基于动力BNWF法的冻土-桩相互作用模型研究

基于水平循环荷载作用下不同负温冻土环境中单桩动力特性模型试验结果,在已有分析桩-土-结构相互作用的动力BNWF模型的基础上,提出改进的冻土-桩基动力相互作用非线性反应分析模型。在该模型中,利用改进的双向无拉力多段屈服弹簧考虑桩侧冻土的水平非线性力学特性,同时兼顾桩侧与冻土间的竖向非线性摩擦效应、桩尖土的挤压与分离作用以及远场土体阻尼对桩基动力特性的影响。其中桩侧水平多段屈服弹簧参数根据冻土非线性p-y关系获得,该关系曲线以三次函数曲线段及常值函数段共同模拟,并由室内冻土压缩试验结果确定。最后基于改进的动力BNWF模型,提取动位移荷载作用下该桩顶力-位移滞回曲线及桩身不同埋深处的弯矩动响应数值分析结果,并与相应的模型试验结果对比,二者具有较好的拟合度,表明本文所提出的改进模型在分析冻土-桩动力相互作用时有较好的适用性。     

非连续变形分析中时间步及弹簧刚度取值研究

非连续变形分析（DDA）是一种隐式求解的动力学计算方法,且采用在块体界面加减刚硬弹簧的方式来满足块体界面无张拉和无嵌入的接触准则,其中时间步长和弹簧刚度两个物理量的取值直接影响DDA的计算结果。基于对DDA时间步和弹簧刚度在程序运行过程中的调整策略和块体接触的简化力学概念模型,研究了惯性力在DDA收敛求解中的作用过程。采用数值模拟试验对自由落体和斜面单滑块模型在3种力学状态下的相关力学问题进行了数值模拟研究,通过对自由落体运动的模拟,研究了时间步长单一因素对计算结果的影响规律,并初步确定了时间步长的合理取值区间。在此基础上,采用斜面单滑块模型,研究了时间步长和弹簧刚度对计算结果的共同影响,确定了不同时间步长条件下弹簧刚度的合理取值区间。研究成果表明,合适的时间步长和弹簧刚度的取值组合构成一个单连通参数取值域,当时间步和弹簧刚度的取值组合位于此“域”范围内时,DDA的计算结果是合理的。     

碟形网箱水动力特性的研究

根据物模实验得到碟形网箱在不同海况条件下的受力并给出了其估算方法和公式及其相关系数的取值,同时总结了碟形网箱的运动特性。     

半刚性连接钢框架结构弹性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹性时程分析计算模型。采用虚功原理,通过对单元转角-位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵,并编制了相应的弹性时程分析计算程序,分析了连接的半刚性在不同地震动作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较。算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,结构的抗震性能优于刚性连接的情况。     

一种特殊的地貌现象——碟形洼地群及其成因的探索

使用1926年出版的五万分之一顺直地形图作历史地貌分析，在河北平原西部白洋淀流域地区发现有数量众多、形态奇特的地貌——碟形洼地。用计算机数字地形模拟(DTM)方法对该洼地的个体形态和总体分布特征进行研究，并与国内外其他地区已报道的陨石雨冲击坑对照，判断白洋淀流域的碟形洼地群可能是分布在第四纪松散沉积物上的陨石冲击坑的遗迹。推测冲击可能发生在全新世中—晚期，洼地群是一次规模巨大的陨石雨冲击所形成的。     

冀中平原历史地貌研究与白洋淀成因的探讨

使用1926年出版的顺直地形图做历史地貌研究,发现冀中平原、白洋淀流域存在大量的特殊地貌单元"碟形洼地"。研究这些特殊洼地的个体形态、群体分布规律,特别是使用数字高程模型(DEM)分析这些洼地,发现"碟形洼地"可能是分布在第四纪松散沉积物上撞击坑的遗迹。初步推测这种地貌可能是全新世中期以后不久一次规模巨大的陨石雨撞击的结果,白洋淀更可能是一些较大的撞击坑在地表流水的侵蚀、后经人工改造逐步形成的。陨石雨的撞击导致了重大的史前环境灾害,这可能涉及到全新世中-后期自然环境的变化等一系列重大科学问题。     

Fatigue Characteristic Analysis of Deepwater Steel Catenary Risers at the Touchdown Point

This paper presents fatigue characteristic analysis of a deepwater steel catenary riser (SCR) under ambient excitations. The SCR involves complex nonlinear dynamic behaviors, especially at the touchdown point (TOP) where the riser first touches the seafloor. Owing to the significant interaction with soil, the touchdown zone is difficult to be modeled. Based on Lumped-Mass method and P-y curve, nonlinear springs are used to simulate the SCR-seabed coupled interaction. In case studies, an SCR's dynamic features have been obtained by transient analysis and the structure fatigue assessment has been carried out by S-N approach. The comparative analysis shows that the TOP is the key location where soil-riser interaction rises steeply and minimum fatigue life occurs. Parameters such as ocean environment loads, vessel motions, riser material and geometric parameters are discussed. The results indicate that the vessel motion is the principal factor for the structure fatigue lite distribution.     

考虑纵向帽梁作用的支护结构有限单元法

根据纵向帽梁与支护桩及支撑的约束和变形协调,提出了考虑纵向帽梁作用的支护结构的有限元解法,用于模拟基坑开挖各施工工况。采用能够替代空间结构分析的平面分析方法,既简化了计算,同时又较好地满足了工程需要。给出了计算模式,并讨论了土压力的计算、支撑弹簧系数的取值问题。     

软土地基中插入式大直径薄壁圆筒结构的一种简化数值计算方法

简述了对插入式大直径薄壁圆筒进行数值分析采用的力学机制，用弹簧元模拟薄壁圆筒与地基土体接触面间的连接所形成一种简化的数值计算模型，运用大型通用有限元软件ANSYS进行二次开发后对其进行数值计算与分析，比较了对筒内外淤泥粘土采用不同加固处理方法以及考虑相邻圆筒间采用不同边界约束条件时，对圆筒的应力和稳定性的影响。通过实例计算，验证了该数值模型的有效性与可行性，并得出一些有益结论。     

碟形浮标观测方向波谱误差分析及修正

改进了方向波谱的分析方法及噪声谱经验公式，使本法随测波环境及仪器特性自动修正经验参值，更易于实际应用。基于Maximum heave/pitch quad-spectrum method，由时域及频率域上的浮标动力反应数值计算，推求反应增益因子及相位延迟项，并进一步将其导入方向波谱计算，使其能修正资料浮标对波浪之轴不对称动态反应所造成的相位延迟不一致及主波向误差。经数值仿真验证，该方法的确能消减因资料浮标对波浪之轴不对称动态反应所造成的相位延迟及对主波向估算所造成之影响。应用花莲现场观测资料验证改良之主波向估算方法，得出是否考虑波浪运动与浮标运动间之振幅响应因子及相位延迟因子，所得之主波向的差异介于0－12℃之间。