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。

TBM掌子面力学模型与滚刀破岩力推力预测

以掌子面岩体破坏前状态建立了滚刀推力作用的双集中力模型,采用弹性半空间理论的Boussinesq解答和叠加原理,给出了双滚刀协同作用下岩体应力分布的解析解。根据应力分布的特点和TBM破岩要求,提出了TBM破岩的必要条件;采用单轴强度理论和多轴强度理论,分别给出了滚刀破岩推力的预测公式。工程实例表明,采用本文提出的基于多轴强度理论的预测公式计算出的滚刀破岩推力与TBM工作时实际使用的推力非常吻合。

频率域航空电磁法一维正演与探测深度

计算了偶极一偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应，阐明了大地电导率、磁化系数，以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响，计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件．分析了三层模型的相对异常响应，给出了基于层状模型确定探测深度的方法．在水平共面方式下，收发距8m，飞行高度30m时，在3～4ppm噪声水平条件下，100Ωm大地探测深度为120m．

同震变形分析中不同地球结构模型差异性研究

顾及地球结构的非均匀性、分层和球体特性,定量研究了球体分层模型、球体均匀模型、半空间均匀模型分别作用于地震断层(走滑断层,逆冲断层)产生的地表同震变形的差异。计算结果显示,相对实际地球模型,利用半空间均匀位错模型计算的同震变形差异很大,大大超出现有高精度测量技术的精度。如果利用实测资料(例如GPS,VIBL,InSAR等高精度测量数据)进行反演研究,必须根据实际地壳构造情况考虑地壳分层结构的影响。

层状地基中隧道开挖对临近既有隧道的影响分析

首次采用弹性层状半空间地基模型,建立了多层地基中隧道开挖对临近既有隧道影响的连续弹性分析方法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中求解此类工程问题的状况。首先,采用Laplace积分变换得到了直角坐标系下单层地基应力和位移的初始函数,在此基础上,运用矩阵递推技术,给出了竖向荷载作用下层状地基中应力和位移的解析表达式并将其作为分析该问题的基本解。然后,采用弹性层状半空间地基模型将既有隧道视为Euler-Bernoulli梁,地基土体连续位移采用弹性层状半空间体系的基本解进行计算,并引入临近隧道开挖引起的土体自由位移场影响建立该问题的连续弹性求解方程,从而可以求得隧道纵向位移和内力。最后,结合离心模型试验和有限元数值模拟算例进行分析,验证了本文方法的有效性。此外,为考察地基土成层性对既有隧道性状的影响,还对几种典型层状地基中的隧道进行了参数分析。成果可为合理制定地下工程施工对临近既有隧道的保护措施提供一定的依据。

竖向振动复合集总参数模型实验结果与理论结果的对比

根据基础振动弹性半空间理论,推演明置基础竖向振动复合集总参数模型。通过采用不同尺寸的块体模型基础,在明置和埋置情况下施加初速度,使基础发生自由振动,将实验结果与采用基础竖向振动复合集总参数模型的计算结果进行比较。研究结果表明:实验结果与计算结果相吻合。利用该模型可以计算均质半空间上块体基础在竖向扰力作用下任意频率、任意形状(不包括环型)的明置和埋置基础的动力响应。

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明:位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。

鼠成骨细胞力学特性的理论与实验

利用微管吸吮技术对乳鼠颅盖骨成骨细胞进行了吸吮实验，测量了吸入长度随负压的变化关系；详细推导了基于微管吸吮技术的均质线弹性半无限体模型，给出吸入长度与负压的理论关系；测量了成骨细胞的杨氏模量，并研究了秋水仙素对成骨细胞弹性性质的影响，发现经秋水仙素处理后的成骨细胞的杨氏模量较正常组成骨细胞高。本研究工作为进一步研究成骨细胞的离体及在体的主动变形机制提供了基础数据。

不同模型下地震位错理论的对比及其应用进展综述

对半空间和球位错理论在理论和应用研究方面的进展进行了综合评述,讨论了地震位错理论在海啸方面的相关研究进展和位错理论与粒子群算法结合在断层反演方面的研究进展,对比分析了不同位错模型的优缺点,总结了位错模型在应用中的影响因素.本文认为不同位错理论的应用受地球分层的影响最大,其次是重力、曲率的影响,而受地形、震源深度及断层倾角等因素的影响则较小,在实际应用中应予以综合考虑.

被动状态下地埋管线的地基模量

地下工程基坑、隧道开挖产生的自由土体位移场会引起周边地埋管线(如市政给排水管线、煤气管道等)产生附加变形并受力。基于Winkler地基模型的位移控制分析方法,将自由土体位移作为外部荷载即被动位移施加于管线上,管线与土体的相互作用采用Winkler地基弹簧模拟,弹簧常数一般根据Vesic公式得到。在基于弹性理论的推导中,Vesic公式的前提条件是弹性地基梁置于弹性半空间地表,竖向集中力或弯矩(主动荷载)置于梁的中心位置,这与地埋管线的一定埋深以及位移的施加情况是不一样的。为考虑上述2种因素对Winkler地基模量的影响,进行相应的理论探讨,提出考虑埋深影响的位移作用下地基模量的理论公式,并基于该地基模量进行隧道开挖对邻近地埋管线影响的位移控制理论分析。通过与弹性理论法、离心机试验以及实际工程观测结果的对比,验证该方法的合理性和正确性。

基于室内空间特征的室内地图表达

当前室内地图的研究主要侧重于定位、导航等位置服务,却很少关注其自身的建模和表达。而室内地图是室内位置服务的信息载体和计算基础,其建模与表达会在很大程度上影响地图信息的传输。目前的室内地图大多从建筑设计的角度出发,仅表示出建筑要素,其传达出的信息相对于复杂的室内空间是十分有限的,并且由于其缺乏空间认知的支持以及适当的地图要素表达方式,会给用图者带来困难和误解。本文从空间认知的角度,以人们对空间定位、边界的首要需求出发,将室内环境中的空间分为封闭空间、半封闭空间以及开放空间,并特别关注空间边界的半高情形。据此进行室内要素的建模选择与表达,使室内地图更符合我们人类的空间认知,并且可以满足室内地图的导航、应用等需求。

机械加工MBD毛坯模型的特征识别设计方法

为了解决基于模型的定义(MBD)环境下机械加工毛坯辅助设计问题,采用特征识别技术辅助创建三维毛坯模型.首先分析了机械加工工艺设计环节MBD毛坯模型的组成要素与模型要求,并建立零件模型的属性面邻接图;根据零件模型上加工特征的特点划分简单特征、体积特征和表面特征;通过属性面邻接子图的模式从特征集合中识别出简单特征与体积特征,并利用补特征法与半空间法抑制这2种特征;最后,根据工艺员输入的表面加工余量创建抑制表面特征的实体.在整个毛坯设计推理过程中研究了三维制造标注的维护方法,最终达到辅助工艺员快速设计MBD毛坯模型的目的.

半空间地基中虚土桩模型的精度分析及应用

对虚土桩模型求解半空间地基上刚性圆板垂直振动特性的精度及应用进行研究.首先将刚性圆板正下方直到基岩的圆柱形土体看作虚土桩,通过求解桩土耦合振动,得到了简谐荷载作用时刚性圆板下均质滞回材料阻尼土体振动位移解,进一步利用该解,根据桩土接触面的边界条件来考虑桩土耦合作用,求解虚土桩的动力平衡方程,进而得到了桩土体系的定解.然后将虚土桩模型得到的刚性圆板的动力特性与现有精确解进行对比分析,结果表明本文解与现有精确解较吻合,具有足够高的精度.最后讨论了主要参数对虚土桩顶复刚度的影响.

复合载体夯扩桩最优桩距的研究

复合载体夯扩桩的最优桩距的确定对于提高复合载体夯扩桩的技术经济效益有着十分重要的作用。通过半桩模型试验确定了在不同桩距情况下夯扩的相互影响 ,从而把夯扩扰动影响控制在合理范围内 ,并确定最优桩距。同时 ,通过现场取样和室内试验确定了夯扩对夯扩体以下地基的竖向影响范围 ,并用计算下卧层土体的承载力来确定复合载体夯扩桩的最优桩距 ,两种方法得到的最优桩距均接近于 4倍桩径。

半空间分割法的数学模型及算法研究

本文在建立半空间分割法数学模型的基础上，通过实例研究其算法。

弹性地基沉降的近似统一计算模式探讨

本文从压力分布角的概念出发,假定地基上压力的近似分布,提出适用于几种弹性地基的近似统一计算模式。这一基本概念既适用于平面问题,也适用于空间问题。当改变压缩层厚度时,可计算有限厚度弹性地基上的结构。当弹性层为无限厚时,则可得到弹性半平面和半空间模式。当分布角为直角和弹性层有限厚时,则得文克勒模式。文中讨论了国内对有限厚弹性地基算出的沉降系数,并指出空间问题有限厚弹性层法的沉降系数仅比弹性半空间理论法的沉降系数小一常数值,因而两种模式地基上的梁或板的反压力、剪力和弯矩均相同而沉降则不同。最后讨论了本文方法在公路路面混凝土板计算中的应用。

利用Rayleigh波反演浅土层的剪切波速度结构

根据均匀半空间Rayleigh波相速度与介质剪切波速度之间的关系，对某一频率面波的影响深度内各层介质进行"均匀"化，使其等效于均匀半空间．并利用模型进行正演，以确定在这种均匀化的前提下，面波勘探深度与波长的关系．应用相匹配滤波技术从实测面波信号中分离出基阶Rayleigh波信号，对它进行多重滤波和叠加处理，精确地计算出5．0-30．0Hz之间的基阶面波相、群速度频散．使用"均匀"化的方法，从相速度频散曲线中获得反演的初始模型，利用群速度频散反演得到35m以上各土层的剪切波速度结构．结果表明。

任意形状基础滑移振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算明置基础滑移振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状的明置块体基础在水平谐和扰力作用下的动力响应进行计算,并将振幅计算结果与采用弹性半空间理论所得到的滑移振动刚度和阻尼系数公式(由大量试验、数值计算所证实)的振幅计算结果进行比较,结果表明:两者结果非常吻合,基础沿x和y方向滑移时,振幅误差分别为9.2%和0.8%。利用该模型可以容易地计算在水平扰力作用下任意频率、任意泊松比和任意形状(不包括环型)的均质半空间上块体基础的动力响应。

断层位错引起的地表重力变化特征研究

基于均匀、各向同性、无限弹性半空间中有限矩形断层位错引起的地表重力变化的理论,研究了单一断层和两条断层组合错动引起的地表重力变化图像的特征。得到:1)在1条断层错动引起的地表重力变化中,地表高程变化对其影响最大,密度变化和水平位移变化的影响相对较小;断层埋深、倾角、错动量的大小和错动方式均对地表重力变化图像的影响较大;2)对两条断层组合情形,断层同一深度分布时,地表重力变化与断层之间的相对位置密切相关;断层不同深度分布时,地表重力变化主要受浅部断层的影响,但深部断层错动也可能对地表重力变化产生较大的影响。

半空间模型的积-微分方程的非负解

本文研究了半空间模型的积-微分方程的可解性问题,运用L_P(1≤p<∞)空间上的线性算子理论,解决了这类方程本征值在复平面的分布情况,并得出了方程非负解的存在性和唯一性。