更好。这些结果对结构调谐减震研究和应用具有一定意义。     

结构—设备互动减震体系的时程分析

根据结构与其内部设备(即结构—设备)在动力作用下相互影响的特点，提出了将建筑物内部的设备作为减震子结构，建筑物作为主结构的互动减震体系。用结构通用分析程序Super SAP95，分析了相对于某实际工程的互动减震体系在四种不同地震波激励下的动力响应，结果表明该体系的减震效果是明显的。     

改进人工鱼群算法优化设计耗能增效型惯容减震系统

为了使惯容减震系统在满足结构性能需求的前提下实现耗能增效最大化，采用改进的人工鱼群算法来进行惯容减震结构优化设计。首先根据随机振动理论推导出白噪声激励下惯容减震单自由度结构的随机振动响应解析解，然后推导出优化设计问题的数学表达式，采用具有自适应视野与拥挤度的改进人工鱼群算法优化惯容减震系统的关键参数，最后验证改进人工鱼群算法的性能以及优化后惯容减震结构的减震效果与耗能增效情况。结果表明：改进的人工鱼群算法在求解速度以及精确度上均优于传统的人工鱼群算法，优化设计出的惯容减震结构具有良好的减震性能，充分发挥了惯容减震系统的耗能增效功能，为惯容减震系统的参数优化提供了简便且可靠的手段。     

基于ANSYS的隧道减震措施分析

基于ANSYS有限元分析软件中的瞬态动力学分析方法,分析了在隧道施工中设置减震层和注浆加固一定范围内围岩这两种减震措施的适用条件、减震原理及减震效果,计算结果表明:设置减震层和注浆加固层都能在一定程度上减小衬砌的内力和最大位移差,起到减震作用,但相比之下,减震层的减震效果不太明显,而注浆加固层的减震效果较好,能够大幅度降低衬砌的内力和位移差,起到保护衬砌的作用.     

Crack spacing of unsaturated soils in the critical state

The cracking mechanism of unsaturated soils due to evaporation is poorly understood, and the magnitude of crack spacing is usually hard to estimate. In this work, cracks were postulated to occur succedently rather than simultaneously, that is, secondary cracks appear after primary cracks as evaporation continues. Formulae of the secondary crack spacing and secondary trend crack spacing were then derived after stress analysis. The calculated spacing values were consistent with the published experimental data. Meanwhile, the effect of the Poisson ratio on the crack spacing was analyzed, which showed that the magnitude of crack spacing was proportional to the Poisson ratio in the range of [0.30, 0.35].     

围压作用下TBM双刃中心滚刀破岩特性研究

为了研究不同围压作用下双刃中心滚刀破岩规律,运用颗粒离散元建立其破岩数值模型,分析不同围压与刀间距对双刃中心滚刀破岩过程中裂纹扩展、比能耗等规律的影响.研究结果表明:双刃中心滚刀侵入破岩时,围压增加会抑制裂纹沿岩体垂直方向扩展.刀间距不同,围压增加对双刃之间的裂纹扩展影响不同;岩石破碎存在三种破碎模式且刀间距适中时,围压增加会促进破碎模式转变;存在最优刀间距使比能耗最小且最优刀间距随围压增加而增加;实验观测不同围压下双刃中心滚刀破岩过程裂纹扩展、破碎模式转变规律与数值模拟结果具有很好的一致性.     

配置表层钢筋的混凝土梁裂缝宽度计算方法

为了研究配置表层钢筋的混凝土梁的开裂性能,对8根配置500 MPa钢筋的矩形混凝土梁进行了受弯性能试验.试验结果表明,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能使平均裂缝问距减小30%～50%,使短期最大裂缝宽度减小29%～70%.根据试验结果,分析了表层钢筋对混凝土梁平均裂缝间距和平均裂缝宽度的影响规律,并在我国规范GB 50010-2002裂缝宽度计算模式的基础上,提出了考虑表层钢筋的短期最大裂缝宽度计算公式.根据所提出公式计算的结果能够较好地与试验结果吻合.     

坚硬顶板砂岩水力压裂裂缝扩展规律分析

为探究不同因素对水力裂缝扩展行为的影响,以塔山煤矿坚硬顶板砂岩为研究对象,采用扩展有限元法模拟裂缝扩展过程,分析了水平应力比、抗拉强度、泊松比、间隔时间、注液速率和裂缝间距对裂缝扩展行为的影响。结果表明：单裂缝扩展时,应力比和泊松比越大,抗拉强度越小,越有利于裂缝延伸,且稳定扩展压力越小;应力比和泊松比越小,抗拉强度越大,越有利于裂缝张开;注液间隔时间对裂缝扩展影响较小。双裂缝扩展时,注液速率和裂缝间距越大,越有利于裂缝延伸;注液速率越大和裂缝间距越小,越有利于裂缝张开;注液速率减小,裂缝间距增大,稳定扩展压力减小。针对坚硬顶板砂岩的水力压裂,此研究可为煤矿现场设计与施工提供参考和借鉴。     

基于土拱效应的支护桩间距确定方法

在分析桩间土体成拱效应的基础上,从均布荷载作用下抛物线土拱计算模型出发,利用合理拱轴线和起拱点处土体破坏面等几何特征,通过桩间土拱静力平衡条件与强度条件共同控制来确定桩间距,从而推导出支护桩的间距计算公式.公式表明:桩间距随着桩后土压力的增大而减小,却桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大.最后通过工程实例计算,得到了比较合理的结果,具有一定的工程参考价值.     

一种新型大场纵向表面磁光克尔效应测量系统

基于磁光克尔效应的测量技术已发展成为研究表面磁性的一种有效手段,它具有高精度、响应快、低成本等优点.介绍了一种新型大场纵向表面磁光克尔效应测量系统,通过使用聚焦透镜来有效增大入射激光的入射角,提高纵向克尔信号强度,减小磁极间距,实现了测量具有较大面内矫顽力的样品;同时通过引入分光路系统来克服由于激光器光强变化所导致的信号不稳问题.该系统测量精度较高,可以满足磁性薄膜及超薄膜的面内磁滞回线测量.     

钢-UHPC组合板群钉效应有限元分析

建立考虑栓钉焊缝影响的钢-UHPC组合板推出试件的精细化有限元模型,在验证模型有效性和合理性的基础上,深入分析栓钉与UHPC相互作用机理与试件的受力全过程行为,探究栓钉间距对其抗剪性能的影响.有限元分析结果表明：与无焊缝模型相比,有焊缝模型中的栓钉抗剪承载力与试验值更接近,因此有限元模型中应考虑焊缝的影响;直径和间距对栓钉承载力同样影响显著,且随着栓钉直径增大和间距减小,UHPC板会出现开裂甚至可能破坏.以水平抗剪时栓钉先于UHPC破坏为原则,建议直径d为13 mm的栓钉,其间距不宜小于2.5d;直径d为16和19 mm的栓钉,其间距不宜小于3.5d.对于栓钉承载力考虑群钉效应的折减系数η_G,建议当间距不小于8.0d时,可取为1.0(不考虑群钉效应);当间距大于建议的最小值且小于8.0d时,取0.94.     

基于PHF-LSM模型岩石分段水力压裂应力阴影效应

采用PHF-LSM(permeability-based hydraulic fracture-level set method)水力压裂数值计算模型,模拟并分析了均质与分层岩石材料中分段压裂过程引起的应力阴影效应.通过与单一裂缝诱发应力理论解的对比,验证了PHF-LSM考虑应力阴影效应的可行性.以此模型为基础分析了单一裂缝发展过程中,岩石材料参数与初始应力条件对诱发应力场的影响,以及均质与分层岩石材料的多裂缝起裂过程中不同压裂间距与压裂顺序产生的应力阴影效应.数值计算结果表明:泊松比、抗拉强度与孔隙率的增加会增大裂缝引起的诱发应力与净压力比值的峰值,而弹性模量和水平主应力差的增大会减小该峰值;裂缝间距的扩大可以减弱裂缝间应力阴影效应;两步压裂与顺序压裂的裂缝总面积均大于同时压裂时的面积,但顺序压裂与两步压裂会带来更高的起裂压力;产层厚度与压裂间距的减小会增大应力阴影效应.     

横向预应力混凝土梁斜截面抗裂性能研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁斜截面抗裂性能的良好效果。研究结果表明：（1）加配横向预应力筋并施加适当预应力能有效提高钢筋混凝土梁的斜截面抗裂能力;（2）在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,能最有效的提高钢筋混凝土梁的斜截面抗裂能力。     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...