节理峰值后归一化位移软化模型

切向荷载作用下贯通节理岩体峰值强度后的剪切应力、位移变形规律一般呈双曲线形式发展,即峰值后强度衰减速率逐步变小而趋于0,到达残余强度。直剪试验表明,非贯通节理岩体峰值后剪切应力、位移呈"S"型趋势发展,即强度衰减速率先是逐步增大,到达一定程度后逐步减少,最后趋于稳定达到残余强度值。贯通节理岩体峰值强度后的本构关系并不适合于描述该特征。提出一个新的非线性归一化位移软化本构模型,通过归一化剪切应力R与归一化剪切位移D的指数函数关系体现峰值后剪切应力、位移的发展趋势,即模型采用无量纲表达式。归一化剪切应力R是峰值后强度降τp-τ与峰值强度、残余强度差值τp-τr的比值;归一化位移D是峰值后剪切位移、峰值位移差值δ-δp与残余位移、峰值位移差值δr-δp的比值。对含不同起伏角的非贯通节理岩体在常法向荷载条件下的直剪试验数据进行拟合分析,模型预测结果与实测值具有相当高的吻合度,验证了模型的正确性。

基于强震记录的位移谱模型可靠性研究

鉴于目前规范中基于力的结构抗震设计不能合理预测长周期结构的最大位移响应,亟需发展能更好反映结构和构件性态的位移设计方法,而长周期位移设计谱是其中关键要素。现有研究对归一化位移谱形状有了较好的认识,但受于长周期强震记录的限制,模型仍存在一定局限性,尚不能满足长周期结构抗震设计需求。针对目前所提出的震级相关四线段归一化位移谱预测模型,本文通过典型地震数据检验不同场地条件和断层距分组内模型的可靠性,并与现有规范中位移谱模型进行对比。结果显示0~20 s内,预测模型给出的位移谱与实测记录结果较一致;与EC-8模型和ASCE 7-10等规范位移谱模型相比,推荐预测模型更符合强震观测数据结果。

城市高频地震背景噪声差异性分析

选取2023年1月1日—28日上海佘山地震台、北京白家疃地震台和湖北恩施地震台连续波形垂直分向记录,分析不同城市人为噪声差异性,结果表明:在研究时段,对于各台每周背景噪声水平结果,上海佘山台和北京白家疃台周五、湖北恩施台周三背景噪声水平偏低;在4—14 Hz频段,不同区域地震背景噪声春节期间显著下降,其中佘山台均方根位移下降约0.4 nm,白家疃台均方根位移下降约0.2nm,恩施台均方根位移下降约3.5nm;在0.1—0.2Hz频段,远震事件造成归一化位移的显著变化,其位移变化持续时间可直观反映地震持续时间,进而反映各地震的大小差异。对于人类活动对台站背景噪声的影响,分析认为:3个台站中,北京白家疃台高频背景噪声干扰最小;f=2 Hz,上海佘山台背景噪声水平偏高;机械化频率f≥5 Hz,湖北恩施台背景噪声水平更高。

戈壁地基扩底掏挖基础抗拔试验及其位移计算

在甘肃和新疆7个戈壁碎石土场地完成了46个扩底掏挖基础抗拔现场试验,分析了基础抗拔荷载-位移曲线的阶段特征,应用L1-L2方法确定了所有基础抗拔承载力和位移。采用归一化荷载-位移双曲线模型对实测荷载-位移曲线进行拟合,得到了各试验基础归一化荷载-位移双曲线模型拟合参数取值及其统计规律,给出了同时考虑抗拔基础极限承载力计算理论模型误差和归一化荷载-位移双曲线模型不确定性时基础荷载和位移的计算方法。结果表明:戈壁碎石土扩底掏挖基础抗拔荷载-位移曲线呈初始弹性直线段、弹塑性曲线过渡段和直线破坏的3阶段变化规律,归一化荷载-位移双曲线模型可较好拟合基础实测荷载-位移曲线,归一化荷载-位移双曲线模型不确定性可转化为该双曲线模型拟合参数的不确定性,基于强度和变形统一的工程设计更有利于工程安全。

饱和度对准饱和土体中瑞利波传播特性的影响

将水-气等价为一种均匀的流体,可以采用两相孔隙介质理论来模拟准饱和土,基于Bardet根据Biot饱和多孔连续介质的波动方程提出的准饱和土的波动方程,建立了半空间表面透水和不透水两种情况下准饱和土体中瑞利波的频率特征方程,绘制了不同饱和度的瑞利波速与剪切波速的比值及瑞利波速的实部随无量纲频率的变化曲线,固体土骨架和孔隙流体的归一化竖向位移和水平位移(准饱和土体某一深度的位移与饱和土体表面处的位移的比值)随归一化深度(深度与瑞利波波长的比值)的变化曲线,通过比较这些曲线发现饱和度对准饱和土体瑞利波的传播特性的影响很明显,瑞利波速与剪切波速的比值及瑞利波速的实部随着饱和度的增大而增大,而归一化位移则随着饱和度的增大而减小,但饱和度从95%增大到99%时它们增大或减小的幅值要小于饱和度从99%增大到100%时的情况,这为瑞利波的传播规律研究和现场测试与数据分析提供了理论依据。

内燃机车独立司机室弹性元件参数优化方法

独立司机室结构是一种充分考虑司机驾驶舒适性的内燃机车司机室结构。这种结构的设计关键是选择合理的弹性元件,以最大限度避开内燃机车工作状态下由底架传入的剧烈振动。论文在有限元模态分析的基础上,利用线性振动的叠加原理,提出了用于评价振动强弱的最大归一化位移响应概念。以某型带有独立司机室结构的内燃机车为例,通过对车体模态的叠加,计算出了司机室座椅处的最大归一化位移,并以该归一化位移最小为优化目标选择了适合该型内燃机车的弹性元件。

黄土地基掏挖扩底基础抗拔试验研究

随着西部电网建设的发展,越来越多的架空输电线路需经过黄土地区。输电线路杆塔基础抗拔能力通常是其设计控制条件。掏挖扩底基础因具有较好的抗拔承载性能而在黄土地区输电线路工程中得到广泛应用。根据甘肃黄土地区2个试验场地12个掏挖扩底基础实测上拔荷载位-移曲线,分别采用Chin双曲线模型以及初始直线斜率法、双直线交点法和L1-L2方法确定了基础抗拔极限承载力及其对应位移,得到了抗拔基础归一化荷载-位移曲线,采用归一化荷载-位移双曲线模型对试验结果进行拟合,给出了不同保证概率下基础荷载-位移预测曲线。结果表明:初始直线斜率法得到的承载力最小,双直线交点法次之,Chin数学模型法最大,宜采用L1-L2方法确定黄土地基掏挖扩底基础抗拔承载性能;荷载-位移曲线归一化处理可显著减小实测荷载-位移曲线的离散性,按双曲线拟合参数a、b均值确定的归一化荷载-位移曲线代表了试验平均值,而试验荷载-位移曲线刚度远大于95%保证概率的预测曲线。

黄土抗拔基础承载性能

基于黄土抗拔基础现场试验成果,阐述了黄土平地和斜坡条件下等截面直柱基础和直柱扩底基础抗拔荷载位移特征及其承载机理。结果表明,黄土平地等截面直柱基础和直柱扩底基础抗拔荷载–位移曲线均呈"缓变型"变化规律,L-1-L2两点法可较好反映黄土抗拔基础荷载–位移曲线的初始弹性直线段、弹塑性曲线过渡段和直线破坏段3阶段变化特征。等截面直柱基础抗拔承载力由直柱与周围土体间摩擦阻力提供,直柱扩底基础呈扩大端土体压缩挤密发生弹性变形—基础周围土体塑性区形成、发展、贯通—土体整体剪切破坏的渐进过程,抗拔极限承载力由基础自重、滑动面剪切阻力及滑动面范围内土体重量组成,并可分浅基础和深基础2种破坏模式。上拔荷载作用下,黄土斜坡地形等截面直柱基础和直柱扩底基础下坡侧的柱顶及柱侧周围土体位移均大于上坡侧,抗拔土体的破坏滑裂面形态具有不对称性,地表裂缝主要分布在基础下坡侧。基础顶面均产生沿上拔荷载作用方向的微小偏转,且转角随荷载增加而增加。扩底和增加埋深均可提高黄土斜坡基础抗拔承载性能。

基于强震记录的长周期位移反应谱特征分析

高层建筑、大跨结构和大型储液罐等结构在长周期成分丰富的地震动作用下会产生大变形甚至破坏。基于位移的抗震设计相较于基于力的抗震设计更能反映结构和构件的性态,但其亟需可靠的长周期位移设计谱。为此,选取近年来国内外23次地震的数字强震记录1 787条,分析了不同震级和断层距下长周期位移反应谱(简称位移谱)特性,研究了场地条件对于位移谱的影响,最后对现有位移谱模型的适用性和可靠性进行评价。主要结论包括:震级和断层距主要影响位移谱的幅值;位移谱的形态与震级和断层距基本无关,表现为随着周期的增大位移谱先快速增长,随后缓慢增长,之后趋于稳定或稍微下降至地表峰值位移(PGD)。采用PGD归一化的位移谱形态可由3个拐点周期划分为4个阶段,即快速上升段、缓慢上升段、下降段和稳定段。震级对以PGD归一化的位移谱的影响明显,随着震级的增大,归一化位移谱幅值增加,卓越周期变长;小震级(矩震级M_(w)≤6.5)时,卓越周期为1~2 s;大震级(矩震级M_(w)>6.5)时,卓越周期为6~10 s,甚至更大。场地条件对位移谱的影响与断层距有关,近断层时,场地越硬位移谱幅值在中长周期段(如周期T>5.0 s)越低,但断层距大于100 km时,位移谱与场地条件基本无关;场地条件对归一化位移谱的影响基本可忽略。现有归一化位移谱模型尚存在一定局限:曹加良模型未考虑震级对位移谱模式的影响,且模型不能模拟位移谱在长周期段下降并至PGD的过程;Faccioli模型对于矩震级M_(w)≥6.5时位移谱特征认识不够,10 s周期时位移谱并未达到峰值。

激光剪切散斑干涉分辨蜂窝夹层结构件缺陷类型

为分辨蜂窝夹层结构件中蜂窝芯类和胶膜类等不同类型缺陷,基于激光剪切散斑干涉技术和弹性力学薄板形变理论,对铝合金蒙皮和碳纤维蒙皮蜂窝夹层结构试件中预设的蜂窝芯塌陷、胶膜缺失和胶膜夹杂缺陷进行研究,对比分析了蜂窝芯类缺陷和胶膜类缺陷在真空负压加载下的检出情况和散斑干涉规律,探讨不同类型缺陷的归一化离面位移和负压载荷之间的关系。结果表明,激光剪切散斑干涉技术对直径大于10 mm的蜂窝芯塌陷缺陷和胶膜缺失缺陷检测效果较好,对直径小于20 mm的胶膜夹杂缺陷检测效果较差。相同蒙皮蜂窝夹层结构件中蜂窝芯类缺陷的归一化离面位移是胶膜类缺陷的2~5倍。研究结果可为蜂窝夹层结构件不同类型缺陷的检测和分辨提供技术支撑。