高层建筑结构施工力学分析

通常高层结构设计是以建造好结构在使用荷载下的计算模型为依据。然而这是同结构在实际施工过程产生的力学状态有差异的。为此本文将采用超级有限元－有限元耦合法对高层结构进行施工模拟分析,按照施工顺序及施工时的实际情况进行力学分析,从而对保证结构建造全过程的可靠性和安全性,指导选用合理的施工方案,具有一定的理论意义和现实意义。     

大型沉井结构施工力学模型的研究

大型沉井结构是当今应用较广的基础工程，由于沉井结构的规模大，工区土层复杂，存在有许多不确定性因素。使得施工过程的力学模型比较难确定。迄今尚缺乏可供借鉴的理论研究。由于施工的关键是保证沉井的均匀下沉，控制终沉和防止突沉，为此，建立合适的施工力学模型以预测下沉量和开挖量之间的关系就十分必要，考虑到混凝土沉井在土体中下沉时，其本身的变形很小，可以忽略其影响，本文从多自由度刚体运动的角度，建立沉井下沉过程的动态力学模型。为验证所建模型的正确性，本文对一实际工程进行了数值仿真计算。并将计算结果与实测结果进行了对比。结果表明，所建立的力学模型能较好地反映沉井下沉的工程实际，因而可以应用该模型对沉井下沉进行预测分析。从而有助于指导沉井的实际施工。     

地下开采过程损伤场演化与地表变形的时变分析

以形状随时间变化的物体——时变体为研究对象，将损伤理论与时变力学结合，引入与时变过程相关的损伤参数，形成损伤时变力学分析方法。针对岩石介质特性给出了弹性损伤时变力学本构方程，并利用虚功原理建立相应数值化方法和分析过程。利用损伤时变力学分析方法对某地下煤层开采过程进行计算机仿真分析，给出形状时变引起的损伤场与地表移动的动态演化过程，并对比了非时变以及施工分析结果。研究表明，损伤时变分析可得到连续变化的位移及损伤演化图，相比非时变的常规分析和施工分析能更好地模拟连续施工，为工程施工分析与预测提供更加科学和有效的手段。为实现开采过程的经济和安全，应该采用损伤时变力学的分析方法。     

双圆盾构隧道施工过程中管片力学性状的原位测试研究

本文介绍了双圆盾构隧道管片在施工过程中结构内力的现场测定试验及结构内力在施工荷载作用下的变化情况。盾构隧道管片内力的计算方法有许多种，但其在实际施工过程中的结构内力及其变化情况许多年来一直没有比较详细的研究。在我国首次进行的双圆盾构隧道施工过程中，隧道股份对双圆隧道管片在拼装、成环、推进等施工过程中的结构内力变化进行了详细的监测分析，掌握了大量的第一手监测数据，对双圆盾构管片在施工过程中的力学特性变化有了比较详细的分析研究。为今后的双圆隧道建设提供了详实的研究基础。     

隧道开挖影响下地层-基础体系的接触力学响应分析

针对隧道正交下穿既有结构施工力学响应的预测问题, 建立了考虑多体接触作用的隧道施工扰动下地层?基础体系力学响应解析预测方法. 该方法将地层视为均匀各向同性的线弹性体, 通过引入接触理论考虑地层与基础间的接触作用, 并提出“隧道开挖与基础作用换序求解”的新解析思路,确定了最终状态接触压力, 解决了隧道开挖及多体接触耦合作用下接触压力难以确定的问题, 进而依据弹性力学解的叠加性获得目标问题的解析解答. 通过对比该解析解与ABAQUS数值解, 发现两者吻合良好. 基于本方法开展参数分析, 研究了地层参数、隧道埋深、隧道边界径向位移以及外荷载集度对地表竖向附加位移、接触压力和基础内力分布的影响规律. 结果表明: 本方法可准确预测地层?基础体系的接触力学响应, 实现了地层与基础间接触力学行为的量化描述; 地层杨氏模量和泊松比对地层?基础体系力学响应的影响分别侧重于变形和受力, 而隧道埋深和隧道边界径向位移变化对受力变形均有较大影响; 地层位移受隧道开挖扰动与多体接触效应的耦合作用, 且接触影响范围局限在接触区域附近; 隧道开挖使接触压力产生“中间释放、端部集中”的重分布现象, 并由此造成基础内力的大幅增长. 当开挖扰动剧烈时, 甚至产生竖向位移不连续的脱空接触现象. 研究成果对城市浅埋隧道施工影响下地层?基础体系力学响应预测具有重要的理论意义和应用价值.      

纳米力学进展(续)

概述2002年度在纳米力学方面的若干新进展.在纳观计算力学方面，讨论了在微结构质流演化算法、纳米结构中应变的量子效应算法、LMPM并行算法等方面的进展.在纳观实验力学范畴，着重介绍了立体刻蚀的微加载系统.然后，我们展述了在纳米晶体力学、纳米管力学和纳米压痕力学等方面的新进展.     

工程施工路径相关性的数值仿真

本文将损伤理论与时变力学耦联，形成用于模似施工的损伤时变力学方法，文中推导了基本方程和数值化算式。利用时变分析法对某地下煤层开采过程进行计算机仿真分析，给出了三种不同路径下开采引起地表沉陷的时空演化图，并进行对比分析。对体现出的位移、损伤与施工路径相关现象进行了探讨，并定量给出损伤时变分析下不同开采路径造成的最终力学状态的差别。本文中损伤时变力学方法为施工过程分析提供了一种新方法与手段。     

岩体施工过程损伤演化预测的时变力学分析

由建立的岩体损伤本构模型，依据时变力学理论对岩体进行不同施工路径下的分步开挖计算，并对施工过程中各点损伤演化历程进行计算机仿真模拟，以预测后续开挖的损伤状态及寻求较优施工步序。理论及算例分析均表明：存在损伤演化时，不同施工步序下岩体终应力位移和损伤状态均不同，设计与施工应进行损伤演化的时变力学分析，以保证施工安全。     

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本文阐述时变力学这一新的研究方向,对其基本课题、特征及力学、数学方法与进展作了较为系统概述,并结合工程实践说明时变固体力学方向研究的重要性与发展前景．     

第6届全国周培源大学生力学竞赛题型变化——浅谈大学生力学竞赛辅导中应加强的方面

通过对第6届全国周培源大学生力学竞赛题型变化的分析,指出在力学竞赛辅导中应对大学生加强培训或培养的方面,最后对辅导老师提出相应的要求.     

时变固体力学的黏弹性解

基于时变力学的对应性原理,建立一种黏弹性时变力学的一般性解法,适用于一类时变力学问题的求解。     

TEACHING OF CLASSICAL MECHANICS WITH THE HELP OF THE HISTORY OF MECHANICS1)

经典力学主要涵盖牛顿力学、拉格朗日力学及哈密顿力学等三大部分内容。现行高校教育体系下所开设的理论力学课程,承担了经典力学基础知识普及的教学重担。历经数百年发展所臻于完善的经典力学体系,对于绝大数理工科学生来说不啻为一大挑战。在教学中,融入并贯彻力学史主线的经典力学教学,可带来意想不到的良好效果。     

Frictional energy dissipation in materials containing cracks

Kachanov's simplified model of microcrack interaction is applied to an investigation of the behaviour of a cracked body under predominantly compressive periodic loading, so that the cracks experience periods of closure and slip, with frictional dissipation. The model is shown to be equivalent to a discrete elastic frictional system with each crack representing one node. Theorems and algorithms from such systems are applied to determine the conditions under which the system shakes down to a state with no slip and hence no energy dissipation in friction. For conditions not too far beyond the shakedown state, the dissipation is significantly affected by the initial conditions, but with larger oscillating loads, it becomes a unique and increasing function of load amplitude. The effect of crack interaction is assessed by comparison with an uncoupled model, for which the dissipation is obtained as a summation of closed form expressions over the crack population. For small numbers of cracks, the results are significantly dependent on the randomly chosen crack locations and sizes, but with larger populations, a statistically significant decrease in dissipation is observed with increasing interaction terms.     

小间距隧道爆破开挖动力效应数值模拟研究

从爆破施工的特点入手，对小间距隧道在采用典型双侧导坑法时的爆破施工动力效应进行了数值模拟研究，给出了爆破施工在已有洞室周边产生的动力效应的一般规律，指出在爆破（后开挖洞室）开挖影响区以内，合理确定已有洞室二次衬砌施作时间的重要性，并给出了爆破施工对已有洞室稳定性影响较大的关键开挖位置。研究表明，爆破动载荷对小间距隧道围岩稳定性的影响主要表现为爆炸应力波造成围岩临空面的反射拉伸破坏，破坏较严重的是已有洞室的迎爆墙、拱脚、拱顶等部位。所得结论对小间距隧道爆破施工有一定的参考价值。     

工程科学前沿的拓荒者——郑哲敏

郑哲敏先生是著名力学家, 我国爆炸力学的奠基人和开拓者, 2012年度国家最高科学技术奖获得者. 本文回顾了郑哲敏先生在过去60多年中非常丰富的科研活动, 特别是他在爆炸加工、地下核爆、爆炸排淤、穿破甲、煤与瓦斯突出、水合物开采、水弹性动力学、材料力学行为等方面的杰出学术贡献. 这些工作闪耀着鲜明的工程科学特点, 即着眼国家重大需求, 从错综复杂的问题中概括提炼关键物理因素, 创新理论, 进而指导实践. 郑哲敏先生的科学贡献和学术思想, 对于力学学科发展, 有着重要的现实意义和参考价值.     

高瞻远瞩加强力学基础研究

本文简要回顾了力学学科的性质与作用;近代力学的发展与现状;我国力学研究的概况;对发展力学学科提出了若干建议。