水平受荷桩“p-y+M-θ”分析方法

中国近海海上风电机组开发建设中,大直径单桩基础形式使用占比超70%。现行p-y曲线设计方法主要适用于小直径柔性桩,对大直径单桩侧向及桩底受荷描述能力不足,导致其严重低估刚柔性桩和刚性桩(分别常用于中国和欧洲的近海风电工程)的变形和承载能力,过于保守的设计给海上风电降本带来挑战。为此建立了能以统一的方式预测柔性、刚柔性和刚性单桩水平单调受荷响应的“p-y+M-θ”模型,并将该模型推广到循环荷载下单桩的响应分析。通过与相关试验结果比对发现,“p-y+M-θ”模型能较为准确地预测桩基水平加载响应。力图为水平受荷单桩工程设计提供简洁而可行的响应分析方法。

砂土中刚性短桩的p-y模型案例研究

基于Winkler地基模型的p-y曲线法在水平受荷桩的分析与设计中应用非常广泛。该方法最初主要针对海洋石油气平台,基于试桩桩径主要不超过1.2 m、长径比大于20的现场水平荷载试验结果,推导了半经验半理论方法。在过去的十年间,快速发展的风能行业(尤其海洋风机)所采用的桩基础尺寸已经远远超出了当初提出现有p-y模型时的试桩尺寸。目前普遍认为,针对大直径(如桩径D?6 m)水平受荷桩的设计,现有p-y模型的可靠性值得商榷和进一步研究。通过两组水平受荷桩基试验实测结果,对当前API规范建议的砂土中p-y模型及其他研究者提出的修正方法进行了案例研究。研究结果表明:不同的p-y模型计算得到的桩身弯矩差异较小,可忽略不计;桩头变形主要受p-y曲线初始刚度值及曲线表达式影响;确定地基刚度常量时,除依据砂土地基的密实度与内摩擦角外,还应考虑地基形成历史。最后,提出了进一步研究方向。

应用于海洋工程中水平受荷桩特性分析的修正P-y曲线模型

水平受荷桩特性常采用API规范中的P-y曲线法进行分析,但是对于长期受循环荷载的海洋工程中的水平受荷桩来说静力计算结果往往偏小.为此,首先在API规范的基础上对其中的3个关键参数静止土压力系数K_0、投影角α和初始地基刚度K进行了重新定义和取值,并采用两个试验桩进行了验证,结果证明修正后的P-y曲线模型相对API规范模型和双曲线模型能更有效地预测单桩位移反应性状.同时,在静力分析基础上,针对Rosquo3t折减方法的不足,对其中影响系数a的取值进行了改进,将改进后的折减方法与修正后的P-y曲线模型相结合仍然对前述两个循环荷载作用下桩的水平受荷特性进行了分析,结果表明修正方法得到的计算结果和实测值吻合得很好.

一种适用于水下井口力学分析的新型砂土p-y模型

深水海底浅层土壤是影响水下井口系统动态响应的重要因素,对井口系统的疲劳评估至关重要。目前水下井口动态分析时常采用API推荐的p-y模型模拟导管—土壤相互作用,但该模型没有考虑水下防喷器组(Blowout Preventors,简称BOPs)竖向重载对管土交互的影响,导致水下井口动态分析存在较大计算误差。为此,首先根据常规和新型p-y曲线的理论模型进行数值计算,然后采用ABAQUS软件建立实尺寸水下井口管土相互作用模型,加载计算得到BOPs重载下导管变形—土壤抗力仿真结果并与理论模型进行对比,最后采用缩尺土箱实验验证新型p-y模型在水下井口动态响应分析的正确性。研究结果表明:①采用新型p-y模型得到的导管弯矩、土抗力等数值计算结果与ABAQUS仿真和缩尺实验均吻合良好;②相对于常规管土模型,采用新p-y模型得到的水下井口弯矩、位移响应幅值等降低15%左右,得到的导管弯矩、位移响应幅值等降低幅度介于25%~30%;③新型砂土p-y模型充分考虑了BOPs竖向重载对管土相互作用的影响,在隔水管—水下井口系统力学分析中具有更好的适用性。结论认为,考虑到BOPs竖向重载对管土交互的影响,通过数值模拟及缩尺试验研究了新型p-y模型,并验证了其适应性,新模型有效提高了水下井口疲劳载荷计算的准确性,为水下井口系统疲劳评估提供了理论计算依据,为深海油气的开发提供了保障。

变系数模型变窗宽局部M-估计的渐近正态性

局部多项式回归方法已证明是一个有效的非参数回归方法,有优于流行核方法的特点,如设计的自适应性和高的渐进效率。然而,它的一个缺点是缺乏稳健性。M-型估计是达到所需稳健性的一种自然预期。而且常窗宽对齐次待估曲线是合理的,但对更复杂的曲线如非齐次的,异方差的曲线则失去灵活性,为了完全做到用模型数据去估计参数,本文结合上述两种方法,对变系数模型的系数参数进行估计,并在其中嵌入一个变窗宽加以提高,得到了估计的渐进正态性。

基于核偏鲁棒M-回归的间歇反应过程混合模型辨识

提出了一种混合模型两步辨识策略,用以解决间歇反应过程的建模问题,并能够有效融合先验知识及过程数据信息。该策略将混合模型的同步辨识分解成为两个独立的步骤,首先确定混合模型的结构,并利用Tikhonov正则化方法实现间歇反应过程反应速率的精确估计;接下来采用核偏鲁棒M-回归(kernel partial robust M-regression,KPRM)算法建立过程变量与反应速率间的经验模型,从而有效抑制过程数据中离群点的影响。利用半间歇过程仿真实验对所提出的策略进行验证,获得了相比于传统方法更高的估计及预测精度。

动力p-y曲线模型在桥梁桩基础分析中的应用

地震作用下土-桩-结构相互作用(SSPSI)是桥梁抗震领域的一个重点和难点问题。在介绍动力p-y曲线分析模型的基础上,通过与试验对比验证其合理性,通过参数敏感性分析确定其影响参数,并对其进行了进一步探讨。研究发现:动力p-y曲线分析模型可较为全面地描述SSPSI,砂土摩擦角是该模型的主要参数,自由场土体应尽可能取较大的长度,地震动强度影响土体进入非线性的程度。

广义线性模型的M-估计

用M-估计来估计广义线性模型中的未知参数β.首先,在一定的假设条件下,根据已有的对广义线性模型中未知参数β的极大似然估计方法,应用大数定律及鞅中心极限定理,证明了广义线性模型的M-估计的两个重要性质,即相合性及渐近正态性.其次,将固定设计的思想引入M-估计,并与广义线性模型相结合,证明了其相合性及渐近正态性.最后通过数值模拟证明了估计的优良性.

基于砂土刚度衰减模型的修正p-y曲线法

现有的p-y曲线大多是基于小直径桩在有限循环次数下的加载试验得到,难以精确描述大直径桩基在长期水平循环荷载下的位移累积以及土体的循环弱化特性.基于此,首先对Abaqus进行二次开发,建立了能考虑砂土长期循环弱化效应的桩土系统刚度衰减模型,并在数值分析的基础上得到了长期循环荷载下大直径桩的p-y曲线.然后通过引入循环反力比的概念,获取了桩土系统的刚度衰减参数,同时实现了对初始地基反力模量的修正,进而提出了基于砂土刚度衰减模型的修正p-y曲线法.最后,通过与试验结果进行对比分析,验证了该方法的有效性.该修正p-y曲线法能够综合考虑荷载特性、循环次数、砂土刚度循环弱化等因素,可为长期水平循环作用下大直径桩基础的初步设计提供一种简明有效的分析方法.

水平循环荷载下桩土动力p-y骨干曲线模型试验

针对遭受波浪或台风等水平循环荷载作用的桩基础问题,开展了水平循环荷载下砂土中的单桩和群桩承载特性的模型试验。试验结果表明,桩身承受的弯矩随着循环加载频率的增加而增大,其峰值点出现在距离地基表面6~8倍桩径的深度范围;桩-土非线性特性随着水平荷载振动幅值的增大而增强,单桩割线刚度逐渐降低;群桩与单桩的变化规律类似,但前排桩与后排桩有着明显差异;并将p-y曲线法与拟静力法相结合建立动力p-y骨干曲线进行分析,有助于在实际工程中考虑桩-土相互作用的影响。

超高维线性回归模型基于M-估计方法的变量选择和参数估计

本文考虑超高维情形下线性回归模型的变量选择和参数估计问题.利用M-估计方法,将最小二乘、最小一乘、分位数回归以及Huber回归统一到一般性框架下,证明了提出的惩罚似然M-估计量具有良好的大样本性质;利用向后回归与局部线性回归相结合的方法进行变量选择和参数估计,数值模拟表现较好.在超高维情形下,我们提出的一般性方法在变量选择和参数估计方面具有较好的稳健性和有效性.

变系数模型变窗宽和一步局部M-估计

用变窗宽和一步局部M-估计对变系数模型的系数参数进行估计,得到了估计的渐近正态性。

线性模型M-估计下误差密度估计的相合性

线性模型Ｙｉ＝ｘ′ｉβ＋ｅｉ，ｉ＝１，２，…，其中ｅｉ｛｝∞ｉ＝１ｉｄ．，有未知密度ｆ（ｘ）．讨论了在对β作一般估计后，基于残差作出的误差密度核估计的相合性．在比文献［７，８］弱的条件下，证明了误差密度核估计的逐点弱相合，逐点强相合和一致强相合．

m-相依误差下部分线性模型的经验似然统计推断(英文)

本文中,我们针对误差为m.相依序列的固定设计的部分线性模型,运用经验似然方法和分组经验似然方法,构造了回归参数的对数经验似然比检验统计量,并且证明了分组经验似然比检验统计量在参数取真值时是渐近地服从卡方分布的.模拟计算表明分组经验似然方法的有效性.

基于优化M-S模型的多目标鲁棒跟踪

针对光照变化情况下多遮挡目标的跟踪准确率差的问题,提出了一种基于优化M-S模型的鲁棒多目标跟踪算法.利用抗噪声性能高的优化M-S模型实现复杂环境下多目标精确识别与提取,降低模糊边缘、噪声的影响;利用区域像素标记方法建立目标和背景的边缘特征,在目标发生相互遮挡情况下也能够提取各个目标独立、完备的边缘特征.为了降低联合粒子滤波的计算复杂度,提高跟踪实时性,提出了简化联合滤波跟踪模型.仿真实验证明了该算法的正确性和有效性,与经典的差分跟踪算法、基于颜色特征的跟踪算法比较,对噪声边缘和变化光照环境敏感性降低,跟踪有效率统计分析表明鲁棒性提高1.82%,准确率提高1.36%.

宙斯M-300激光雕刻机在建筑模型制作过程中的应用

随着时代发展,模型制作也逐渐由传统的手工制作向半手工半工业科技相结合过渡。为了培养复合型专业人才与社会接轨,部分高校引进了比较先进的激光雕刻机用于相关专业的本科教学中。通过人机之间的慢慢摸索与磨合,逐渐了解宙斯M-300激光雕刻机性能、工作方式和具体应用事项,同时也体会到其发挥的重要作用。

非线性模型中M-估计的Bootstrap逼近

讨论了非线性模型中回归系数向量基于M 估计的Bootstrap逼近 。

基于M-估计单指标模型的变量选择

结合M-估计与Adaptive Lasso方法用于实现单指标模型(SIM)的变量选择.用B-样条基函数逼近联系函数,构造惩罚估计方程.进一步建立并证明了所提变量选择方法具有oracle性质.随机模拟和实例分析验证了所提方法在有限样本时的表现,证实了所提方法的优良性.

非线性模型中Bootstrap M-估计量的a.s收敛性

本文利用Efron’s提出的Bootstrap方法,建立了Bootstrap M估计的a.s后收敛性.