一种新型梁柱装配式刚性节点的非线性静力分析

梁柱装配式刚性节点是一种新型节点,它具有构造简单、整体性能高、安装方便等优点。在采用等强度设计方法对新型梁柱装配式刚性节点初步设计的基础上,考虑几何、材料和状态三重非线性,利用ABAQUS软件进行了三维非线性有限元分析;通过变化节点参数,研究了此类节点在静力荷载作用下的破坏模式及荷载-位移曲线,得到了节点的破坏模式及承载力随几何参数的变化规律。研究结果表明:新型刚性节点的承载力略高于传统形式的节点。在对比分析的基础上,给出了新型刚性节点几何参数的取值范围:拼接板长度1.6h0≦l1≦1.9h0;拼接板的面积要满足A1/A≧1.2;梁预留段长度1.6h0≦l0≦2h0,其中A1为拼接板的横截面面积,A为梁翼缘横截面面积,h0为梁有效截面高度。     

均质边坡稳定性极限曲线法

基于滑移线场理论,按边坡坡面变形量评价其稳定性,提出均质边坡极限曲线法。该法是求有重边坡极限荷载的逆过程,也是强度折减法的对偶过程。以特征线法差分方程组（SCM）和试验方程近似公式（CCM）求得的极限坡面曲线与坡面线相交为变形破坏准则,定义了安全度（DOS）和破坏度（DOF）2个评价指标。该方法不必假设和搜索临界滑动面。经典考题和典型算例的验算表明,随着节点的增加SCM法计算精度增加,边界步长不变时,3次样条插值求得的变形破坏准则判断值不变,说明SCM算法稳定。典型算例的计算数据和图例表明,边坡角变大时边坡稳定性降低,极限坡面曲线与坡面由无交点变为有交点,证明了变形破坏准则的正确性。由2个例题计算结果对比可知,安全系数较大时,SCM法、CCM法计算结果与其具有可比性,相对于原边界条件增加了外荷载;安全系数变小时,SCM法、CCM法偏于保守。34个样本计算正确率为安全系数法67.7%,应力状态法73.5%,CCM法79.4%,SCM法70.6%,表明SCM法和CCM法正确率较高,计算结果可靠,SCM法、CCM法因素敏感性分析结论与安全系数法完全一致。在露天矿边坡稳定性和最终边坡角的分析与计算中,SCM法、CCM法结论与原报告相同,当参数变小时CCM法更有利于实践,具有一定的工程应用价值。     

胶结充填体三轴压缩变形破坏及能量耗散特征分析

充填体的变形破坏、能量耗散与围压的变化密切相关,通过开展不同灰砂配比、浓度的充填体单轴、三轴压缩试验,基于系列试验结果,研究了不同围压加载阶段充填体的变形特征、破坏模式及能量耗散与围压的内在关系。结果表明,随着围压的增加,充填体的峰值应变随之增大,且两者呈线性相关;低围压时充填体呈现脆性破坏,表现为应变软化特征,随着围压增大,充填体由脆性向应变硬化转化,灰砂比越大、浓度越高,充填体发生脆-延性的临界围压值越大。充填体的破坏裂纹发展形式各异,大致可分为单一、平行、交叉和复合4种类型;宏观破坏表现主要呈“X”状、“Y”状剪切模式,破坏面的类型主要分为：直线式光滑摩擦面、圆弧式破碎摩擦面、直线式破碎摩擦面以及台阶式破碎摩擦面。充填体的峰值强度与围压也呈正线性相关,内摩擦角对灰砂比的敏感性要高于浓度。围压的增大能够相当程度上提高充填体各阶段的应变能,峰前、峰后能耗量、单位体积变形能以及总能耗与围压皆呈正相关性。     

含交叉裂隙节理岩体单轴压缩破坏机制研究

对含交叉裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验,用Abaqus对含交叉裂隙节理岩体进行应力分析,研究了含交叉裂隙节理岩体单轴压缩下的破坏机制。结果表明：交叉裂隙的主裂隙与加载方向呈30°、45°时,主裂隙是裂隙扩展及破坏的控制裂隙,此时含交叉裂隙岩体强度高于含单向裂隙岩体,是由于主裂隙裂尖最大环向应力σθmax低于单向裂隙;主裂隙与加载方向呈0°或90°时,次裂隙是控制裂隙;主裂隙与加载方向呈0°时,大部分次裂隙裂尖σθmax及裂尖最大应力强度因子KⅡmax高于单向裂隙,因此,此时大部分含交叉裂隙岩体强度低于含单向裂隙岩体;在主裂隙与加载方向呈90°工况组中,主、次裂隙夹角为45°时,次裂隙裂尖KⅡmax最大,所以此工况组中此时强度最低。     

含双裂隙岩石裂纹演化机理的离散元数值分析

采用离散单元法探讨了预制双裂隙岩石的裂纹演化机理。用近期从试验资料提取的无胶结厚度含抗转动能力的岩石微观力学模型和相应的离散单元法商业软件,模拟了含不同预制倾角的双裂隙岩石试样在单轴压缩作用下裂纹的扩展与贯通规律,揭示了裂纹演化的宏微观机理。同时,将离散元法DEM岩石试样的裂纹的扩展和贯通规律以及强度特性与室内试验结果进行了比较分析。结果表明,预制裂隙之间以及端点处的拉应力集中是导致裂隙岩石破坏的主要原因,且DEM数值试验得到裂纹的演化规律与室内试验结果较为一致。含30°的预制裂隙的岩石试样最容易起裂,含75°的预制裂隙的岩石试样最困难起裂,造成此种现象的原因可能是裂纹在垂直于主应力方向上的长度不同导致试样受拉区域大小不同。     

基于综合变异系数的地基承载力可靠性分析

采用一次二阶矩法,考虑岩土参量变异系数的试验及历史数据,提出了基于综合变异系数的地基承载力简化可靠性与风险分析方法。利用提出的简化可靠性与风险分析方法,可在传统确定性分析的基础上,采用合理的变异系数,分别得到与地基承载力有关的可靠度、破坏概率和平均期望损失的最可能值及其变化范围,为提出优化的地基基础设计方案和工程决策奠定基础;相对于土重度和黏聚力,地基承载力可靠度对于内摩擦角的变化更加敏感;设计时可以综合考虑所需的安全系数、可靠度和破坏概率,确定合适的基础宽度或基底面积。当地基土的场地勘察统计结果的变异系数权重逐渐增加时,综合变异系数不断减小,其相应的地基承载力的可靠度逐渐增加,而相应的破坏概率逐渐减少。     

落石冲击作用下被动柔性防护网整体结构试验

针对被动柔性防护网受力系统,介绍了被动柔性防护网在国内外的应用和研究现状,阐明了被动柔性防护网的构成和传力机理,揭示其抵抗落石冲击的基本原理。为分析被动柔性防护网整体受力机理和响应特点,进行了在落石作用下被动柔性防护网足尺模型的冲击试验,分析了被动柔性防护网受到冲击之后的整体变形以及减压环、钢柱等关键构件的耗能及其破坏机理,为被动柔性防护网的结构计算分析与设计提供一定的参考依据。     

转型期省际城镇土地利用绩效格局演变与机理

以中国省域单元为例,在界定城镇土地利用绩效内涵基础之上,从结构、效益、效率及管理四维度构建城镇土地利用绩效评价体系,利用改进熵值法测度省际城镇土地利用绩效;并运用空间统计模型、R/S分析法及PCA模型,对2000-2012年中国省际城镇土地利用绩效格局时空演变及机理进行了初步的探讨。研究表明：① 2000年以来省际城镇土地利用绩效水平不断提升,区域差异较显著;绩效演变呈现出东西方向递增,南北方向倒“U”型分布格局。② 省际城镇土地利用绩效全局空间上表现出显著的正自相关,呈现绩效高(低)—高(低)集聚模式;局部Ⅰ绩效热点区主要集聚在东部沿海的京津及江浙沪,且不断向珠三角演化,Ⅱ绩效次热区主要集中在中原城市群、华北、华中及华南地区,Ⅲ绩效次冷区主要分布在西南地区及东北地区,而Ⅳ绩效冷点区主要集中在西部的藏疆蒙甘青地区,形成稳定“L”型塌陷形态;省际城镇土地利用绩效具有明显的分形特征,未来绩效值将呈现出继续增长的演化态势,且增长显著区分布在京津及长三角地区。③ 城镇化、产业升级、科技发展及市场化综合驱动转型期省际城镇土地利用绩效格局演变。     

中国县域国土空间集约利用计量测度与影响机理

土地利用问题日益成为中国经济发展的重要约束力之一。快速城镇化背景下城镇和乡村的快速扩张吞噬了宝贵的土地资源,粗放非集约的利用方式更加剧了土地资源的浪费。从国土空间集约利用的影响机理出发分析中国县域国土空间集约的影响机理对指导集约利用实践以及宏观集约利用政策瞄准和政策矫正都具有特殊意义。综合运用OLS模型、空间面板滞后模型和空间面板自相关模型以GIS和Matlab为技术平台,构建中国县域发展基础数据库 (1992-2010年),定量刻画中国2286个县级单元的空间集约利用度时空变化格局,计量分析社会经济发展、自然环境本底、区位交通地理、宏观战略政策和历史基础5大类变量17项具体因素的影响机理。研究结果表明,空间面板数据模型的整体显著性和可信度检验略高于一般面板数据OLS模型;在固定相关效应后对各因素的影响机制进行了检验,表明工业化、城镇化、经济发展水平、区位、交通和宏观战略政策等因素对县域国土空间集约利用的影响较为明显。自然环境因素弱于社会经济因素。被忽略的历史因素对县域国土空间集约利用具有极显著的影响。未来县域国土空间集约利用应因势利导,强化有利因素,减小不利因素影响。提高工业化和城镇化发展水平和质量。发挥市场的主导作用,完善土地市场和运行机制。优化国土空间集约利用调控政策和管治手段,制定差别化的空间集约利用政策。以资源环境承载力为基础和约束最大限度地提高投入和产出水平。     

广东省城镇建设用地经济密度差异时空特征及影响机理

基于广东省21个地级市的城镇建设用地经济密度数据,利用ArcGIS空间分析、泰尔指数、重心模型等方法分析了1996―2008年广东省城镇建设用地经济密度差异的时空特征,并构建面板数据模型对其影响机理进行了探讨。结果表明：1）1996―2008年,广东省城镇建设用地经济密度总体差异波动增大,城镇建设用地经济密度重心向西北偏移;2）广东省各城市之间城镇建设用地经济密度差异显著,空间格局上存在较明显的集聚和峰值效应;3）广东省各城市之间城镇建设用地经济密度的相对发展速度差别较大,按基础水平和提高速度的差异划分为4种类型区,其中基础高密度提高较慢类型区和基础低密度提高较慢类型区涉及城市数量较多;4）随着产业结构的优化、资本与劳动力投入规模的增大、交通区位的改善和科技水平的提升,广东省城镇建设用地的经济效益将会得到不断提高。