强夯处治粉煤灰路基的显式动力非线性数值模拟

基于显式动力非线性有限元分析方法,利用ANSYS/LS-DYNA软件对强夯问题进行分析,得出了显式动力非线性数值模拟方法的一般步骤.结合某路基强夯实例建立三维立体模型,对碰撞过程进行数值模拟,得到了强夯加固范围及夯后土体的应力场、位移场.通过与现场实测数据的比对,验证了显式动力非线性有限元数值模拟方法在强夯问题中的适用性.在此基础上,研究和探讨了岳阳地区强夯处治粉煤灰路基中的夯锤参数选取问题,分析比较了夯后土体的沉降,结果表明同能级下重锤低落距有更好的加固效果.     

强夯作用下边坡动力响应模型试验和数值模拟

针对坡顶强夯动力作用下边坡地基加固机理问题,开展了室内模型试验和数值模拟研究。在试验中控制锤重和落距,分组测试在强夯过程中天然边坡的变形特性和动力响应特性,结合夯击塑性区概念解释强夯过程中的加速度变化机理,并结合数值模拟对试验结果进行进一步讨论。结果表明：夯击落点中心形成椭圆形有效加固区域,夯击对土体振动的有效影响半径小于3倍锤径;夯沉量与加速度值在最初3次夯击后趋于稳定;在相同强夯能级下,锤重对夯击点夯沉量的影响较落距更为显著,即“重锤低落”优于“轻锤高落”;坡顶夯击主要影响坡顶安全性,造成坡顶和坡中的水平位移显著增加,对坡脚影响较小。研究成果可为边坡地基加固方案设计及施工工艺控制提供参考依据。     

强夯法处理液化地基孔隙水压力试验研究

强夯法所具有的优点,使其在许多地基处理工程中都有广泛的应用。文中对某液化地基进行强夯试验．研究了在强夯试验过程中孔隙水压力与夯击次数、深度和时间的关系,根据试验结果,提出合理的强夯施工参数和控制工艺,并得出了一些有益的结论。     

强夯加固湿陷性黄土路基的瞬态动力数值模拟

用有限单元法数计算了黄土路基单点多次夯击过程,在算例中给出了邯长高速公路夯击过程中地基内各点的应力、位移变化规律,并将计算结果与强夯法施工现场的测试结果作了比较.结果表明:模拟计算较好地反映了路基土体在强夯加固过程中的物理、力学参量的变化规律.     

大颗粒红砂岩高填方路基强夯加固理论与试验研究

假设夯坑周边隆起量较小,夯坑下土柱的侧向变形可忽略,夯坑的体积等于土体夯后孔隙减小的体积,强夯前后土柱质量不变,按照体积相同的原则等效为一圆柱体,推导出大颗粒土体在夯击时其压实度、孔隙比与有效影响深度的理论计算公式以及夯沉量、孔隙比、压实度与夯击能量之间的理论计算公式,利用这一理论对常吉高速公路的路基加固进行施工设计.研究结果表明理论计算结果与实测结果较吻合,证实了上述理论的有效性;强夯后土体的压缩模量提高15%,夯沉量随夯击次数的增加而逐渐减小.     

强夯-降水联合加固法在吹填土区的工程应用

鉴于吹填土具有含水量高、地下水埋藏浅、表层承载力低等特点,工程建设中采用强夯-降水联合加固法对其进行地基加固处理.针对以粉砂、粉土为主(土层含大量粘粒)的吹填土,采用明沟排水+强夯方案进行地基处理,施工过程中通过低能量预夯、推土机碾压等辅助方式配合降水,加快降水周期;针对以粘性土(土层含大量砂、粉粒)为主的吹填土,采用真空降水+强夯方案进行地基处理,通过真空降水,合理控制施工参数,减小土体饱和度,有效拓展了强夯法的适用范围.此外,强夯-降水联合加固法在夯击过程中应遵循"少击多次、先少后多"的工艺,使夯击能与超静孔隙水压的消散速率相匹配.     

强夯加固砂土地基模型试验研究

在一侧可观测砂土位移的模型箱内开展室内强夯模型试验.重点研究了砂土地基在不同强夯能级作用下的地表夯坑变化、动应力响应特性、动应力衰减规律,同时通过对比强夯作用前后砂土地基不同深度处彩砂的位置变化,分析了强夯后砂土地基内部位移的发展规律及分布情况.试验结果表明：适用于砂土地基的最佳夯击能为6000 kN·m,夯击能2000、4000、6000、8000 kN·m对应的最佳单点夯击次数分别为15、14、12、12次.强夯对砂土的加固是一个自上而下的过程,浅层需要较少的次数即可密实,深处土体需要夯击次数的提升和夯击能的提升才能更好密实.     

青岛保税区地基强夯处理研究

通过静岛保税区地基强夯试验，观测分析了区内海相沉积含砂淤泥质土在夯击能量作用下垂向及水平方向的变形及孔隙水压力产生、消散规律，对区内软土地基可夯性进行评价分析，试验结果对沿海地多淤泥质土加固处理具有一定的借鉴意义。     

弹性结构与晃动液体耦合系统的动力特性分析

基于弹性波传播理论,构造液体晃动的等效弹性体模型,将液体晃动问题归结为弹性体动力问题, 建立位移-压力格式的流固耦合方程,采用静态缩聚技术求解流固耦合特征值问题.在此基础上,推导地震条件下的流固耦合系统有限元模型.对储液容器的特征值问题和动态响应问题进行了实例分析和计算,算例结果验证了方法的正确性与有效性.     

饱和土体固结3D比例边界有限元法分析

基于饱和土体Biot固结理论,考虑土体体力与表面作用力,结合饱和土体中土骨架动力平衡方程与孔隙流体的连续方程,在计算域内采用Galerkin加权余量法,推导了3D无限、有限域全耦合饱和土体固结的比例边界有限元方程.理论推导表明:与单相弹性土体不同的是,由于孔隙水的存在,饱和土体固结比例边界有限元法方程中不仅有位移、应力矩阵,而且还存在孔隙水压力的影响耦合矩阵;该方程不仅能够满足无限域无穷远边界辐射条件,而且在径向(与饱和土体-结构接触面垂直方向,指向无限远)上具有严格的精确性,环向上(与饱和土体-结构接触面平行方向)具有有限元单元无限收敛的准确性.     

轴对称充水壳体流固耦合振动非对称方程的对称化

本文将轴对称壳体位移及壳内流体动水压力表示成半解析形式,由拉格朗日方程及加权余量法,得到壳体及内流体动力相互作用的流固耦合对称运动方程.最后给出了将非对称流固耦合运动方程化为对称形式的方法.     

岩石边坡中锚杆与地下水耦合的动力分析

基于对岩质边坡内锚杆与水体流固耦合问题的考虑,采用迦辽金法建立具有压缩性流体与固体流固耦合问题的动力有限元分析模型.通过在工程实例中的应用,表明随着地下水位的上升,岩质边坡随地震影响的反应增大,说明岩质边坡与水体的相互耦合对坡体结构地震反应影响显著.     

振冲动力法加固地基的机理

从振冲动力原理出发,研究了振冲动力加固地基的瞬时过程中的波动理论,根据有效应力原理和土体中的应力－应变关系导出了振冲作用产生的波动方程,依据土力学和土动力学原理,研究了振冲动力作用下土层中超静孔压积累的规律－超静孔压积累微分方程和定解条件,研究结果表明振冲动力作用使得超静孔隙水压力波动上升,孔压波动上升与振动的频率有关,利用这一成果可计算土层的液化深度和强夯法进行抗震处理的加固深度,同时讨论了振冲动力作用时瑞雷波的影响。     

轴流式叶片的流固耦合振动特性分析

采用流固耦合技术，求解流体与固体的耦合方程，对轴流式叶片进行了振动特性分析，分别计算了叶片在空气中和水中的固有频率；并比较了轴流式叶片在空气中与水中固有频率的变化，分析了叶片在水中的振型。结果表明，叶片在水中的各阶固有频率较其在空气中均有所降低，且其降低程度具有非线性的特点。通过对轴流式叶片在水中八阶模态图的分析，表明了轴流式叶片外部靠近出水边的地方较为敏感。     

流固耦合渗流模型在筒型基础沉贯中应用

根据筒型基础沉贯作用的特点，研究了适合筒型基础应用的渗流模型，并修正了物理参数动态模型．利用J2流动理论各向同性硬化原理，结合离散元方法，建立筒型基础土体本构关系．将本构关系引入到有效应力原理中，建立沉贯作用基本方程，改进沉贯阻力方程，根据质量守恒定律和流固耦合渗流运动方程来建立适合筒形基础沉贯作用特点的流固耦合渗流数学模型，并给出上述模型的定解条件．利用模型进行了实例计算，检验了模型的可用性和有效性．     

饱和土体动力分析的双重网格插值算法

饱和土体作为液固两相介质常用Biot方程来分析土体颗粒与孔隙水间的相互作用.但对于不排水不可压缩饱和土体,由于受Babuska-Brezzi稳定条件的限制,用常规的等插值u-p混合有限元法求解基本控制方程将导致孔隙压力紊乱.针对上述情况,提出双重网格插值算法,通过对细网格中压力自由度运用插值技术,可使得独立位移自由度阶数高于独立压力自由度阶数,从而满足Babuska-Brezzi稳定条件,使得位移场和压力场单元插值阶数保持一致,并通过典型算例验证了该方法的正确性.     

考虑流固耦合效应的浅埋矩形顶管隧道开挖稳定性分析

为进一步研究流固耦合效应下浅埋矩形顶管隧道开挖面稳定性,结合南通世纪大道站矩形顶管过街通道工程,通过现场监控、数值模拟和理论分析等手段,分析了饱和砂层中流固耦合效应对开挖面极限支护力、破坏模式及孔隙水压力的影响。结果表明：支护应力比的减小将导致开挖面位移呈现3个阶段发展形式,致使开挖面前方孔隙水压力减小,最终导致其整体失稳破坏;相较于无渗流力计算,考虑流固耦合效应时开挖面前方土体土拱效应发挥程度较大,其极限支护应力比远小于1;深径比对浅埋矩形顶管隧道开挖面前方的破坏模式影响较小,但在浅埋情况下与极限支护力呈线性关系。研究结果可为饱和地层浅埋矩形顶管隧道施工提供一定的参考。     

机床结合部耦合动刚度的辨识与建模

针对结合部动力学中耦合动刚度的辨识与建模问题,通过频响矩阵建立了结合部动力学理论模型,基于力学平衡条件与位移兼容条件推导了动刚度辨识公式.辨识过程中将难测频响矩阵作为中间变量,避免了估算难测频响所引入的方程误差,构建了包含辨识关系的矛盾方程.通过广义逆矩阵对动刚度进行等效处理,讨论了刚度信息之间的耦合关系,提出了结合部耦合动刚度的建模方法,建立了刚度信息不同程度耦合的动力学模型.最后,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果,证明了该方法的可行性.对比分析了不同动力学模型的预测效果,结果表明:结合部动刚度耦合关系对动力学模型的低频预测性能影响显著,动力学建模时考虑刚度信息的耦合关系是必要的.     

柔性基础结构的土-结构动力相互作用基本方程

从有界多质点系在地震作用下的振动微分方程出发，导出了以总位移表示的带柔性基础的结构考虑土—结构动力相互作用时的基本运动方程，可用于此类结构采用子结构法分析土—结构的动力相互作用问题。     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.