喀斯特地区嵌岩混凝土摩擦桩的反算

云南南盘江大桥为7跨预应力钢构连续桥, 1、2号墩为桩基,采用人工挖孔灌注桩。No. 2嵌岩桩底下部12m处为强风化白云岩。对拟定的端承区域勘探发现在桩底的岩石- 混凝土接触区域有一溶洞,溶洞高约20m,垂直发育,洞底有粘土、碎石土充填,结构松散,粘土为软塑状。东南大学采用与O-cel l试验类似的平衡内部千斤顶系统进行了桩的荷载实验。O-cell试验安装在距桩底12m处,即靠近桩下部的弱风化与强风化岩石之间的接触区域。本文阐述了O-cell试验数值分析中用来反算桩体/岩石交接区域特性的部分。采用的数值分析软件为BAQUS,版本6. 4 ( ABAQ US, 2004) 。同时采用二维轴对称模型来对桩径2. 5m、桩长49m的钻孔桩进行O-cell试验数值模拟。假设加载的钻孔桩的变形与屈服发生在混凝土桩体与岩石的交接区域,混凝土桩为线弹性,强风化白云岩与弱风化白云岩为弹- 塑性,并可用Drucker- Prag er 模型( ABAQUS, 2004)表示,对岩石和混凝土- 岩体接触面的特性进行反算,然后用反算结果模拟桩顶荷载特征。数值模拟计算和现场载荷试验检测的载荷- 位移曲线对比表明,除了非弹性和永久变形外,整个向上与向下的变形与试验检测到的值基本相同。这主要是由于接触面模型的弹性性质所决定的,即它在卸载过程中会将滑动的接触面复原;而永久变形是岩体-混凝土接触面屈服的结果。必须指出的是,由于桩的承载力相对较高( 2. 5m桩径,嵌岩长度37m) ,试验不能达到最终荷载, 所以检测到的变形也较小( <10mm)。分别在桩端、O-单元荷载盒上37m处检测向上弯沉,并将结果与O-单元荷载盒顶部的弯沉作比较。结果发现,由于桩是由O-单元荷载盒底部向上加载,所以桩端的弯沉预计比O-单元荷载盒的弯沉小约5mm。这一差值几乎等于施加荷载状态下无限制(Δ= P L /A E )桩体的理论弹性缩短量。通过O-cell现场试验可以有效地观测加载状态下荷载弯沉反应情况和调整或校准数值分析中的材料模型,并可将之推广应用到相同地质条件下类似项目施工的其它桩的反应过程中。此外,还可以通过溶洞区域中的高承载力桩的O-cell试验结果来构建桩体摩擦反应的模型; 在模型摩擦反应基础上,可以估计桩端预计的变形反应值; 在交接面反应中,可以采用正弦接触面有效地引入人工粘结和表面粘结。      

基于粘结和摩擦特性的岩石变形与破坏的研究

就微观结构而言,矿物颗粒之间或相互粘结或相互分离,Coulomb准则的粘结力和内摩擦力在局部不能同时存在.粘结力是在变形作用下丧失的,材料丧失粘结力之后通过摩擦承载.若承载能力降低,屈服破坏仅在局部断面发生,具有脆性特征;反之将发生分布的屈服破坏,具有延性特征.围压增加可以使裂隙能够承载的摩擦力超过岩石材料的粘结力,那么当轴向应力增加到粘结力时,材料发生剪切屈服产生塑性变形,而摩擦力不会增加到其最大值,裂隙也不发生滑移.利用摩擦的概念可以理解不同岩石的变形、承载和破坏随围压变化的特征.      

Impacts of the Lowest Model Level Height on Tropical Cyclone Intensity and Structure简

Variable thicknesses in the lowest half-ηmodel level （LML） are often used in atmospheric models to compute surface diagnostic fields such as surface latent and sensible heat fluxes.The effects of the LML on simulated tropical cyclone （TC）evolution were investigated in this study using the Weather Research and Forecasting （WRF） model.The results demonstrated notable influences of the LML on TC evolution when the LML was placed below 12 m.The TC intensification rate decreased progressively with a lowering of the LML,but its ultimate intensity change was relatively small.The maximum 10-m winds showed different behavior to minimum sea level pressure and azimuthally-averaged tangential winds,and thus the windpressure relationship was changed accordingly by varying the LML.The TC circulation was more contracted in association with a higher LML.Surface latent heat fluxes were enhanced greatly by elevating the LML,wherein the wind speed at the LML played a dominant role.The changes in the wind speed at the LML were dependent not only on their profile differences,but also the different heights they were taken from.Due to the enhanced surface heat fluxes,more intense latent heat release occurred in the eyewall,which boosted the storm＇s intensification.A higher LML tended to produce a stronger storm,and therefore the surface friction was reinforced,which in turn induced stronger boundary layer inflow together with increased diabatic heating.     

海啸波传播的线性和非线性特征及近海陆架效应影响的数值研究

浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究,而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征,此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率,而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微,可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响,波动的非线性效应迅速传播、积累,与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异,主要表现为:在南海区,水深小于100m时,海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显,两者波幅差别较大,但首波波幅的区别不大,因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下,应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求;在东海区由于陆架影响,海啸波非线性特征明显增强,水深小于100m区域,首波及其后系列波波幅均差异较大,故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析,结果表明:底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100m水深。最后,该文通过敏感性试验,初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响,得出海啸波经陆架传播共振、变形后,海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。     

摩擦滑动起始的动力学特征

摩擦界面的失效方式对于我们从根本上认识工程学至地震学领域中的失效过程非常关键.摩擦运动起始于将两个剪切体分离的薄界面内传播的破裂前沿.通过测定沿界面的剪切应力和法向应力,结合随后的实际接触面积动态学特性,我们发现剪切应力与法向应力之比在局部可远远超过没有发生突然滑动的静摩擦系数.而且,系统所选的不同破裂模式与局部应力比...     

摩擦摆隔震双层球面网壳结构的多维地震响应

将摩擦摆(FPS)引入到网壳结构的隔震控制中。文中首先阐明了FPS的工作机理和本构关系,建立了FPS隔震网壳结构的振动方程。通过双层球面网壳结构的数值算例考察了隔震和无控结构在单向和三向地震作用下的振动响应以及FPS的控制效果。研究结果表明,FPS具有良好的隔震和耗能效果,可有效地应用于球面网壳结构的振动控制。     

常摩擦TMD地震控制效果的理论和实验研究

在TMD中采用摩擦阻尼代替传统的粘滞阻尼,可有效降低TMD的造价,从而促进其推广应用。但摩擦元件是非线性的,给摩擦TMD分析和设计造成了一定的困难。为了研究常摩擦TMD地震控制的特点和规律,文中采用时程分析法进行了简谐激励和地震激励下摩擦TMD对单自由度结构响应控制的理论分析;在理论分析结果的指导下,进行了单自由度主结构和摩擦TMD系统在简谐激励和地震激励下的振动台试验。理论分析和试验结果表明:除了频率比和质量比的影响,摩擦TMD的控制效果和摩擦力大小、激励幅值有关,只要参数设置合适,其控制效果是令人满意的;在设计摩擦TMD时要针对激励大小、目标控制效率进行具体分析。     

不同摩擦本构关系对断层自发破裂动力学过程的影响

地震是断层的摩擦失稳过程.摩擦本构关系对断层的破裂成核、破裂传播、破裂速度、能量释放、破裂终止等起着至关重要的控制作用.为了比较不同摩擦关系在断层自发破裂动力学过程中的影响,文中引入目前应用最为广泛的4种典型摩擦本构关系,它们分别是：滑移弱化摩擦关系,速率弱化摩擦关系,以及速率-状态相依摩擦关系中的老化定律和滑动定律.研究中利用有限单元方法对上述4种摩擦关系控制的断层自发破裂过程分别进行模拟计算,模拟结果显示：当模型参数相同时,不同摩擦关系模拟的破裂行为总体上具有一致性,都可以产生亚剪切破裂或超剪切破裂,并且破裂传播速度的大小与摩擦本构关系的类型无关.此外,它们之间还存在着较大的差异：（1）速率弱化摩擦关系可以模拟脉冲型破裂;而其他3个摩擦关系只能模拟裂纹性破裂.（2）不同摩擦关系模拟的超剪切破裂转换长度不同,速率-状态相关摩擦关系的老化定律相比其他摩擦关系需要更大的转换长度才能实现亚剪切破裂转变为超剪切破裂;而速率弱化的摩擦关系的超剪切转换长度可以为0,即不需要转换距离就直接产生超剪切破裂.（3）速率弱化摩擦关系模拟的破裂速度自成核后很快就达到稳定值;而其他类型摩擦关系模拟的破裂传播则要经历由缓慢破裂到逐渐加速直至达到稳定破裂的过程.值得特别指出的是,本文所使用的4种摩擦关系都不能完整地反映实际大地震破裂过程的摩擦属性,需要进一步深入研究.     

1.2米地平式望远镜竖轴摩擦传动平稳性的检测与分析

从静态和动态两方面对云南天文台1.2米地平式望远镜竖轴摩擦传动的平稳性进行了检测和分析。动态检测模拟了跟踪月球和Lageos卫星所需的实际速度和加速度范围。静态和动态的检测结果均表明摩擦传动系统的平稳性能够满足±1″的跟踪精度要求。