矩阵传递法在超重车道路评定中的应用分析

以上海宝钢集团建筑维修公司厂区一超重车路段为例,运用层状弹性介质的传递矩阵法对该超重车道路路层结构的弯沉和容许弯拉应力强度进行力学分析,并结合现行规范对其进行了评定.计算结果表明,传递矩阵法的结果与现场检测和有限元分析的结论一致,传递矩阵法可用于路层结构的评定.

用矩阵传递法分析水平钻柱的稳定性

在水平钻柱稳定性的研究中,一般把水平钻柱看作均质等直杆,但实际上钻柱是由钻杆连接而成,存在直径较钻杆本体部分大的钻杆接头。鉴于此,利用矩阵传递法对水平钻柱的稳定性进行分析研究,研究中考虑了钻杆接头的影响,把每根钻杆视作一个单元,求出其单元矩阵,由于井壁在钻杆接头处给水平钻柱一弹性支承,因此应求出相应的弹性支承传递矩阵,然后通过各单元传递矩阵及弹性支承传递矩阵相乘,获得水平钻柱两端的状态向量关系,再代入两端约束条件,即可求得水平钻柱临界钻压。这种方法既适用由单一钻杆组成的水平钻柱,也适用于不同杆径、杆材组成的水平钻柱。

用矩阵传递法计算地基沉降

对固体力学中计算矩形厚板的矩阵传递法进行推广，并运用于地基中的沉降和应力计算，取得了相当好的计算结果．该方法与目前各设计部门广泛采用的分层总和法相比，使用过程更加简便，计算结果更精确．特别适用于处理诸如机场跑道。

环状可展机构构型设计的D-H矩阵传递法

环状可展机构具有收缩比大,质量轻等优点,在航天领域具有巨大的应用潜力。由于环状可展机构在结构上存在虚约束,其几何参数应满足协调条件,故其构型设计是十分复杂的问题,目前成为机构学领域一个研究热点。文章基于D-H矩阵传递法,建立了具有多个对称面的环状可展机构构型约束方程,得出了环状可展机构构型设计公式,研究了构件截面角、铰链扭角与展开角间的制限关系,给出了四杆、六杆和十二杆机构的参数关系曲线。研究工作对于进一步开展环状可展机构的尺寸优化设计奠定了基础。

变截面高层框筒结构的矩阵传递法

以连续化数学模型和能量变分原理导出的变截面高层框筒结构的微分方程组为基础;根据变截面框筒结构的截面沿高度为阶形变化的特点,以每个相同截面的层作为一个计算单元,每个单元由微分方程组导出其单元矩阵、截面矩阵和传递矩阵。进而采用传递矩阵法进行分析。此法概念清楚,计算简单。并以算例说明其应用。

高层建筑结构分析的矩阵传递法

矩阵传递法具有计算量小，精度高．能在微机上求解复杂结构的优点．本文采用矩阵传递法求解高层建筑结构的内力和变位问题，由微分方程的解析解导出传递矩阵．并编制了相应的计算机程序．

变张力传递矩阵法在海洋立管模态分析中的应用

矩阵传递法是解决梁结构弯曲振动的有效方法。基于经典传递矩阵法,将海洋立管离散成一系列集中质量和弹性梁单元,可建立一种快速计算海洋立管模态参数(固有频率及模态振型)的方法。通过计算发现,当总传递矩阵行列式值为0时,迭代频率即为立管的固有频率,基于此可求立管的模态振型。适当增加立管的离散单元数可使其固有频率值满足精度的要求。对立管轴向变张力和恒张力这两种情况下的模态进行了比较,发现由表观重力和管内外压差引起的轴向变张力对海洋立管的模态响应有一定的影响,立管的模态位移幅值比恒张力情况下的偏低一些。

基于传递矩阵法车用抗性消声器结构优化设计

专用汽车的发动机功率大、排气流量大、排气温度高等特点,因此,抗性消声器成为降低排气噪声的重要装置,采用传递矩阵分析法对抗性消声器性能进行频域分析。针对多腔体、具有并联结构的复杂抗性消声器各参数对传递损失的影响,使用传递矩阵分析法对其结构进行优化设计。利用声学运动方程、连续性方程及四子参数法推导其传递矩阵,获得传递损失曲线。为提高消声器的效率,应用Matlab将基本消声单元进行模块化设计,搭建消声器实验台,对比实验分析和理论计算消声器的传递损失。结果可知:使用传递矩阵分析法所建模型能达到较高的预测精度;中间腔容积的变化对消声器消声性能有较大影响;通过调节隔板位置获得消声器内部各腔最佳容积,此时的消声量达到11d B,满足实际要求。

高陡边坡段桥梁大直径桩基变形内力传递矩阵解

为分析高陡坡段桥梁大直径桩基在土体侧移作用下的受力变形特性,根据桩身所受水平荷载的差异,将桩基划分为自由段、被动段和主动段;引入桩身竖向摩阻抗力矩,基于三参数地基抗力模型和TIMOSHENKO梁理论,建立考虑桩身竖向摩阻与剪切变形影响的桩身侧向响应分析模型,应用矩阵传递法结合Laplace正逆变换推导桩身内力和变形的半解析解。通过现场试验结果和文献数值解结果的对比分析,验证本文计算方法的合理性,并结合工程实例分析桩身被动段竖向摩阻、剪切变形对桩身内力与变形的影响。研究结果表明:对于大直径桥梁桩基,桩身被动段竖向摩阻对桩身内力与变形的影响不可忽视;随着桩身被动段竖向摩阻增大,桩身的水平变形和弯矩减小,桩身最大弯矩逐步向浅层地基方向移动,桩身被动段在桩基受力变形中的荷载承载比提高;随着桩身直径增大,桩身剪切变形对于桩身弯矩的削减作用逐渐明显,荷载深层传递效应逐渐增强。

阶梯杆压弯问题的传递矩阵法

介绍阶梯杆压弯问题的传递矩阵法．将阶梯杆分成单元，对单元进行受力分析和变形分析，得出反映这一物理现象的常系数线性微分方程．利用该方程的初参数解，构成传递阵．传递矩阵法，采用矩阵形式来表达，使求解过程大为简化，亦适合上机计算．

纵横向受荷基桩变形内力的矩阵传递解

针对地基的土体屈服性状,将桩侧土体分为弹性变形区域与塑性变形区域两种情况。假定地基反力系数为3参数的一般形式,同时考虑桩身P??效应并计入桩身自重、桩侧摩阻力的影响,根据地基反力法分别建立桩身弹性段和塑性段挠曲线微分方程。在解微分方程的过程中,采用矩阵传递法结合Laplace正逆变换的方法解得桩顶作用轴向力、水平力、弯矩时桩身内力和变形的矩阵传递解,并用Fortran语言编制了相应计算程序。最后将试验数据对上述方法进行验证,结果表明计算值与模型试验的实测值吻合很好,采用文中3参数地基反力法反算所得的地基参数离散性很小,研究结果具有较高的应用价值。

成层地基土中水平受荷桩桩身响应的矩阵传递解

目前关于成层地基土体中水平受荷桩内力与变形的研究相对较少。将成层地基土体假设为均质弹性介质,将桩视为竖向放置的弹性地基梁,同时将桩-土之间的相互作用关系假设为一般形式的三参数地基反力模型,建立桩身响应的微分方程,并采用Laplace变换解得任意土层深度处桩身响应的矩阵传递系数进而得到成层地基土中水平荷载作用下桩身位移、转角、弯矩和剪力的矩阵传递解。相比传统的有限差分法与幂级数法,矩阵传递法求解成层地基土中的水平受荷桩时更加便捷。通过算例对比,验证了矩阵传递法解的正确性。最后进行了桩身响应的参数影响分析,结果表明:桩顶边界条件对桩身变形与内力沿桩身的分布规律影响显著;同时,地基反力模型中的参数0z和n对桩身最大水平位移、最大弯矩的影响较为明显。

基于承台消弯作用的新型桩板墙结构

铁路工程中桩板墙结构变形控制标准严格,在土质地基条件下桩结构设计尺寸较大,成本普遍偏高。针对传统桩板墙受力变形特点,提出一种基于承台消弯作用的新型桩板墙结构,并采用矩阵传递法分析其力学性能及经济效益。结果表明:新型桩板墙结构在桩身锚固点引入承台,利用填土自重大幅度降低锚固段弯矩,可有效减小桩顶水平位移;结构尺寸相同时,与传统桩板墙结构相比,新型结构锚固段最大弯矩降低67%,桩顶水平位移减小61%,桩身所受最大土反力减小57%;土质地基条件下,新型结构最大填高由传统结构的12 m提升至16 m,承台设计长度宜为0.46~0.48倍填高;新型桩板墙结构综合工程造价仅为传统结构的50%,经济效益显著;新型结构锚固桩桩井可由人工挖孔优化为机械成孔,在提高施工效率的同时可降低安全风险。

边载作用下桥梁基桩-立柱的位移特征与受力分析

为了揭示单侧边载对既有工程桩的不利影响,结合张家港某高速公路枢纽高架桥基桩-立柱偏移事故的工程实例,分析了路基边载作用下软土地基桥梁桩柱的位移特征和受力机制;根据桥梁桩柱沿竖向受力模式的不同,将边载作用下桥梁桩柱划分为自由段、被动受荷段和主动作用段;在此基础上,考虑到地基塑性屈服和上部结构约束边界的影响,基于三参数地基模型,建立了桥梁基桩-立柱受力响应的微分控制方程,并通过矩阵传递法给出了半解析解答。通过对工程实例中2排桩柱水平位移和受力弯矩的验算,验证了计算方法的适用性,并通过算例分析了桩身离散单元长度、被动段深度对计算结果的影响规律,结果可为单侧边载作用下被动桩受力响应的计算分析提供参考。

舰用主动柔性耦合隔振系统建模研究

针对目前复杂柔性隔振系统建模方法的局限性,提出了一种将阻抗/导纳方法和矩阵传递法相结合的、适用于实际工程控制应用的新方法,建立了包括被隔离设备、多个电磁式主被动一体隔振器和柔性基础在内的复杂柔性耦合系统的数学模型,并通过有限元方法对建模方法进行了验证,结果证明了该方法的正确性。

水平状态下钻柱的屈曲分析

在现有的水平状态下钻柱屈曲研究中,一般把钻柱看作均匀的等直径杆,认为钻柱在其自重的作用下,紧贴下井壁,因而通常把水平状态下的钻柱简化为在整个长度上受到井壁均匀支承的轴向受压的简支梁。而实际上处于水平状态的钻柱是由一些钻杆连接而成,每根钻杆都有两个接头。由于钻杆接头的直径较钻杆本体部分直径要大,并且为了抗磨,在钻杆接头附近装有抗磨衬节,因此只有在钻杆接头这一段才会和井壁接触,受到井壁支承,而钻杆本体并不受井壁支承。因此文中将整个水平钻柱看作是一个两端简支轴向受压的连续梁,而将钻杆接头这一段简化为连续梁的中间支座。在此基础上利用矩阵传递法对处于水平状态钻柱的屈曲进行了分析研究,推导出了水平状态下钻柱稳定计算的特征方程,求出了水平钻柱的临界压力。计算表明,在水平状态下构成钻柱的钻杆的长度对钻柱的屈曲载荷有很大影响。

基于改进Pasternak地基模型的桩柱式桥墩受力变形分析

倾斜荷载下成层地基中桩柱式桥墩受力变形分析极为复杂。考虑土体塑性屈服特性,提出改进的Pasternak地基模型,结合Timoshenko梁理论,综合考虑桩身剪切变形、“P–Δ效应”、桩身轴力分布等影响,分别建立桩柱式桥墩自由段、弹性段、塑性段水平位移控制微分方程,继而引入Laplace正逆变换和矩阵传递法,获得倾斜荷载下成层地基中桩柱式桥墩位移与内力的半解析解。并探讨分析桩、土剪切刚度及地基成层性等因素的影响,结果表明:不同长径比下,增大桩身剪切刚度会增大桩身水平位移,但会减小桩身最大弯矩,且桩身剪切刚度的影响在长径比等于5左右达到最大;而土体剪切刚度对桩身水平位移与最大弯矩均有明显减弱作用,与“P–Δ效应”的影响相反;成层地基中,近地表土层强度对桩身水平位移和弯矩影响最大,增大上部土层强度会显著减小桩身水平位移和弯矩。

挡土墙在分层荷载作用下的墙身位移

文章介绍变截面挡土墙在静力分析时的矩阵传递法,对土力学中计算挡土墙位移的矩阵传递法进行推广。该法通过建立各段的场矩阵,利用两端的边界条件,实现了对挡土墙各截面的内力和墙体位移量。实例证明了该方法具有精度高,简便易行的优点,适用于工程技术人员在微机上的应用。

堆载作用下考虑土拱效应的被动桩变形内力半解析解

为分析桩侧堆载作用下被动桩受力特性,首先在布辛奈斯克(Boussinesq)改进解的基础上推导出堆载作用下地基土体的水平附加应力计算公式,进而得到被动桩基被动侧土压力计算表达式。在此基础之上,从土体的运动和应力传递方式入手,对考虑被动侧成拱的Ito局部塑性变形理论进行改进,从而解得被动桩桩身被动荷载分布。最后,根据考虑轴向荷载P效应影响的三参数非线性弹性地基梁模型建立被动桩桩身弹性段与塑性段的微分方程组,求解过程中应用矩阵传递法结合Laplace正逆变换解得被动桩变形与内力的半解析解,并用试验数据对半解析解进行验证。结果表明,理论解与试验数据吻合较好。

水平受荷桩桩身响应的线性方程解及应用分析

根据Winkler地基梁理论,将地基系数沿着深度方向的任意函数以积分中值定理为原则进行微段常数化,引入四阶微分方程的张氏解析解,通过结点内力与位移连续的条件对全桩全结点构建线性方程组,避免矩阵多次传递即可一次性解得所有结点的内力与位移,相比幂级数法与有限元法更加简单,将此过程用matlab编制程序进行实现,通过两个算例验证了线性方程解法在单层地基与多层地基情况下水平受荷桩桩身响应计算的正确性。最后分别在算例基础上更改多组参数,表明在桩顶水平荷载的作用下,桩身弯矩最大值、弯矩零点值与位移零点值出现的位置分别受桩顶附近土层抗力、桩中部土层的抗力与整个桩周土层抗力大小控制,且对于同一种情况下的桩身水平响应而言,其弯矩零点所出现的位置将比位移零点所出现的位置滞后(2~3)d。