独塔对称自锚式悬索桥简化解析解研究

自锚式悬索桥在初步设计阶段,需频繁修改设计和变更计算参数,工作量大,迫切需要一种快速求解的方法,使设计人员迅速了解桥梁受力状态及其随参数变化的情况。为此,根据独塔对称自锚式悬索桥的受力特点,基于最小势能原理,提出一种求解内力和变形的简化解析方法。将自锚式悬索桥分离为加劲梁体系和主缆体系,分别计算恒载和活载作用下的吊索力。根据加劲梁梁端与主缆锚固点在顺桥向变形协调条件,求出活载作用下主缆水平分力,由此推导出独塔对称自锚式悬索桥内力和变形的简化解析解。并以主跨(150+150) m九乔路自锚式悬索桥为算例,分别采用本文方法和有限元法进行对比计算分析。研究结果表明:2种方法的计算结果吻合较好,且分布规律基本一致,竖向挠度和索力的计算值2种方法相差在15%以内。本文提出的简化方法可为独塔对称自锚式悬索桥的初步设计及其优化提供参考。

环空中钻井液层流流动的简化解析解

以牛顿流体运动的N～S方程式为基础,在合理的假设和定解条件下,推导出同心环空中钻井液轴向层流的运动规律,相应地给出了同心及偏心环空中流量和压降公式的简化运算过程及简化解析式,为钻井工程中轴向环空层流流动的实用计算提供了依据。

隧道开挖作用下桩基水平位移简化解析解

为研究隧道开挖卸荷下桩基的水平位移响应,把桩基简化为置于Winkler地基上的具有等效抗弯刚度的Euler-Bernoulli连续梁,提出一种计算既有桩基在邻近隧道开挖卸荷下的水平变形响应理论计算方法。采用Loganathan理论计算隧道开挖引起既有桩基位置处的自由土体水平位移;将桩基位置处的自由土体水平位移施加于既有桩基之上,基于桩基与地层土体的位移耦合条件建立桩基水平位移平衡方程;通过求解得到隧道近距离开挖引起桩基水平位移解析解。将理论计算结果与文献中的边界元模拟结果、有限元模拟结果和现场监测结果进行对比,验证了所提方法的正确性。最后,对隧道开挖引起桩基水平位移响应进行参数分析,提出计算隧道开挖引起桩基最大水平位移的参数预测公式。研究结果表明:桩基最大水平位移受隧道埋深、开挖尺寸、隧道与桩基间距影响较为显著,与隧道埋深近似呈线性增长关系,受桩径变化影响较小。

横流开式冷却塔的分段积分解法(上)

提出横流开式冷却塔基本微分方程的分段积分数值解法与简化数解法,并与其他求解方法进行比较。结果表明:简化数解法具有较好的精度与较快的计算速度,是一种较好的实用近似计算方法。

碎石桩复合地基中超孔压长消的简化解析解研究

将碎石桩复合地基的实际变形简化成等应变情况,针对单面透水边界条件,将作为力源项的动孔压增长率表达成为深度z与时间t的函数,给出了等应变条件下碎石桩复合地基中超孔隙水压力长消的简化解析解;结合几种实用的动孔压增长计算模型,给出了简化解析解的具体表达式。

基于TLE和SDP4模型的GPS+北斗混合系统DOP值模拟

以卫星两行轨道根数(TLE)和简化常规/深空扰动的近似解析解(SGP4/SDP4)模型预报卫星的空间位置,并以南京地区某地面站为例,分析了单北斗、单全球定位系统(GPS)和GPS+北斗3种卫星定位系统下南京地区的精度衰减因子(DOP)在2013-05-16—2013-05-23 1周时间的变化特点,以指导制定地面全球导航卫星系统(GNSS)观测方案。该分析可增强对GPS和北斗系统定位精度了解。

考虑接触热阻的钢壳沉管隧道结构火灾温度场研究

钢壳沉管隧道在火灾高温下易出现强度退化、结构承载性能下降甚至失稳破坏等情况,因此有必要开展火灾高温下钢壳沉管隧道结构温度场分布规律等基础研究。以国家重大工程“深中通道海底沉管隧道工程”为依托开展了系统研究。首先推导了火灾高温下钢壳混凝土结构瞬态温度场求解简化解析公式,然后在管节结构局部全尺寸火灾试验的基础上,拟合了工程尺度下钢壳-混凝土界面接触热阻值,并通过建立具有等效薄层结构的数值模型验证了理论求解的正确性,最后基于解析方法进行了温度场的计算与分析。综合3种方法分析得出以下结论:①基于理论解析公式对火灾试验结果的拟合,分析得到钢壳-混凝土界面接触热阻近似值为0.01 m^(2)·K·W^(-1);通过具有等效薄层结构的数值模拟结果与理论解析解的拟合分析,得到等效薄层结构的密度、比热容和导热系数分别为1.29 kg·m^(-3)、1005 J·(kg·K)^(-1)和0.1 W·(m·K)^(-1)。②通过理论解析方法,对火灾温度场进行了分析,分析结论与数值模拟、模型试验结果基本一致;火灾高温对钢壳-混凝土结构的影响深度主要在400 mm左右,400 mm以后结构温度增加不大。③由于钢壳和混凝土2种材料的导热性能不同,以及两者之间的界面接触热阻效应,致使钢壳与混凝土交界面处在火灾曲线的不同阶段出现温度突减和突增现象,并且整个管壁结构温度场在升温、恒温阶段及降温阶段前期出现“外高内低”现象,在降温阶段后期出现“外低内高”现象。提出的温度场分布规律为依托工程设计提供了依据;提出的界面接触热阻值确定及其等效模拟方法,可为类似工程计算分析提供参考借鉴。

粒子群优化算法确定非线性流含水层参数

针对在含水层中存在非线性流情况下,分析非稳定井流试验数据及确定含水层参数的方法较少的问题,该文首先在已有非稳定井流问题解析解的基础上,进行了进一步的推导和简化,得到了能够方便应用的数值表达式;然后又根据最小二乘原理,构造了用于分析含水层中存在非线性流时的抽水试验数据、确定了含水层参数与非线性渗流参数的目标函数,并编写了用于求解该问题的粒子群优化算法专门程序;最后,通过数字算例验证了方法的可行性和可靠性。