相邻明置刚性条形基础的水平-摇摆耦合阻抗研究

基于弹性半空间理论研究两相邻明置条形基础的水平-摇摆耦合动力阻抗。推导了频域内水平、垂直简谐条形均布激振下弹性地基位移的格林函数,将基础与地基的接触面分割成若干个子单元,利用格林函数建立各子单元的耦合柔度方程。根据基础的刚体位移决定各子单元的位移,由叠加原理得到土与相邻明置条形基础的水平-摇摆动力耦合阻抗函数。通过收敛性研究并与其他数值计算及混合边值法的精细解进行比较,证明此方法具有计算简便和精度高的特点,可用于全频段阻抗函数的计算。最后分析了相邻条形基础距宽比对水平-摇摆耦合动力相互作用的影响,计算表明:当两明置条形基础距宽比S/L<5.0时,应考虑其水平-摇摆的动力相互作用效应。

弹性地基板的等参有限元法计算

提出了弹性半空间地基板的四节点和八节点等参元计算方法。该方法适用于弹性地基上不同形状的薄板或厚板的计算。算例表明，本文方法适应性强、精度较高，用较少的单元就能获得较好的结果。

非均匀地基与均匀地基解答之间的相似关系

考虑材料特性沿厚度按幂律梯度变化的非均匀地基,研究了在竖向和水平线荷载作用下,非均匀弹性地基与均匀弹性地基解答之间的转换关系。基于应变分量之间的变形协调条件,获得了非均匀弹性半空间在线荷载作用下的应力分量和应变分量的解析表达式,通过比较非均匀地基和均匀地基的解答,发现了它们之间的线性相关性,可将非均匀弹性地基在均布线荷载作用下的解答用相同条件下的均匀地基解答线性表示,得到了解答之间的相似转换系数的表达式,该系数集中反映了地基物理力学特性的非均匀程度。因此,借助于均匀地基的经典解答,可将非均匀地基问题的求解转化为对相似转换系数的计算,从而使得问题得以简化。为了方便应用,采用曲线图的形式给出了不同非均匀指数情形下的相似转换系数。

动力机器基础设计的数值方法研究

在“数值方法”总的思路指导下 ,结合动力机器基础振动的特点 ,把土与基础视作一弹性共同作用体系 ,利用大型工程分析软件ADINA ,分别对简单地基条件下基础不同振型及复杂地基条件下的耦合振动进行了系统的数值试验 ,并将所得的结果与相应条件下由《规范》方法与Lysmer比拟法计算的结果进行了对比分析 ,验证了数值计算方法对于动力机器基础设计的系统性。

任意形状基础滑移振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算明置基础滑移振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状的明置块体基础在水平谐和扰力作用下的动力响应进行计算,并将振幅计算结果与采用弹性半空间理论所得到的滑移振动刚度和阻尼系数公式(由大量试验、数值计算所证实)的振幅计算结果进行比较,结果表明:两者结果非常吻合,基础沿x和y方向滑移时,振幅误差分别为9.2%和0.8%。利用该模型可以容易地计算在水平扰力作用下任意频率、任意泊松比和任意形状(不包括环型)的均质半空间上块体基础的动力响应。

竖向振动复合集总参数模型实验结果与理论结果的对比

根据基础振动弹性半空间理论,推演明置基础竖向振动复合集总参数模型。通过采用不同尺寸的块体模型基础,在明置和埋置情况下施加初速度,使基础发生自由振动,将实验结果与采用基础竖向振动复合集总参数模型的计算结果进行比较。研究结果表明:实验结果与计算结果相吻合。利用该模型可以计算均质半空间上块体基础在竖向扰力作用下任意频率、任意形状(不包括环型)的明置和埋置基础的动力响应。

基于弹性半空间Green函数的明置条形基础阻抗解答

基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数。然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数。通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性。最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响。

埋置基础扭转振动的实用化计算与试验的对比

根据弹性半空间理论及基础振动试验和数值计算的最新成果,采用方程对等法推演出埋置块体基础扭转振动的实用化计算公式。在20 m×10 m×4 m土坑内采用摆锤分别对底面尺寸为0.5 m×0.5 m和1.0 m×0.5 m的埋置块体基础施加冲击荷载,使其发生扭转自由振动,并对其振动响应进行采集,将试验结果与采用实用化计算公式的计算结果进行了比较。该公式具有概念明确,计算简单的优点,对于任意形状,任意埋置状况的动力设备块体基础都适用,其结果对于结构工程的地震响应计算具有参考意义。

基于方程对等法的地基抗压刚度研究

【目的】研究影响动力基础竖向振动特性的关键参数——地基抗压刚度。【方法】采用方程对等法对弹性半空间理论进行简化,修正了地基抗压刚度的计算公式。【结果】得到了能较好地反映基础竖向振动、基底面积和基底压力等诸多因素影响的地基抗压刚度计算公式。【结论】归纳出有关地基抗压刚度的变化规律,为更准确地确定动力基础系统的动力参数提供了参考。

弹性地基上无限大板的统一解

利用汉克尔变换法,推演得到了文克勒地基、双参数地基、弹性半空间体地基上无限大薄板,赖斯纳、汉盖、克罗姆等中厚板,在任意竖向荷载作用下的统一解;并给出了竖向轴对称荷载条件下的无限大板挠度、弯矩、剪力系数、地基反力系数的计算公式;最后,对圆形均布荷载作用下的不同地基和板模型的板挠度和弯矩进行了对比分析。结果表明：半空间体地基板与文克勒地基板的荷载圆中点的弯矩参数十分相近,但其荷载圆中点挠度系数较后者大1/3~1/2;中厚板理论对地基板挠度有更好地拟合和解析,但对板弯矩等内力的计算精度无改善。

双向弹簧夹层假定的弹性地基上双层板的解

建立了轴对称条件下,层间有双向弹簧夹层的弹性地基上双层板力学模型,应用Hankel(汉克尔)变换法推演得到了任意轴对称荷载作用下的Winkler(文克勒)地基、双参数地基和弹性半空间体地基上无限大双层板的一般解析解,给出了双层板的挠度、弯矩、剪力,以及层间反力和位移的计算公式.进而,利用该力学模型的解,分析了层间条件对双层板挠度、弯矩的影响规律,计算了上、下层板的中性轴位置,讨论了层间双向弹簧系数的取值方法.结果表明:1)随着层间竖向弹簧参数增大,上层板挠度和弯曲应力减小,下层板挠度和弯曲应力增大;随着层间水平摩阻参数增大,上、下层板的挠度和弯矩均减小;2)当双层板的剪切和压缩效应系数分别取2/3,3/5时,双层板的剪切和压缩效应可较好地被考虑;3)上、下层板的中性轴位置是变化的,它随着距荷载圆中心点的距离增大而向上、下层板各自中面趋近.

动力机器基础振动学科在我国的发展及需研究的若干问题

在回顾动力机器基础振动学科在我国发展历程的同时,指出该学科发展中仍需要进一步研究的课题。重点对与地基弹性刚度和阻尼有关的问题、桩基的竖向刚度问题、地基的参振质量问题、弹性波在土体表面的传递、高速机器作用下框架式基础的振动计算以及弹性半空间理论体系和质弹阻理论体系中的有关问题进行论述。

均质弹性半空间地基上厚圆板精确解

本文得到了均质弹性半空间地基上,承受中心集中载荷作用的周边自由的厚圆板弯曲问题的精确解。并给出了数值算例。

饱和土中单桩受移动荷载作用的动力响应

根据Biot动力理论,采用Fourier和Hankel变换方法得到了半空间饱和土受移动荷载及土体内受垂直简谐荷载作用下的变换域内基本解.再根据虚拟桩法,得出了移动载荷作用下桩基的第二类Fredholm积分方程.最后应用IFFT方法得到时间、空间域内单桩的动力响应.数值结果表明,移动荷载会引起桩身的负摩擦力;桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大;此外,在桩上端部会出现孔压集中现象.

在地基上梁板分析中移动最小二乘插值函数加权残值法的应用

介绍了移动最小二乘插值函数的构造方法;以该函数作为加权残值法中的试函数,采用配点法求出试函数中的系数,进而得到边值问题的解;对Winkler地基上的非均匀梁和非规则板以及弹性半空间地基上的板进行了数值计算,并与理论结果、有限元法或其它数值方法进行了对比,采用总残值判断数值结果的准确度。结果表明,该试函数适用于多种边值问题,且精度较高。

刚性路面设计中两种地基模型刚度指标的关系研究

基于弹性薄板有限元理论，本文较全面地分析了刚性路面设计中两种地基模型刚度指标的关系，得到了一系列Ｅ＿ｓ－Ｋ换算关系式，对两种地基模型的合理性进行了综合评述，利用Ｅ＿ｓ－Ｋ关系式和已有的试验验证资料，提出了采用Ｅ地基时确定几种临界荷位情况下地基计算回弹模量的实用公式。

弹性半空间上的薄扁壳基础

本文应用椭园型偏微分方程中的位势理论，把定义弹性半空间内任一点由表面分布压力所产生沉陷值的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ积分，分别考虑为单层和双层位势之和。利用在超过边界时，单层位势有弱间断及双层位势有强间断的性质，得到用偏导数表达的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ积分的逆变换公式，从而便于求出问题的解析解。它是将刚性压头产生的沉陷与扁壳弹性弯曲产生的沉陷相迭加而得到弹性半空间内及其表面任一点的总沉陷值。数值算例证明本文的理论计算结果可信。

任意形状明置基础扭转振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新成果,推导出一个计算明置基础扭转振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状的明置块体基础在扭转谐和扰力作用下的动力响应进行计算,并将振幅计算结果与采用由弹性半空间理论所得到的基础扭转振动刚度和阻尼公式(由大量试验、数值计算所证实)的振幅计算结果进行比较,结果表明:两者结果非常吻合,误差仅为3.13%。利用该模型可以容易地计算在扭转扰力作用下任意频率、任意泊松比和任意形状(不包括环型)的均质半空间上块体明置基础的动力响应。

由空间Timoshenko梁构成的构架式基础动力分析

运用空间Timoshenko梁理论对构架式基础进行了动力分析,全面考虑了轩件的转动惯量、剪切变形和刚性域等因素;同时,应用弹性半空间理论,研究了地基变形对基础动力反应的影响。通过算例显示了上述各种因素的作用。

残值法在弹性地基梁板分析中的应用

利用滑动最小二乘法构造近似函数 ,并以此作为加权残值法中的试函数 ;提出了构成该试函数中的基函数和权函数的选取原则 ;分析了形函数的特性 ;对试函数拟合原函数的效果进行了分析 ,进而提出了权函数及相应的影响半径的取值 .采用配点法对Winkler地基和弹性半空间地基上的梁和板进行了数值计算 ,并与理论结果或其它数值方法进行了对比 ,采用总残值进行判断数值结果的准确度 .结果表明 ,该试函数适用于多种边值问题 ,且精度较高 .