国家自然科学基金(10872124)
- 作品数：53 被引量：211H指数：10
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- 集中载荷作用下饱和多孔Timoshenko简支梁的动力响应被引量：2
- 2012年
- 基于饱和多孔弹性Timoshenko梁的动力数学模型,研究了梁中点承受突加载荷作用两端可渗透饱和多孔弹性Timoshenko简支梁的动力响应,得到了问题的解析解,给出了梁中点无量纲挠度、固相骨架弯矩和孔隙流体压力等效力偶等随无量纲时间的响应。考察了剪切和横截面转动惯性效应等对动力响应的影响,比较了饱和多孔Timoshenko、Shear、Rayleigh和Euler-Bernoulli梁的动力响应,结果表明:剪切效应使饱和多孔Timoshenko梁动力响应的幅值和周期增大,而横截面转动惯性仅增加梁动力响应的周期;固相骨架与孔隙流体的相互作用具有粘性效应,随着相互作用系数的增加,饱和多孔梁挠度和弯矩幅值减小,流体压力等效力偶幅值增大,且振幅衰减加快。同时,随着长细比的增加,饱和多孔Timoshenko梁的挠度幅值和周期逐渐减小,并最终趋于饱和多孔Euler-Bernoulli梁的挠度幅值和周期。
- 欧阳煜张雅男
- 关键词：数学模型动力响应剪切效应
- 分数导数模型描述的饱和土桩纵向振动分析被引量：22
- 2011年
- 土体具有黏弹性性质,为了更好地考虑饱和土体固相土骨架的黏弹性性质,在分数导数理论和多孔介质理论的基础上,将土体视为液固饱和两相介质,并利用分数导数模型来描述饱和土固相土骨架的应力-应变关系,建立分数导数模型描述的饱和土的控制方程。在三维轴对称情况下,利用势函数和分离变量法研究了分数导数模型描述的饱和土中桩的振动问题。分析了模型参数对饱和土中桩的竖向振动的影响。研究表明,分数导数模型描述的饱和土的控制方程应用范围更广,模型参数对桩的竖向振动有较大的影响。
- 刘林超杨骁
- 关键词：分数导数多孔介质饱和土纵向振动
- Timoshenko模型桩水平振动的非线性动力刚度被引量：1
- 2011年
- 基于桩水平振动的非线性土阻抗,将桩等效为Timoshenko梁,研究非线性黏弹性土层中端承桩水平振动的动力特性,给出频率域内桩头非线性动力刚度的半解析解,得到桩头动力刚度和阻尼随频率的响应,考察物性和几何参数等对桩头动力刚度和阻尼的影响。结果表明:土非线性降低桩头刚度和阻尼,在第一共振频率处,桩头动力刚度取极小,并且随着桩振幅的增加,土层非线性效应逐步增强,这些结果可以为工程设计提供参考和帮助。
- 秦世伟史惠质
- 关键词：TIMOSHENKO梁端承桩
- 基于分数导数本构的粘弹性土层—隧洞衬砌系统的稳态动力响应被引量：4
- 2012年
- 将混凝土衬砌材料视为具有分数导数本构的粘弹性体,在频率域研究了深埋圆形隧洞粘弹性土的稳态动力响应。利用衬砌的内边界条件和混凝土衬砌与土体界面处的连续性条件,得到了粘弹性土体和衬砌稳态振动的应力和位移解析解。进行了隧洞衬砌厚度、土体阻尼比、本构阶数、材料参数比等对土体的位移和应力幅值影响的算例分析,结果表明:材料参数比对系统动力特性有较大影响,随着材料参数比的增加,位移和应力幅值减小;随着土体的阻尼比、衬砌厚度的增加,位移和应力幅值减小;当材料参数比Tσ/Tε=3时,随着分数导数阶数增大,响应幅值减小。
- 闻敏杰杨骁张斌
- 关键词：衬砌结构
- 饱和多孔弹性Timoshenko梁的大挠度分析被引量：6
- 2012年
- 基于微观不可压饱和多孔介质理论和弹性梁的大挠度变形假设,考虑梁剪切变形效应,在梁轴线不可伸长和孔隙流体仅沿轴向扩散的限定下,建立了饱和多孔弹性Timoshenko梁大挠度弯曲变形的非线性数学模型.在此基础上,利用Galerkin截断法,研究了两端可渗透简支饱和多孔Timoshenko梁在突加均布横向载荷作用下的拟静态弯曲,给出了饱和多孔Timoshenko梁弯曲变形时固相挠度、弯矩和孔隙流体压力等效力偶等随时间的响应.比较了饱和多孔Timoshenko梁非线性大挠度和线性小挠度理论以及饱和多孔Euler-Bernoulli梁非线性大挠度理论的结果,揭示了他们间的差异,指出当无量纲载荷参数q>10时,应采用饱和多孔Timoshenko梁或Euler-Bernoulli梁的大挠度数学模型进行分析,特别的,当梁长细比λ<30时,应采用饱和多孔Timoshenko梁大挠度数学模型进行分析.
- 杨骁吕新华
- 关键词：TIMOSHENKO梁轴向扩散
- 黏弹性土中衬砌隧道振动响应的解析解被引量：7
- 2014年
- 该文采用解析方法在频率域内对黏弹土层和衬砌结构简谐振动特性进行了研究。首先,将土骨架视为具有分数阶导数本构关系的黏弹性体,根据黏弹性理论,推导得到了简谐荷载作用下分数导数型黏弹性土层的位移和应力等解析表达式。其次,建立了两种类型的衬砌运动方程:第一,将衬砌结构视为均匀弹性介质,研究了分数导数黏弹性土中弹性衬砌结构的动力特性;第二,将衬砌等效为薄壁壳体结构,利用Flügge薄壳理论,得到了衬砌结构的运动方程,并对分数导数黏弹性土和壳体衬砌的动力相互作用进行了分析。根据连续性边界条件,得到了相关待定系数的表达式。再次,与以往的解析解进行了对比。最后,通过算例分析了土体和衬砌各参数对系统动力特性的影响,结果表明:薄壁壳体衬砌结构条件下系统的动力响应大于均匀弹性衬砌结构条件下系统的动力响应;随着土体和衬砌模量比的增加,响应幅值逐渐减小。分数导数本构参数对系统的动力特性有较大影响。
- 姚署霖闻敏杰
- 关键词：隧道工程分数导数解析解衬砌结构
- 分数导数粘弹性土层模型中桩基竖向振动特性研究被引量：11
- 2011年
- 粘弹土体的应力-应变关系利用分数导数粘弹性模型进行描述,建立了分数导数粘弹性土层的竖向振动控制方程。在考虑三维波动的条件下,利用势函数和分离变量的方法求解了分数导数粘弹性土层的竖向振动。考虑桩土边界条件和接触条件对分数导数粘弹性土中桩基的竖向振动进行了研究,分析了主要桩土力学参数对桩顶复刚度和导纳的影响规律。研究表明:分数导数的阶数、土体模型参数和桩长径比对桩顶复刚度和导纳有较大影响;分数导数粘弹性模型可以在较大的范围内较精确地描述土体的力学行为;当长径比增大到一定的程度时再增加长径比对桩基竖向振动特性的影响不大。
- 刘林超闫启方杨骁
- 关键词：分数导数粘弹性应力-应变关系势函数
- 横向扩展液化土中单桩-土系统的非线性分析被引量：2
- 2012年
- 将地震液化场地分为地表的上覆未液化土层、底部的未液化基层以及夹在两者之间的液化土层,基于桩-土相互作用的非线性Winkler模型,考虑桩弯曲的非线性弯矩-曲率本构关系和桩的几何非线性变形,建立了液化土层横向扩展下桩非线性大挠度变形的基本控制方程,并利用打靶法进行了数值求解。同时,给出了桩线弹性小变形情形下的解析解。通过与非线性有限元解和线弹性小变形解析解的比较,验证了文中打靶法的有效性和可靠性。用数值方法分析了液化土层横向扩展对桩力学性能的影响,结果表明:非线性桩-土相互作用和桩材料非线性效应强于桩的几何非线性效应,随着液化土层横向扩展位移的增加,几何非线性效应逐渐增大,此时,应采用完全非线性模型进行桩力学行为的分析。
- 杨骁何光辉
- 关键词：土体液化WINKLER模型
- 静压桩沉桩及已打入桩遮拦效应的数值模拟被引量：3
- 2014年
- 采用三维有限差分软件FLAC^(3D)建立了数值模型,对比了圆孔扩张理论的解析解与数值解,并在此基础上建立了桩实体单元基于位移贯入法模拟桩一土间摩擦作用,且与相关文献中施加节点力模拟摩擦效应的方法进行了对比,二者的计算结果较吻合.基于此数值模拟方法对静压桩单桩、双桩的沉桩过程进行计算分析,并就已打入桩体对沉桩过程中土体位移的影响进行研究,得到以下结论:模拟桩-土间摩擦效应的两种方法中,位移贯入法计算所得土体水平位移在地表处较大,这是因为桩体以固定速度向下运动时,为阻止圆孔缩径而约束了其径向位移,消除了摩擦效应对土体水平作用的影响.沉桩结束后,在大于地表下1/4桩长深度范围内的土体水平位移较大,是主要的变形区域.上部土体沉降较大,而下部土体沉降较小,其中距地表下1/8桩长至1/4桩长处沉降最大,说明已打入桩的存在改变了土体水平位移的大小,更使得土体水平位移随深度的变化趋于线性.待打入桩的沉桩过程使得己打入桩身产生一定的倾斜.由于沉桩扩孔的影响,受到水平挤压的桩前土体在已打入桩的阻隔下沿着桩身向上隆起,表明已打入桩的存在改变了土体位移的分布模式,最终达到了减小水平位移的目的.
- 秦世伟莫泷周艳坤
- 关键词：位移贯入法圆孔扩张理论静压桩
- 液化土中端承桩的水平振动特性被引量：2
- 2012年
- 将地震场地液化土层分为非液化表层土,中部的液化土层以及底部的基层,基于饱和多孔介质理论和No-vak薄层法,研究了液化粘弹性土层中端承桩的动力特性。利用Helmholtz分解得到液化土层对桩水平振动的阻抗。采用Winkler地基模型,利用矩阵传递法,得到桩头复刚度的解析表达式。进行了参数研究,分析了液化土层液化程度、厚度及桩、土物理和几何参数对水平振动端承桩桩头水平、摇摆及水平-摇摆耦合振动动力刚度和阻尼的影响。结果表明:液化土层厚度和液化程度以及桩土模量比等对刚度和阻尼因子有显著的影响,频率对阻尼因子的影响较刚度因子更为显著,但液固耦合系数和土层粘滞阻尼系数对刚度和阻尼因子的影响较小。这些结果有助于揭示液化土中桩基的动力学性能。
- 秦世伟史蕙质杨骁
- 关键词：液化土端承桩动力刚度桩土相互作用
