Soil‐pile interaction in the pile vertical vibration considering true three‐dimensional wave effect of soil

The dynamic response of an end bearing pile embedded in a linear visco‐elastic soil layer with hysteretic type damping is theoretically investigated when the pile is subjected to a time‐harmonic vertical loading at the pile top. The soil is modeled as a three‐dimensional axisymmetric continuum in which both its radial and vertical displacements are taken into account. The pile is assumed to be vertical, elastic and of uniform circular cross section. By using two potential functions to decompose the displacements of the soil layer and utilizing the separation of variables technique, the dynamic equilibrium equation is uncoupled and solved. At the interface of soil‐pile system, the boundary conditions of displacement continuity and force equilibrium are invoked to derive a closed‐form solution of the vertical dynamic response of the pile in frequency domain. The corresponding inverted solutions in time domain for the velocity response of a pile subjected to a semi‐sine excitation force applied at the pile top are obtained by means of inverse Fourier transform and the convolution theorem. A comparison with two other simplified solutions has been performed to verify the more rigorous solutions presented in this paper. Using the developed solutions, a parametric study has also been conducted to investigate the influence of the major parameters of the soil‐pile system on the vertical vibration characteristics of the pile. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

毫米波雷达与无线电探空对云垂直结构探测的一致性分析

在众多种针对云垂直结构的探测中,毫米波雷达可获取云底、云顶、云厚等完整的云垂直结构信息,并可以连续监测云的垂直剖面变化,是有力的探测手段之一。而无线电探空因其直接的测量优势,能直观、确切地描述大气湿度垂直结构,可将其进一步处理生成云垂直结构信息,并作为一种数据源用于与毫米波雷达云垂直结构探测结果进行比对,以评估毫米波雷达针对云宏观垂直结构的探测性能,为毫米波雷达更好地应用于云探测提供参考。通过获取位于北京南郊观象台的毫米波雷达2014年10月28日至2015年2月17日长达113天连续观测的反射率因子以及探空温、压、湿数据,设计或选取合适的方法对二者进行云边界的计算,并进行云高（包括云底高和云顶高）以及云层数的一致性比对分析。结果认为,除对于高层云的云顶高度毫米波雷达由于探测限制不能探测到10 km以上的云顶,某些时刻与探空产生较大差异外,在云底高度以及中低云的云顶高度上可以与探空观测取得很好的匹配效果,对于云的垂直分层上二者也有较强的一致性。该毫米波雷达具有较为准确并连续刻画10 km以下云垂直结构的能力。     

京津冀地区中α尺度飑线过程中大风特征分析及成因初探

应用常规天气观测资料、地面加密自动气象站资料、大风灾情报资料、京津冀地区7部多普勒天气雷达组网观测资料及VDRAS资料,从多个角度对2013年8月4日京津冀地区一次飑线过程产生的大范围大风天气过程进行了分析,结果显示:此次过程是在高空冷空气南下、低层暖湿气流北上、系统前倾及位势不稳定的有利层结条件下,由多单体风暴演变为中α尺度的强飑线所致。飑线形成于低层垂直切变加强、冷池合并之后;大风主要发生在飑线主体回波中,其次是主体回波前和中前,主体回波后很少发生。大风发生的位置取决于飑线结构中气流的性质,气流的性质与冷池前进的程度和对流的强度关系密切。大风大部分由下沉冷气流产生,少数为近地面上升暖气流导致。大风发生的范围和强度与低层风垂直切变的强度呈正比,大范围低层风垂直切变的加强增强了飑线入流和出流的强度,是大范围大风、局部强风形成的重要原因。大风发生站次与冷池的强度和范围密切相关,冷池的加强和范围的扩大加强了后侧冷入流和前侧暖入流的强度和范围,也是大范围大风形成的重要因素。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

顾及像面畸变的卫星视频稳像

卫星视频每帧影像外方位元素数值存在差别,相邻帧影像间的同名点在像面位置不同,且由于每帧影像均存在几何畸变,经典的帧间的投影变换模型、仿射变换模型等视频稳像的配准模型不能精确描述帧间的同名点关系。针对该问题,本文提出顾及像面畸变的卫星视频稳像算法,基于仿真的卫星视频,验证了该算法的可行性和精度。     

一种基于灰度块匹配的视野监测算法

针对视野移动方向的判断问题,该文介绍了运动补偿的常用方法及应用,提出了基于灰度块匹配的视野移动监测算法。通过对比各种算法计算复杂度和计算时间,发现灰度投影算法准确率低、计算量较小;块匹配搜索算法中的穷尽搜索算法准确率高,但是计算量较大。为了发挥以上两者算法的优势,将两者结合形成了灰度块匹配算法,并通过实验证实了灰度块匹配算法在实时监测系统中的可行性。     

垂荡式波浪能装置运动模型数值分析

垂荡式波浪能装置在海洋可再生能源开发中被广泛应用,通过浮子与摇杆在垂荡方向的相对运动吸收波浪能。在以往相关的运动预报数值分析中,通常基于微幅波假设,仅考虑浮子与摇杆在垂荡方向的运动,忽略摇杆其他自由度运动。建立并求解了垂荡式波浪能装置的非线性联合运动方程组,分析垂荡式波浪能装置的波浪载荷、浮子与平台连接处的受力情况。数值计算系统的运动响应,并将计算结果与已有的试验数据进行比较验证,结果表明数值模拟的垂荡式波能装置的运动响应与试验结果相符合。最后,应用本计算方法分析PTO(power take-off)参数对波能装置发电性能的影响。     

中国“四纵四横”高铁网络可达性综合评估与对比

传统测算可达性的方法较为单一,缺乏多层面、多角度的综合研究和对比分析。基于时间、经济与重心视角利用可达性模型并结合ArcGIS 空间分析手段探究高铁通车前后沿线城市可达性的动态变化;利用综合变异系数、层级分析法和改进的哈夫模型分析高铁可达性空间演变特征及规律,构建高铁可达性评价体系并结合熵权法定量评估各高铁可达综合实力。研究表明：京广、京沪可达综合实力最强,沪昆、杭福深次之,沪汉蓉、哈大、青太再次之,郑西、兰新可达实力最弱;全国高铁可达性强弱变化呈明显地带性规律,东、中部高铁可达性强于东北,东北强于西部,纵向高铁强于横向;经济潜力的增加率明显高于加权平均旅行时间的减少率,可达性重心偏移驱使不同等时圈蔓延交叠;高铁以“核心—核心”逐步向“核心—网络”空间链接模式过渡,产生上海、北京、广州、深圳4 个高铁“国家服务中心”,天津、武汉、重庆等6 个“大区域服务中心”,形成“多中心”高铁服务格局以及日益庞大而复杂的高铁特质空间集群;高铁网络影响下的中国区域空间格局的渐变与重塑日趋复杂,“T”型轴带呈现出由空间极化向空间均衡转变,跨城流动性特征突显,加速空间对接与同城化进程。     

应用两次展开法求解系泊柱体慢漂运动方程

在深海中系泊的海洋平台,如Spar平台,水下部分为带有系泊的圆柱结构,其水平方向运动响应往往具有较低的自振频率,容易在低频波浪力(源于非线性的差频效应)作用下发生共振响应,使结构发生大幅水平慢漂。当浮体的瞬时位置大幅偏离初始位置时,基于初始平衡位置的摄动展开法会存在较大误差。针对这一问题,采用两次展开方法,对大幅慢漂运动开展时域模拟研究。对双色波作用下自由漂浮圆柱的大幅运动响应问题进行数值分析,并与采用基于初始平衡位置的摄动展开法的计算结果进行了对比。结果表明,采用新的两次展开法可以计算出波浪遭遇频率的变化和波浪漂移阻尼,而这无法从基于初始平衡位置的常规摄动展开法中得到,体现了两次展开法在分析大幅慢漂问题上的优势。     

Field Evaluation of the Vertical Bearing Capacity of a Screw Pretensioned Spun High-Strength Concrete Pile

This study has evaluated the vertical bearing capacity by conducting static load tests for noise-free and vibration-free screw pretensioned spun high-strength concrete (PHC) piles installed using two different methods (end-squirting shoe and pre-boring methods). Vertical bearing capacity differences seem to occur due to the displacement of soils near the external circumference of a pile, depending on the installation method. A method by which to evaluate the bearing capacity of screw concrete piles is suggested by considering the equations that already have been used to calculate the bearing capacity of piles. Based on static load tests and analysis, the pile installed using the end-squirting shoe method was assumed to be a bored pile and it was reasonable to use the equation proposed by the Japanese Geotechnical Society. At the same time, the pile installed using the pre-boring method was deemed a low soil displacement pile and so it was reasonable to apply the equations proposed for calculating the bearing capacity of the driven pile suggested by the Architectural Institute of Japan.