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双参数层状地基中水平动荷载和扭转振动组合作用下受荷桩受力变形分析
1
作者 江杰 陈丽君 +2 位作者 柴文成 艾永林 欧孝夺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期961-972,共12页
为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型。利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已... 为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型。利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已有相关理论解、模型试验和有限元模拟结果进行对比验证。参数分析表明:(1)与Winkler模型计算结果相比,考虑土体剪切效应后,桩顶水平位移和桩身最大弯矩分别减小了11.8%和10.5%。(2)增大外荷载无量纲频率可减小桩身水平位移和弯矩,但同时会减小H(t)-T(t)耦合刚度。(3)在层状地基中,表层土对桩身内力位移的影响最大,且存在临界影响深度,表层硬土的临界影响厚度是表层软土临界影响厚度的3.5~6.5倍。(4)采用杆单元模型可减少单元划分数量和计算时间,有效提高计算效率。 展开更多
关键词 桩基 Pasternak模型 多向荷载 层状地基 有限杆单元法
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行星轮系力学超材料及其连续可调力学性能
2
作者 莫帅 陈科任 +1 位作者 唐旭 张伟 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3695-3706,共12页
针对高可靠性复杂工况需求的连续可调力学特性,分别研究基于双层行星轮系和拉式行星轮系的连续刚度可调及振动传递率可调的力学超材料;应用空间梁单元建立弯曲梁的变径向载荷下刚度连续可调理论力学模型及模态分析模型,研究基于行星轮... 针对高可靠性复杂工况需求的连续可调力学特性,分别研究基于双层行星轮系和拉式行星轮系的连续刚度可调及振动传递率可调的力学超材料;应用空间梁单元建立弯曲梁的变径向载荷下刚度连续可调理论力学模型及模态分析模型,研究基于行星轮系的超材料刚度连续可调理论及模态振型特点,为基于行星轮系连续刚度可调及振动传递率可调的力学超材料提供理论支撑;建立基于双层行星轮系和拉式行星轮系单胞及2×2胞的力学超材料有限元模型,分别计算分析压缩弹性模量、剪切模量和振动传递率与控制变量的作用关系。研究结果表明:基于双层行星轮系和拉式行星轮系力学超材料的压缩弹性模量和剪切模量分别具有9~15倍和1~2.5倍连续可调范围,其振动传递率亦可通过控制变量进行调控;理论计算和仿真分析结果一致性较好。 展开更多
关键词 力学超材料 行星轮系 连续可调性能 力学特性 振动传递率
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基于Pasternak地基模型的H(t)-T受荷桩受力变形分析
3
作者 江杰 陈丽君 +3 位作者 柴文成 艾永林 欧孝夺 龚健 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期60-69,共10页
水平动荷载H(t)与扭矩T联合作用下的桩基受力变形较为复杂.为了更加准确地分析H(t)-T联合受荷桩的内力与位移,基于Pasternak地基模型考虑桩侧土体剪切效应;引入H(t)-T耦合因子,揭示多向荷载对桩身响应的影响机理;继而利用虚功原理推导... 水平动荷载H(t)与扭矩T联合作用下的桩基受力变形较为复杂.为了更加准确地分析H(t)-T联合受荷桩的内力与位移,基于Pasternak地基模型考虑桩侧土体剪切效应;引入H(t)-T耦合因子,揭示多向荷载对桩身响应的影响机理;继而利用虚功原理推导桩身单元综合刚度矩阵;最后采用改进的有限杆单元法获得H(t)-T联合受荷桩内力与位移数值解;并与已有理论解和有限元模拟结果进行对比验证.参数分析表明:土体剪切效应可约束桩身水平位移,但对扭转变形影响较小;水平动荷载增强了桩身抗扭承载力,水平动荷载幅值从0.2Q_(u)增大到1.0Q_(u)时,桩顶扭转角减小了22.6%;增大动荷载无量纲频率会减小桩顶位移和桩身最大弯矩,外荷载动力效应随桩埋深增加而减弱;杆单元模型减少了单元划分数量和计算时间,可有效提高计算效率. 展开更多
关键词 Pasternak地基模型 联合受荷桩 有限单元法 水平动荷载 扭矩
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循环荷载下圆砾的宏观动力特性及其细观模拟
4
作者 马少坤 田发派 +3 位作者 黄海均 马敏 何本富 段智博 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期82-95,共14页
为探讨地铁循环荷载作用下地基圆砾的宏观动力特性演化规律及其内部细观结构的动力响应特征,利用DYNTTS大型三轴循环试验系统,开展一系列饱和不排水动三轴试验;同时,基于室内试验建立离散元(DEM)不排水动三轴模型,分析不同相对密度、围... 为探讨地铁循环荷载作用下地基圆砾的宏观动力特性演化规律及其内部细观结构的动力响应特征,利用DYNTTS大型三轴循环试验系统,开展一系列饱和不排水动三轴试验;同时,基于室内试验建立离散元(DEM)不排水动三轴模型,分析不同相对密度、围压及动应力幅值下圆砾的宏观动力特性演化特征及内部细观参量响应规律。结果表明:当围压较小(σ_(3)=100 kPa)且相对密度较低(D_(r)=0.3)时,圆砾的累积塑性应变过大(高于0.61%),列车运行存在严重的安全隐患;当围压较高(σ_(3)=200、300 kPa)时,累积塑性应变较小(低于0.14%),列车运行相对安全。相对密度和围压越大,试样的累积塑性应变越小,回弹模量越大,试样内部耗损的能量越低,故可考虑采用高压注浆等挤压措施提高土体相对密实度以减小地铁地基的沉降。循环加载过程中,配位数及各向异性均呈周期性变化,配位数的变化方向与循环荷载的变化方向相反,而各向异性的变化方向与循环荷载的变化方向相同。动应力幅值越大,配位数越小,各向异性越强;相对密度及围压越大,配位数越大,各向异性则越弱。强接触主要由轴向应力控制,其对承载力起着主要支撑作用。研究成果可为圆砾地基地铁线路的设计及安全运营提供参考。 展开更多
关键词 循环荷载 圆砾 动力特性 离散元
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跨管状垂直落水溶洞隧道施工变形分析及加固措施
5
作者 张江涛 柴正富 +2 位作者 蒲振华 江杰 甘雨 《公路工程》 2024年第5期8-16,33,共10页
岩溶区隧道施工会遇到溶洞的侵入,威胁施工安全。以实际工程为背景,采用数值模拟的方式研究垂直落水溶洞对隧道开挖及支护结构的影响,并提出隧道加固措施。研究结果表明,隧道开挖过程中,临近隧道的溶洞壁会存在向洞内坍塌的趋势,施工存... 岩溶区隧道施工会遇到溶洞的侵入,威胁施工安全。以实际工程为背景,采用数值模拟的方式研究垂直落水溶洞对隧道开挖及支护结构的影响,并提出隧道加固措施。研究结果表明,隧道开挖过程中,临近隧道的溶洞壁会存在向洞内坍塌的趋势,施工存在一定的坍塌风险;受围岩偏压的影响,初期支护出现了向溶洞内“挤入”的变形,增加了初期支护隧道纵向方向的压应力,隧道仰拱处出现弯折变形;二次支护结构变形量较小,但仍存在沿溶洞轮廓发生变形的情况。结合模拟计算结果,提出了仰拱底部设置钢筋混凝土板、衬砌结构优化、施加护拱的加固措施及优化排水的措施保障工程安全,通过现场监测验证了加固结果,该研究可为同类型工程提供参考。 展开更多
关键词 隧道工程 落水溶洞 稳定性 隧道变形 加固措施
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盾构掘进对浅基础建筑物的扰动及影响分区研究
6
作者 黄震 黄侦谦 +2 位作者 侯东祥 尤伟军 管世玉 《科技通报》 2024年第7期97-106,共10页
软土地层中地铁隧道盾构掘进对上方建筑物的扰动效应明显。本文以典型软土地层为背景,模拟不同空间位置盾构下穿浅基础建筑物的扰动效应,分析地表沉降变化规律,探究盾构下穿独立基础、筏板基础、箱型基础建筑物的内力及变形特征,并基于... 软土地层中地铁隧道盾构掘进对上方建筑物的扰动效应明显。本文以典型软土地层为背景,模拟不同空间位置盾构下穿浅基础建筑物的扰动效应,分析地表沉降变化规律,探究盾构下穿独立基础、筏板基础、箱型基础建筑物的内力及变形特征,并基于复合准则和强度折减法研究了软土地层盾构下穿建筑物的影响分区。研究结果表明:建筑物沉降随隧道埋深的增加先增加再减小,在隧道埋深(H)=12 m时达到最大值;隧道埋深增加会导致建筑物的水平倾斜变小,最大倾斜值出现在H=6 m处;可将隧道衬砌及围岩的安全系数比值曲线突变点作为强、弱影响分区的界限。研究结果可为软土区盾构掘进对浅基础建筑物的扰动分析及影响区的划分提供参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 浅基础 软土 影响分区 数值模拟
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牡蛎壳粉改良膨胀土的工程特性及微观机理研究 被引量：10
7
作者 黄震 边林林 +2 位作者 刘莹 周维政 马少坤 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1729-1739,共11页
为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构... 为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构特征。试验结果表明:牡蛎壳粉可有效降低土体的胀缩性,提高土体的黏聚力。土体的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、膨胀力、线缩率等随牡蛎壳粉掺量增加而降低,在牡蛎壳粉掺量为9%时有稳定趋势。牡蛎壳粉掺量为9%时,土体黏聚力达到峰值;所有掺量土体的黏聚力均随干湿循环次数增加而降低,均在干湿循环4次时趋于稳定,且掺牡蛎壳粉土体黏聚力的降低幅度要低于未掺量土体;经历6次干湿循环后,牡蛎壳粉掺量为9%土体的黏聚力相对于未掺量土体增加了42.38%。土体内摩擦角的变化规律性不明显,但整体上掺牡蛎壳粉土体的内摩擦角大于未掺量土体。微观结果显示掺入牡蛎壳粉增强了土体的稳定性,减缓了膨胀土在经历干湿循环后裂隙、孔隙的发育。牡蛎壳粉对膨胀土胀缩特性、强度特性等具有一定的改性效果。研究结果为实现牡蛎壳粉改良膨胀土提供理论基础数据。 展开更多
关键词 膨胀土 牡蛎壳粉 胀缩特性 抗剪强度 微观结构
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高速重载人字齿轮传动非线性动力学分析 被引量：3
8
作者 莫帅 曾彦钧 +1 位作者 王震 张伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2381-2392,共12页
人字齿轮承载能力强,重合度大,可靠性高,多于高速、重载工况下使用.探究高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学特性,可为其设计提供参考.首先,计算齿轮副时变啮合刚度;引入齿侧间隙、间隙非线性函数和综合传动误差,计算时变啮合力;引入... 人字齿轮承载能力强,重合度大,可靠性高,多于高速、重载工况下使用.探究高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学特性,可为其设计提供参考.首先,计算齿轮副时变啮合刚度;引入齿侧间隙、间隙非线性函数和综合传动误差,计算时变啮合力;引入轴承游隙,计算轴承受力.随后,建立高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学方程,使用4阶Runge-Kutta法对方程求解.最后,探究不同因素对系统动态响应影响.保持系统其他参数不变,分别改变输入转矩、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合刚度及激励频率,绘制系统时间−位移图像、时间−速度图像、空间相图、空间频谱图及分岔图,观察系统非线性动力学响应变化趋势,判别系统运动状态.结果表明:在一定范围内,系统稳定性与啮合阻尼、啮合刚度呈正相关关系,与齿侧间隙、输入转矩呈负相关关系;逐渐增大外部激励频率时,系统运动从单周期运动逐渐变为混沌运动,随后又回归单周期运动.为保证系统平稳运行,应合理选取外部激励频率. 展开更多
关键词 非线性动力学 时变啮合刚度 混沌与分岔 人字齿轮
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