弹性半空间体在移动集中荷载作用下的稳态响应

作为研究交通荷载引起的环境振动问题的基础,研究了移动集中荷载作用下弹性半空间体的稳态响应问题。通过Fourier积分变换法求得了响应的积分形式解,并在此基础上进行了响应的数值计算分析,不仅得到了弹性半空间体内部质点的响应,还得到了其表面位移。通过具体算例,对荷载移动速度、观测点深度、观测点距离等参数的影响效果进行了细致的分析。

高速移动荷载下黏弹性半空间体的动力响应

分别以移动荷载和黏弹性半空间体模拟运动列车荷载和地基,分析了地基在运动列车作用下的动力响应．首先采用Green函数法求解黏弹性半空间体在各种移动荷载模式作用下的动力响应的解析解,包括恒常和简谐移动点源、线源和面源荷载．然后采用IFFT算法和自适应数值积分算法计算解析解中的二维积分,得到了包括低音速、跨音速和超音速移动荷载作用下位移的数值结果．最后分析了速度对位移的分布和最大值的影响,发现当速度大于Rayleigh波速时,位移发生显著变化．

非轴对称垂直荷载下弹性半空间体理论解及力学分析

为反映轮胎实际接地压力形式下路面结构受力状态,以非轴对称层状弹性体系理论一般解为基础,针对非轴对称垂直荷载下弹性半空间体的边界条件,求解荷载函数的Hankel积分变换,完成非轴对称垂直荷载作用下弹性半空间体理论求解,并与圆形均布荷载下弹性半空间体力学响应进行对比分析。结果表明,非轴对称垂直荷载与圆形均布荷载下应力与位移的场分布差异显著,圆形均布荷载下最大拉应变、最大剪应力和最大弯沉值显著提高,表明荷载的非轴对称特性将加剧沥青路面的断裂和变形破坏。

弹性半空间体上矩形筏板的变分分析方法

本文提出了一种弹性半空间体上受竖向荷载作用的矩形筏板的变分分析方法。文中 ,筏板的挠曲形状采用一个含一些未定常数的函数式来表达。筏板的变形和内力采用最小势能原理确定。经比较 ,用本文提出的方法得出的结果与现有的可用于该问题的一些解法所得结果符合情况良好。

弹性半空间体在承载板作用下的应力和位移

本文利用亨格尔(Hankel)积分公式将在圆形刚性承载板作用下弹性半空间体内应力和位移的积分表达式变换成代数表达式。

基于弹性半空间体理论的路基工作区深度研究

文章基于弹性半空间理论的车轮荷载竖向附加应力的取值换算原则,采用Boussinesq法求解荷载竖向附加应力,明确了当量土层厚度换算及自重应力计算方法,并结合工程实例计算分析,验证了基于弹性半空间理论的路基工作区深度计算方法的可行性与合理性。

基于等效弹性半空间的旧水泥路面沥青加铺层设计简化方法

为了简化旧水泥路面沥青加铺层的设计方法,首先基于弹性层状体系理论,利用BISAR对沥青加铺层进行力学响应分析,将原路面简化等效为一个弹性半空间体,沥青加铺层视为一个柔性面层,通过计算确定了沥青加铺层最大剪应力的位置;然后从莫尔-库仑强度理论出发,揭示了沥青加铺层最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的变化规律,建立了沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的对应关系。研究结果表明,原路面结构等效前后沥青加铺层最大剪应力变化规律一致,沥青加铺层最大剪应力出现在加铺层层内,沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、原路面结构的等效模量值之间呈现较好的对数线性关系。以等效结构下沥青加铺层层内最大剪应力为设计指标,不但可以简化设计步骤和计算量,而且可以满足设计精度要求。

弹性半空间中矩形平片裂纹问题分析

通过使用超奇异积分方程方法,对弹性半空间中与自由边界面垂直的I型三维矩形平片裂纹问题进行了研究.首先根据弹性半空间问题的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.通过将位移间断函数近似地表示为特征函数与一组多项式之积的形式,建立了数值计算方法.通过对几个典型数值算例的计算,分析了自由边界面对裂纹前沿应力强度因子的影响.

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.

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。

典型沥青路面结构路基工作区深度分析

该文基于实测“胎-路”界面条件,分别采用弹性半空间体理论、层状弹性体系理论计算不同工况下典型沥青路面结构的路基工作区深度,计算结果表明路基工作区深度随轴重显著变化,并基于计算结果提出路基工作区深度的推荐值:轴重小于100 kN时,路基工作区深度取0.8 m;轴重小于130 kN时,路基工作区深度取1 m;对于轴重小于150 kN的道路,路基工作区深度建议值为1.2 m。对于路基工作区范围内的土基,必须采取有效的工程处理措施以确保路基路面结构具备足够的承载力。

基于BISAR的半刚性基层沥青路面结构设计研究

以弹性半空间体为计算理论基础,对半刚性基层沥青路面结构的力学响应进行了分析,描述了BISAR软件对半刚性基层沥青路面结构设计指标的计算过程,并利用可靠度方法验证了各设计指标的合理性。在路面结构设计指标合理的基础上,分析了不同车辆轮载对路表弯沉值、基底拉应力和路表剪应力的影响规律。

群桩基础整体工作性能及计算方法通过鉴定

群桩基础整体工作性能及计算方法通过鉴定“群桩基础整体工作性能及计算方法”研究课题，最近通过建设部组织的成果鉴定。本课题首次补充进行桩端为硬持力层的群桩模型试验，得出群桩效率大于１，并且小桩距群桩沉降变形特性与置于硬层上的实体基础相似的结论。重点对高层...

基于抗损性的钢筋混凝土摇摆柱力学性能研究

抗震韧性将震后建筑的功能维持或快速恢复作为最终目标。构件层次的摇摆机制是实现主体结构功能可恢复的有效途径,但应以构件的抗损性为前提。以钢筋混凝土摇摆柱为对象,比拟弹性半空间局部受载经典拉芒(Flamant)理论,推导摇摆柱轴向应力分布弹性力学解答,以此为基础,假定摇摆柱侧移由柱端接触面转角和柱身弯剪变形引起,建立钢筋混凝土摇摆柱荷载-侧移力学模型,与有限元模拟结果对比验证合理性。开展轴压比和柱端强度分析,结果表明,在柱体抗损的前提下,单纯提高轴压比可提高柱体承载能力,但对侧移能力提升不显著;随着柱端材料强度提升,柱体承载力和侧移能力均显著改善,因此,采用柱端局部增强的方法改善钢筋混凝土摇摆柱工作性能具有可行性。

移动荷载作用下轨道路基动力响应分析

基于层状梁和粘弹性半空间体理论建立轨道路基耦合动力分析模型;通过移动坐标和Fourier变换得到移动谐振点荷载作用下轨道路基稳态响应在波数域内的解;再利用快速Fourier逆变换,求出钢轨、轨枕位移及道碴路基的相互作用力在空间域内解。通过算例分析荷载速度对路基表面位移的影响,结果表明:随荷载速度增大,路基表面位移峰值也增大,在荷载速度较低范围内,其对路基位移峰值影响不大,当荷载速度接近Rayleigh波速时,路基位移峰值急剧增大;随着荷载速度的增大,路基竖向位移分布呈现出的“波动性”也越来越明显,其“波长”随荷载速度的增大而减小。

高速列车引起的地基振动

针对高速列车引起的环境振动问题,分别以移动线源非均布荷载和粘弹性半空间体模拟运动列车荷载和地基,分析了高速列车引起的地基振动。首先采用积分变换法推导了移动线源非均布荷载作用下粘弹性半空间体动力响应的二维积分解析解,包括位移、速度和加速度。然后采用IFFT算法和自适应数值积分算法计算二维积分,得到了低音速、跨音速和超音速移动荷载作用下动力响应的数值结果。最后分析了荷载移动速度对动力响应最大值和分布的影响,发现当荷载移动速度大于Rayleigh波速时,粘弹性半空间体的动力响应出现显著变化。

公路飞机跑道水泥混凝土道面静载承载能力研究

基于弹性半空间地基模型,对公路飞机跑道水泥混凝土道面的基础弹性模量进行反算。通过静载下的实测弯沉、弹性半空间体理论弯沉以及Winkler地基理论弯沉的对比分析;并利用该反算结果,采用PCN来评价道面承载能力。通过某公路飞机跑道的实例,证明该方法较为方便,且精度较好,可以采用。

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。

层间接触对路面结构受力影响

我国沥青路面的设计理论基于弹性层状体系理论．由于行驶车轮荷载的瞬时性．从而将沥青路面简化的弹性半空间体。为进一步分析路面结构的应力应变响应，其一项最基本的假设就是．沥青路面各层是连续的、完全弹性的，均匀的、各向同性的。然而在我国高速公路建设中，由于设计方、

Mindlin解积分的方形荷载竖向应力系数初等解

在求解端阻在土中的应力时通常假定端阻为集中力,使得桩端附近应力突增,与实际应力的误差极大,无法有效考察桩端附近土体的应力分布特征。本文基于Mindlin应力解,利用积分代换和回代,求出方形均布荷载作用下半无限空间内任意一点的竖向应力系数初等解。当荷载深度接近0时,理论上该解退化为Boussinesq解,通过计算可知二者得出的应力系数一致。本文还首次给出了应力系数沿荷载埋深衰减的规律,当荷载埋深与宽度比小于1.0时,衰减很快;当大于1.0时,则衰减较慢,且逼近0.5。对方形端阻应力系数和圆形端阻应力系数进行比较发现,在桩端2倍桩径范围内的应力系数差别仅为约20%,在2倍桩径之外,两种应力系数一致。因此,用方形端阻应力系数替代圆形端阻应力系数产生的误差较小。按照本文的积分方法,还可以求解矩形分布荷载下的应力场和位移场。本初等解也可为研究基坑开挖产生的应力场提供参考。