波浪作用下成层海床孔隙水压力响应的简化分析

采用不排水条件下孔隙水压力发展模式,作为Terzagh i一维固结方程中考虑波浪循环作用所引起的孔隙水压力源项,对于成层海床建立了推广的一维动力固结方程,运用数理方程中的分离变量法与G reen函数求解了成层海床在波浪作用下残余孔隙水压力的发展规律,进而对成层海床的液化势进行了评判。对比计算与分析表明,海床表层土的渗透性及其厚度对于海床的整体抗液化性能具有显著的影响,低渗透性的表层导致海床孔隙水压力的显著积累,此时表层置换法是防治液化的有效途径。     

波浪作用下可液化海床最大液化深度

较大的风浪会使海床发生液化,波浪引起的海床液化问题是海岸及近海工程必须考虑的关键问题之一.基于Biot固结理论,同时考虑了振荡孔隙水压力和残余孔隙水压力的液化准则,作者推出了波浪作用下可液化海床最大液化深度的解析表达式.同时分别采用解析表达式和FLAC数值模拟求解了相应的例子,两者得出的液化深度均和例子的基本相等.且从FLAC的结果可看出,加载波浪力时孔隙水压力开始累积,土体有效应力逐渐下降,当有效应力降到零时,海床土层液化,海床土颗粒重组后下沉压实,之后残余孔隙水压力开始消散,土层有效应力逐渐恢复.最后还就不同波高、波长和水深进行了解析解和数值解的对比,两者得出的结果比较吻合,并能较好地反映海床液化深度变化规律.     

关于波浪作用下粉土质海床中共振现象的解释

本文详细讨论了粉土质床在波浪作用下所呈现共振现象的力学机制。利用有限深海床下波浪载荷对土层响应的研究，系统地比较了理论计算结果和实验结果。提出在波浪作用下粉土质土层中存在着一硬土层，从而引发Ｂｒａｇｇ共振。     

波浪荷载作用下软黏土软化模型研究

波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径的特点;为描述软化后的应力-应变关系,将软化效用和累积塑性应变的参数引入到能够反应土体动力非线性的Hardin-Drnevich模型中,建立修正模型,使之能够反应软黏土体软化与塑性应变累计特性;通过与模拟波浪荷载下土体应力特征的循环耦合试验结果进行对比分析,验证该修正模型的可靠性。     

波浪地震联合作用下砂质海床沉管隧道动力响应分析

对于埋置于海床表层的沉管隧道,波浪作用是不容忽视的常遇海洋环境因素。不同于陆域地下结构,海底沉管隧道地震反应分析和安全评价应考虑波浪的联合作用。基于Biot完全耦合的动力有效应力分析方法,对波浪与地震联合作用下砂质海床-隧道之间的动力相互作用特性进行研究。研究结果表明,相较仅有地震作用,波浪荷载加速了沉管隧道周围海床地震残余超孔压的增长和渐进液化进程,增大了沉管隧道上浮量;波浪与地震联合作用对应的β谱谱值更大,且卓越反应周期向长周期偏移;波浪对海床地震动的影响深度有限,仅对海床地表以下15 m范围内的地震动有放大效应。忽略波浪环境作用对砂质海床场地设计地震动参数的影响,对于沉管隧道抗震设计是偏于不安全的。     

波浪荷载作用下砂土变形特性的模拟试验研究

利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪”模拟波浪荷载作用，对福建标准砂进行了4组三轴一扭转耦合振动剪切试验，以研究海床砂土在波浪荷载作用下的变形特性及其对砂土初始密度和固结压力的依赖性。试验结果表明，应力-应变呈现出良好的双曲线关系，与等效线性模型理论相吻合；阻尼比和模量随应变幅值的变化规律均依赖于土体的初始密度和固结压力；归一化后的E／Emax-ε及G／Gmax-γ曲线对相对密度和固结压力仍具有明显的依赖性；但完全归一化后的E／Emax-ε/εr及G／Gmax-γ/γr的关系曲线则与固结压力无关。     

波浪力对深水桥墩结构在地震和冰荷载作用下的响应影响分析

考虑到波浪力对深水桥墩地震响应和冰振响应的影响,本文基于非线性Morision方程,同时考虑附加质量效应和流固耦合效应,通过建立深水桥墩结构有限元分析模型及动力平衡方程,对深水桥墩结构进行了波浪、冰荷载、地震3种环境激励荷载单独作用下,以及不同组合形式共同作用下的数值分析;进而对计算结果进行了比较,探讨了动水压力对深水桥墩结构响应的影响程度,可为今后深水桥墩抗震以及抗冰设计提供一定的借鉴和参考。     

地震和波浪作用下表面波条件对海水动水压力的影响

地震动斜入射条件下海洋场地简化为理想流体海水-两相介质海床-弹性固体基岩系统模型,通常假定为静水液面条件。本文以地震动SV波为例,推导了表面波条件下海洋场地动力反应解析解,研究了表面波条件对海水动水压力的影响。研究表明,表面波频率在大于0.5Hz时对海水动水压力几乎无影响,在小于0.5Hz范围内有影响,且越接近水面、频率越低时影响越显著。实际地震动卓越频率通常大于0.5Hz,因而地震动作用下采用忽略表面波条件的静水液面假定是合理的。进一步结合线性波浪理论,研究SV波和波浪联合作用下表面波条件对海水动水压力的影响。研究表明,由于波浪属于低频荷载且频率通常小于0.5Hz,在地震和波浪联合作用下表面波条件的影响较地震单独作用更为显著。     

移动荷载作用下土体动力反应数值模拟

在研究轨道振动荷载的产生机理基础上,归纳出一个能够涵盖速度、线路不平顺、轮重、轨枕对轮载的分散作用等因素在内的轨道荷载解析表达式,以此作为输入施加到土体模型上,利用ANSYS模拟地基土在轨道移动荷载作用下的三维瞬态弹塑性反应。通过计算得到土体不同位置位移和加速度时程曲线,并得出如下结论:荷载刚施加时地面位移会有一个突变,但是随着荷载的移动会达到一个稳定值,并随着水平面内远离轨道,该值逐渐衰减;荷载刚刚施加时加速度会有一个突变值,随着荷载的移动逐渐趋于零。轨道机车速度对竖向方向的位移和加速度影响不大。     

浪作用下海洋底床动态响应的研究

有关波浪作用下的底床动态响应越来越引起人们的重视。本文从海洋土的特点出发，针对各向同性底床和各向异性底床，详细论述了在线性波加载下，波浪衰减和底床动态响应这两方面的研究现状，在分析和比较已有研究成果的基础上，对今后的研究方向提出了自己的看法。     

Dynamic response of a tunnel buried in a saturated poroelastic soil layer to a moving point load

The dynamic response of a tunnel buried in a two-dimensional poroelastic soil layer subjected to a moving point load was investigated theoretically. The tunnel was simplified as an infinite long Euler–Bernoulli beam, which was placed parallel to the traction-free ground surface. The saturated layer was governed by Biot’s theory. Combined with the specified boundary conditions along the beam and saturated poroelastic layer, the coupled equations of the system were solved analytically in the frequency–wavenumber domain based on Fourier transform. The time domain responses were obtained by the fast inverse Fourier transform. The critical velocity of the considered structure was determined from the dispersion curves. The different dynamic characteristics of the elastic soil medium and the saturated poroelastic medium subjected to the underground moving load were investigated. It is concluded that, for coarse materials or fine materials subjected to the high-velocity loading, models ignoring the coupling effects between the pore fluid and the soil skeleton may cause errors. The shear modulus and the permeability coefficients of the saturated soil as well as the load moving velocity had significant influence on the displacement and pore pressure responses.     

地震荷载作用下加筋土挡墙动力特性分析

利用有限元软件对加筋土挡墙在地震荷载作用下的动力特性进行模拟分析,重点分析其在不同加筋长度、加筋间距以及峰值加速度条件下的动力响应特性。通过有限元分析一个高6m、底部为基础土的加筋土挡墙在地震荷载作用下的行为,针对理想化墙体研究加筋土挡墙的某些动力特性。模拟计算结果表明加筋土挡墙的加筋长度、加筋间距以及峰值加速度的变化对其水平位移、沉降及受力有较大影响。采用长度大的加筋材料可以有效减小加筋土挡墙的水平位移,但这样将导致加筋拉伸荷载的增大,同时也将导致加筋土挡墙的隆起增大。峰值加速度的大小对加筋土挡墙的水平位移有很大影响,当峰值加速度增大时水平位移也随之增大,但并不呈线性增长关系。减小加筋间距会有效地限制加筋土挡墙面板整体的水平位移,但在一定范围内减小加筋间距也会使加筋区域内土体底部挡墙的水平位移出现相对增大的现象,因此通过减小加筋间距来限制加筋土挡墙的位移在一定程度上具有局限性。     

水平荷载作用下PCC桩群桩效应数值分析

采用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC桩群桩在水平荷载作用下的工作性状。比较了PCC桩群桩和等截面实心圆形桩群桩的水平承载力和群桩效率,得到了PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距;分析了桩距、桩数、桩顶约束条件对PCC桩群桩效率的影响。研究表明,PCC单桩和群桩的水平承载力都较等截面实心圆桩大;PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距分别约为外径的7.4倍和2.8倍;桩距愈小、桩数愈多,PCC桩群桩效率愈小,当设计桩距小于临界桩距时,应考虑群桩效应;PCC桩桩顶固接或铰接时,弯矩分布和承载力差异较大,设计中可以通过改变桩顶的约束条件来协调桩身受力性状。     

Dynamic Response of Double-Sided Loess Slope under Vehicle Load

In order to verify and study the dynamic response law on the double-sided loess slope under the action of the waves generated by automobile traffic, we select a double-sided loess slope from the long section of Anzi Road as the research object. Both field investigations and on-site monitoring processes are conducted, for the purpose of providing robust basis for road protection in these conditions. In detail, vehicle-induced vibration signals are different according to different vehicle types, speeds, as well as positions, and thus are collected, respectively. Based on the statistical analysis of the signals, the vibration response law and frequency spectrum characteristics of the slope are summarized. The results show that:① The dynamic response of the double-sided loess slope increases as the vehicle load increases, and the strong vibration response area is located in the middle of the side slope; ② When the vehicle load is small, the vibration wave amplification effect is obvious. On the contrary, when the vehicle load is large, the vibration wave amplification effect is weakened; ③ The spectrum distribution of the X-direction wave is single-peak shape, and the dominant frequency is concentrated in 30-50 Hz; the frequency spectrum distribution of the Z-direction wave shows a multi-peak shape, and the dominant frequency is concentrated in 20-180 Hz; ④ The vibration wave propagates in the slope. The frequency change shows little correlation with the type, speed and position of the vehicle, and instead, it is mainly determined by the slope itself. This study reveals the dynamic response on doubled-sided loess slopes and provides both theoretical and practical significance for the road protection in such situations.     

地震荷载作用下兰州地铁隧道结构动力响应

根据《兰州轨道交通1号线一期工程地震安全性评价报告》所给出的100年超越概率63%、10%和2%的场地基岩地震加速度时程,利用有限差分软件进行地下隧道硐室的地震反应分析。在模型底部施加基岩地震动,设置监测点监测衬砌结构的弯矩、轴力及剪力随时间的变化过程,得到100年超越概率63%、10%及2%工况下的隧道结构地震响应。结果表明:隧道衬砌结构最大弯矩位于拱顶处,最大轴力位于拱顶和拱底处,最大剪力位于上侧壁或下侧壁处;隧道结构内力随着超越概率的降低而增大;以超越概率63%的结构最大内力为基准值,在超越概率10%和2%时,弯矩分别增大1.2和1.7倍,轴力分别增大1.3和1.5倍,剪力分别增大1.5和2.9倍,增幅最大。这可能预示着隧道结构在强地震动作用下会发生剪切破坏。     

山东海阳核电一期取水沟道进出口部位抗震分析

以山东海阳核电一期取水沟道工程为背景,采用动力时程反应分析方法,利用非线性有限差分软件FLAC3D建立三维土体-结构模型,分析该核电站取水沟道进、出口部位在自重、外水压力、土压力、温度、水锤压力、地震等荷载效应组合下的内力变化情况。通过编制FLAC3D程序并结合五点公式计算衬砌结构的内力,对该核电取水沟道进、出水口部位进行抗震分析。计算结果表明温度荷载、水锤压力以及地震荷载对沟道进出口部位内力影响显著,设计施工时应对薄弱截面进行加密配筋处理。本文的计算方法和分析成果可为核电厂取水沟道地震反应分析以及其他类似结构设计提供参考。     

地震波作用下高压隔离开关的动力响应分析

利用试验和数值仿真的方法,对高压隔离开关的模态动力学特征及其在水平与竖向地震波作用下的动力时程响应特征进行了研究。结果表明,隔离开关的低阶共振频率与地震波较为接近,容易受到地震激励力的影响。在Ⅸ度罕遇地震烈度条件下,其瓷柱根部区域可能会因为最大弯矩超出设计要求而发生断裂失效,从而导致隔离开关设备的整体失效。经计算分析,采用安装隔振器的方法,可以降低瓷柱根部区域的最大弯矩值,从而保证结构的抗震需求。     

厂房下柱在垂直动载下的力学响应及稳定性

针对单层厂房桥式吊车起吊重物时对排架下柱造成冲击的现状,基于振动力学理论,分析垂直动载环境下吊车梁及下柱体组合体系的振动特征,得到下柱垂直位移的动态响应数学表达式,显示振动位移出现两次突增,其中第一次突增伴随位移方向的突跃性改变,成为下柱的最剧烈振动,整个振动持续时间约5.5s。结合具体算例探索相关因素对下柱位移的影响规律,发现增大柱体材质的粘滞系数、弹性模量以及动载衰减系数,可缩短振动时间、降低位移振幅、推迟乃至消除二次位移峰值;而增大起吊重量对振动时间不产生影响,但会使振幅显著增加。在此基础上,以垂直动载对振动系统作功为势函数,采用尖点突变理论建立下柱稳定性状态的判别式,并结合示例阐明通过判别式预测系统稳定时任一参量的方法。