基于多尺度SPI的广西干湿特征与未来趋势

针对多年来广西旱涝并存、灾害频繁的现象,基于高时空分辨率的APHRODITE和TRMM 3B42V7逐日降雨数据,采用标准化降水指数(SPI)和R/S方法分析了1951—2015年广西地区年、季、月多个时间尺度下,气象干湿演变的频率、影响范围、强度及未来趋势的综合特征。结果表明:(1)月尺度能更好地反映广西干湿的频繁交替现象,而年、季尺度能更好地反映广西干湿转化的周期性特征。(2)广西不同时间尺度干湿的频率、影响范围、强度特征差异显著;其中4月、8月干湿最为严重,其干湿频率大于40%、区域性及以上范围干湿事件年数超过27a,中度及以上强度的干湿事件年数超过40a。(3)未来一段时期,广西春季、秋季、4月、8月和10月湿润总体呈减弱趋势,干旱总体呈增强趋势;其他季节、月份广西干湿演变的强弱趋势不显著。综上,月尺度在反映广西短期干湿事件及其转化规律方面比年、季尺度有更好的指示作用,进一步明晰月、乃至更精细时间尺度下广西旱涝演变特征,将为提高区域旱涝预警能力、制定减灾应对策略、调控灾损风险方面奠定科学基础。

热-力耦合作用下能量桩单桩分析方法及工作特性研究

能量桩在正常服役过程受热-力耦合作用,其荷载传递特征将发生改变,但现有能量桩承载特性的理论方法尚不够完善.为研究热-力耦合作用下能量桩单桩承载特性,考虑温度对荷载传递函数的影响,提出基于荷载传递法和能量平衡原理的热-力耦合作用下能量桩单桩分析方法,通过迭代求解得到任意荷载-温度组合作用下桩身内力和位移,将计算结果与试验结果进行对比,结果较吻合.研究结果表明:温度作用会影响桩身轴力和桩侧摩阻力变化规律.对不同桩顶荷载水平下的桩顶沉降值进行分析,在荷载-升温/降温工况下,当桩顶荷载水平较低时(≤25%Pu,Pu为极限荷载),温度变化对桩顶沉降幅度影响显著,桩顶沉降幅度可达到55%(25%Pu);尤其荷载-降温工况下,当桩顶荷载水平超过75%Pu时,桩顶沉降量临近极限值,此时需特别注意桩基承载性能.

软土地基基坑开挖对临近桩变形影响的时效分析

为解决软土地基基坑开挖条件下,邻近桩基水平位移随时间逐渐发展的问题,结合两阶段分析方法,第一阶段引入三维分数阶Merchant黏弹性模型来描述软土的蠕变特性,采用对应性原理和Laplace积分变换方法,求得附加应力的Mindlin时域解;第二阶段将桩基看作Pasternak地基上的Timoshenko梁,将所得附加应力加载在桩基上,建立桩基的变形微分方程,利用有限差分法对方程进行求解,得到考虑桩基剪切效应及桩土剪切层厚度的桩基水平位移时域解.通过与已有文献中的算例进行对比,验证了该方法的正确性.最后,对三维分数阶Merchant黏弹性模型参数(剪切模量、体积模量、黏滞系数、分数阶)进行了影响因素分析.结果表明,所得方法能够较好地反映基坑开挖引起邻近桩基水平位移随时间的发展规律.

待建的巽他海峡大桥

研究目的:爪哇岛与苏门答腊岛之间的巽他海峡主要靠渡船运输,因此建设一座巽他海峡大桥将促进这两个岛(尤其是万丹省和楠榜省的周围区域)的经济发展,它也是印度尼西亚经济建设总体规划中确定的最大基础设施项目,备受印度尼西亚国内外的关注。成为了论证该桥建设的可行性,提出了三条桥梁路线方案,通过海洋测深学研究和海底剖面的绘制,选择了最佳桥位路线;在最佳路线中,设计了单层和双层两种桥面方案,通过两种软件的有限元分析和模型风洞试验,确定桥面方案。研究结论:通过研究与分析得出:(1)巽他海峡大桥的概念设计选择了从安亚到巴果亥尼的总长29.5 km的路线。(2)巽他海峡大桥包括两座超长跨桥,跨径分别为2 016 m和1224 m。(3)两座超长跨桥的基础都采用强度60 MPa的预制混凝土沉箱。(4)根据横剖面模型风洞试验结果,两座超长跨桥选择了双层桥面。(5)在未来的可行性研究及将来的详细设计中,巽他海峡大桥的气动性能仍会成为研究的一个关键目标。

岩溶地区新型灌注桩承载机理试验及模拟研究

基于布袋桩成桩试验与4组室内静载荷试验,结合7组数值模型,对布袋桩的成桩可行性与桩身荷载的传递特性及其承载机理进行研究.结果表明:1)布袋桩在解决岩溶地区成桩时浆液渗漏问题的同时,具有成桩质量良好、成桩形状可预测的特征.在等桩径、等加载条件下,布袋桩的极限承载力为传统桩的1.15倍以上,桩顶沉降远小于传统桩;2)布袋桩承载时,各段桩体从上至下依次发挥作用,交替承载.枝状体的端承作用对承载力的增益大于布袋对侧摩阻力的削弱,此为布袋桩的承载特征;3)枝状体结构增强了桩-岩间的结合能力,其中,枝状体下部起主要承载作用,上部仅起结构作用;4)枝状体的非对称分布是承载的不利因素之一,对布袋桩的抗弯能力提出设计要求.试验及数值模拟结果展示了布袋桩的成桩过程,揭示了布袋桩独有的承载机理,验证了布袋桩承载性能的优越性,可为布袋桩在岩溶地区的应用提供思路和依据.

隔震桥实时混合试验的稳定性和精确性分析

为研究隔震桥梁实时混合试验的稳定性和精确性,以加有摩擦摆和粘滞阻尼器的隔震桥的试验室比例模型为研究对象,以粘滞阻尼器为试验子结构,安装摩擦摆的隔震桥为数值子结构,进行实时混合试验,通过考虑摩擦摆的强非线性,理论分析了振幅误差和时滞误差对试验系统稳定性和精确性的影响,最后通过试验验证理论分析结果。理论分析和试验结果都表明,对于加有粘滞阻尼器的隔震桥系统,基于α法的数值积分的实时混合试验系统满足稳定性和精确性要求。具体而言,作动器振幅误差不会影响系统稳定性,仅仅相当于增加或减小系统的阻尼;而作动器时滞小于0.012 s时,系统是稳定的。该研究对于足尺隔震桥的实时混合试验具有相当的指导意义。

黏弹性地基中楔形桩水平振动特性研究

为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小;整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大;随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小;虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。

考虑固结的新近吹填场地桩侧负摩阻力分布特性

为研究新近吹填场地中,因软土地基固结沉降引起的桩基侧摩阻力的分布特性,基于连续排水边界条件和理想弹塑性荷载传递模型,建立考虑土体固结效应的新近吹填场地桩基础变形分析理论模型。引入连续排水边界,求解双层地基的固结沉降,并采用理想弹塑性荷载传递法模拟桩侧位移-应力关系,求解桩侧摩阻力及桩顶沉降解析解。通过与试验数据进行对比,验证本文解的正确性,并讨论时间因子、双层地基厚度比、桩顶荷载和桩基受力对轴力以及侧摩阻力的影响。结果表明:随着时间的增加,负摩阻力增大,中性点下移;原位土层与新吹填土层厚度比增大,负摩阻力减小,中性点上移;随着桩顶荷载的增加,桩侧负摩阻力减小,中性点上移。

地震作用下非饱和土主动土压力极限分析半解析法

地震是诱发边坡失稳的主要因素之一,重力式挡土墙作为一种广泛采用的岩土支挡结构,有必要对其地震稳定性问题进行深入的研究。为有效评估地震作用下非饱和填土的主动土压力,基于极限分析上限原理和拟动力法,提出一种半解析水平片分法,计算具有非线性分布特征的非饱和土重力和地震惯性力所做外功率,并构建功能平衡方程,得到非饱和填土主动土压力显示半解析解。通过与解析解对比,验证该方法的合理性,并通过算例分析,揭示吸力效应的强化机制和非饱和填土主动土压力的地震响应规律。结果表明:忽略吸力效应会高估填土的主动土压力,吸力的强化作用不仅取决于填土类型,还与地震动特性密切相关;水平和竖向地震动对土压力有较大影响,土压力系数峰值随土剪切模量的增加略有增加并向负方向移动,随地震周期的增加略有增加并向正方向移动;填土倾角较大时,坡顶附加荷载的影响更加显著;对于倾角大于100°的填土,墙-土界面摩擦角较大时,土压力相对较高。

内焊钢筋-钢管混凝土界面粘结滑移性能

为了探究提高钢管混凝土组合结构钢管与混凝土界面粘结强度的措施,研究不同形式的内焊钢筋对两者界面粘结强度的影响,设置4种不同形式钢管内焊钢筋结构的钢管混凝土构件进行推出试验,对试验结果设置参数以比较不同内焊钢筋构造措施对两者界面粘结性能的影响,结合曲线与试验现象描述了滑移发生过程。应用ABAQUS软件进行有限元模拟,对比分析了不同内焊钢筋构造措施对粘结滑移性能的影响,并提出了钢管内焊钢筋构造粘结力的计算方法。结果表明:内焊钢筋的构造措施可以大幅度提升钢管混凝土界面的粘结强度;随着钢筋环数的增加,界面粘结强度逐渐增大。