水平成层均质土地震反应非线性分析的半解析算法

采用动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土体在地震等不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解相结合,提出了该动力非线性方程的半解析时域算法,以水平成层场地一维剪切梁模型为例,建立了求解土体地震反应的非线性分析技术。针对Seed-Idriss给出的砂土平均曲线,分析计算了非均匀层状密砂的线性和非线性地震反应。     

二相介质饱和土中群桩动力阻抗分析

用流体饱和多孔介质材料描述土体，由饱和土和群桩及承台系统的位移协调条件和力平衡条件建立饱和土和群桩及承台系统动力相互作用的控制方程，分析饱和土中群桩动力阻抗。结果表明：孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗有一定的影响；在饱和土具有不同的流体渗透系数时，饱和土中群桩动力阻抗也有一定差别。在地基上与基础结构动力相互作用研究中应该考虑地基土中孔隙流体的影响。     

非饱和土土-水特征曲线和结构强度理论

本文从非饮和土中微观孔隙中分离规律出发，考虑到土孔隙内收缩膜对非饱和土剪切强度的影响，推导出了非饱和土土水特征曲线方程和结构强度公式。这不仅揭示了两者的内在联系，而且使它们有了统一的理论基础。这些公式既与试验测量结果相符，又便于实际应用。     

层状饱水软土地基三维非轴对称动力响应分析方法

将饱水软土地基视为两相介质、考虑水的渗流和土骨架9变形的耦合作用，用Fourier展开和Hankel积分变换分析三维非称对称饱和弹性土层波动方程，用刚度矩阵方法，建立了层状饱和软土地基三维非轴对称动力响应的解析分析方法。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应，结果表明：在饱水软土地基动力响应分析中应该考虑土体中孔隙流体的影响。     

成层地基一维土层对地震的随机反应分析

首先基于改进的一维剪切梁模型，对成层土层推导了确定自振频率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式，首次证明了成层土层振型函数的正交性，然后在此基础上，利用随机振动理论，研究了成层土层对地震的随机动力反应问题，关于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数，考虑了两种形式：白噪声谱和过滤白噪声谱。数值计算结果表明：对这两种谱，土层的最大期望反应是不相同的；平稳输入与输出过高估计了土层的随机反应。     

地基土的随机地震反应的一个解法

利用连续线性系统的随机振动理论,研究非均匀地基土层地震的动力反应问题。假定土层的剪切模量随深度线性变化,得到土层的最大位移反应的均值和方差。引入结构微分算子,采用模态叠加法进行反应分析,与普通的分离变量法相比较,此方法概念明确、步骤简单。     

循环荷载下饱和黄土不排水强度退化规律试验与理论研究

循环荷载作用下饱和黄土的不排水抗剪强度会出现退化。退化主要由两方面的原因引起：一是超孔隙水压力的产生而导致有效应力的降低;二是塑性残余变形的累积导致土体内部结构发生了改变。首先基于静三轴不排水剪切试验结果,提出了饱和黄土不排水强度比随超固结比以及初始剪切变形变化规律的拟合公式。在此基础上,引入似超固结比的概念来考虑超孔隙水压力的影响,应用拟合公式来考虑剪切变形的影响,最终推导出了饱和黄土不排水强度的退化公式,与试验结果的对比证明了理论公式预测结果的合理性。     

复合地基沉降计算的半解析元法

将复合地基视为横观各向同性体,利用半解析数值计算原理,又将复合地基位移竖向离散为多项式,在水平两个方向上选取解析函数模拟无限域地基进行计算,从而克服了有限元计算中人为设定计算边界的弊端,提高了计算精度,并将三维沉降问题转化为一维问题进行计算,收敛速度快,显著地减少了计算工作量,将计算结果与理论解进行对比,满足精度要求。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,采用半解析元法研究了复合地基的加固效果,计算结果表明,桩土模量比较大时,可忽略加固区压缩变形量;增大置换率对减小沉降作用很小,而增加加固深度能明显减小复合地基沉降,在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中应首先考虑增加加固深度。     

饱和土中桩对瑞利波的动力响应

基于Boit饱和多孔介质理论,采用文克勒地基梁模型,研究了表面透水的饱和土介质中桩顶自由的情况下桩对瑞利波的横向响应。计算了:①软土和硬土情况下不同深度桩的响应;②饱和土的孔隙率对桩的响应之影响;③土介质相对刚度对桩响应的影响;④fc-z空间桩响应的分布。结果表明,饱和土介质中桩对瑞利波的横向响应受波的频率、土介质性质、桩—土刚度比等因素的影响。整体来看,瑞利波对桩的横向影响自上而下大致呈衰减趋势,在地表处其影响最大;瑞利波对桩的影响深度随频率的降低而扩大;桩和土之间的水平相对位移幅度与土的孔隙率、刚度比均呈正相关关系;同频率下,相对软土地基来说硬土地基中的桩受瑞利波的影响较深。计算结果对工程抗震设计具有实用价值。     

层状地基参数的频域识别

在分析水平层状地基运动特征的基础上, 通过研究地层系统的特征值和特征向量与地层参数之间的关系, 修正测量得到的数据与理论计算结果之间的偏差, 建立了层状地基参数的频域识别方法。并利用大型振动台上的地基模型试验数据, 实施了层状地基的参数识别过程。结果表明, 该方法产生良好的地基参数估计。