Plane strain consolidation of a multi-layered soil with anisotrpic permeability and compressible constituents

对多层地基的平面应变固结问题进行了研究,并同时考虑了土体的渗透各向异性和孔隙 流体的可压缩性. 从平面应变Biot固结的控制方程出发,对时间t, 坐标z和x进行 Laplace和Fourier变换,建立了地基表面(z=0)和任意深度z处的基本量 在Laplace-Fourier变换域内的传递矩阵关系. 利用传递矩阵 法,结合土层连续条件和边界条件,并应用Laplace-Fourier逆变换技术,推导出渗透各向 异性可压缩多层地基平面应变固结的理论解. 基于该解,编制了计算程序,并进行了 数值计算. 讨论了土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性以及地基的分层特性对地基固 结的影响,分析结果表明：土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性,以及地基的分层特 性对地基的固结行为有着重要的影响.     

多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题

利用刚性圆板表面各点位移相等,并结合刚性圆板与地基表面的位移相容条件与光滑接触条件,经由Hankel变换,推导出了刚性圆板与分层地基表面接触应力的对偶积分方程;求解该对偶积分方程,再由多层地基应力与位移的传递矩阵解,并经Hankel逆变换,得到了多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题的解.编制了计算程序,并进行了数值分析与计算.计算结果表明:对均匀地基而言,实际工程的计算分析可只考虑4倍刚性圆板直径以内深度范围内的应力与位移;而地基的分层性对地基的位移和应力有着较大的影响,简单地将均匀地基的结论推广到分层和非均匀地基是不恰当的.     

轴对称组合弹性体初应力分析的边界元传递矩阵法

基于边界元与传递矩阵法耦合基础上，提出了一种分析轴对称组合弹性体初应力的新方法。利用边界元和传递矩阵进行分域计算轴对称组合弹性体的初应力，无需在整个结构上进行矩阵组装，只需在轴对称子午面的边界上进行离散。故该方法具有输入数据少，计算精度高及所需计算机内存小等优点，适合在微机上求解大型复杂轴对称组合结构问题。文中给出了一个组合厚壁圆筒的计算实例，分别与有限元解和理论解进行比较；结果表明：本文所提出的     

刚性根式基础水平承载性能分析

根据Winkler地基梁理论, 分析根式基础及根键水平受力特性, 并建立计算模型. 利用 载荷传递法推导根式基础弹性解答, 计算其水平向承载性能, 获得井身位移、弯矩、剪力和 土反力随深度的分布规律. 结果表明, 根式基础承载性能优于沉井基础, 可使顶部水平位移 减少35%~45%, 承载力提高45%~55%. 载荷传递法结果在弹 性范围内与试验数据接近, 故可用于工程计算.     

损伤拉索的等效弹性模量及其参数分析

损伤拉索会出现线形松弛、应力水平降低的情况,必然会影响拉索的等效弹性模量。本文首先引入损伤程度、位置及范围3个参数,用以描述拉索损伤形态的特征,建立损伤拉索索力和线形计算公式,采用数值方法计算了损伤拉索弦向等效弹性模量精确数值,并和经典的等效弹性模量公式的计算结果进行了比较分析,分析了考虑损伤时两种不同计算方法结果的误差。计算表明,对于500m弦向长度以内的损伤拉索,拉索的弦向长度Lc越大,倾角越小,等效弹性模量的损失越大,并且应用割线模量公式计算的误差也越大,当Lc=500m时,损伤拉索相对误差值在2.5%~4.5%之间。弦向应变越小,等效弹性模量损失越大,弦向应变在[0.001,0.004]内,应用割线模量公式计算的相对误差小于3.5%。损伤程度及损伤范围对引用等效弹性模量公式的误差影响较大,倾角对等效弹模公式相对误差的影响也不容忽视。弦向长度、弦向应变、倾角和损伤程度参数都是通过改变拉索的松弛程度进而影响等效弹性模量的数值以及公式的误差。     

渗透各向异性可压缩地基固结的平面应变分析

对多层地基的平面应变固结问题进行了研究,并同时考虑了土体的渗透各向异性和孔隙流体的可压缩性.从平而应变Biot固结的控制方程出发,对时间t,坐标z和x进行Laplace和Fourier变换,建立了地基表面(z=O)和任意深度z处的基本量在Laplauce-Fourier变换域内的传递矩阵关系.利用传递矩阵法,结合土层连续条件和边界条件,并应用Laplace-Fourier逆变换技术,推导出渗透各向异性可压缩多层地基平面应变固结的理论解.基于该解,编制了计算程序,并进行了数值计算.讨论了土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性以及地基的分层特性对地基同结的影响,分析结果表明:土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性,以及地基的分层特性对地基的固结行为有着重要的影响.     

梁板结构埋入压电片的深度和厚度优化研究

根据梁的弯曲变形理论，以及压电材料的压电效应，对压电复合材料梁结构的应变和应力状态进行了分析。推导了压电材料埋入梁结构时其埋入深度和压电材料本身厚度的优化目标函数。根据优化目标函数，绘制出了在给定的基体材料和压电材料弹性模量比之下，压电材料的驱动力矩随埋入深度和压电材料厚度变化的三维曲面和等高线图，直观地表示出了埋入型压电材料智能结构获得最佳驱动力矩的配置方案。同时也分析了结构和压电材料两者的弹性模量之比对其结果的影响。结果表明，压电材料对于结构的作动力矩与其埋入基体材料的深度、本身厚度以及基体材料和压电材料的弹性模量之比都有着密切的联系。同时将结果也推广到了压电板结构，此时压电材料和基体材料的泊松比时其结果也有一定的影响。     

正交各向异性材料电阻应变测量的横向效应修正

本文讨论了电阻应变片测量正交各向异性材料应变的横向效应修正。将测量各向同性测量的表观弹性模量、表观泊松比推广应用于正交各向异性材料，得出了一组与广义虎克定律形式上相同的计算式，并讨论了横向效应对应力测量精度的影响。     

波数-频率域内地基土表面位移Green函数的理论分析

建立了柱面坐标系下分层弹性半空间地基土模型。利用钟阳刚度矩阵法和Haskell-Thomson传递矩阵法推导出所有分层土体之间的振动传递关系;根据Helmholtz定理将土体的位移向量分解成势函数的形式,推导出弹性半空间表面应力与位移之间的关系;再将分层土体和半空间地基土通过位移与应力之间的关系进行耦合,得到分层弹性半空间地基土模型表面位移与应力之间的关系。结合单位脉冲荷载作用下地基土表面的边界条件,推导出波数-频率域内地基土表面位移Green函数的解析解,用Matlab程序语言对理论进行实现并通过算例对地基土表面位移Green函数的特征进行了分析和总结。     

用能量法分析层状材料弹性接触问题

利用能量法分析了层状材料（薄膜／基体）弹性接触问题，得到了具有一阶精度的闭合解，给出了求解薄膜弹性模量和泊松比的表达式，并与有限元的数值解进行了比较。二者比较结果表明：在工程材料范围内，理论解与数值解相差在6％以内；同时表明单相材料中剪切模量与弹性模量之间的关系也适用层状材料中的薄膜材料。在数值解的基础上，讨论了薄膜厚度与压头半径的比值对求解精度的影响，发现此比值对精度影响不大。通过对层状材料等效泊松比与等效弹性模量的定义，给出了用压痕实验测定薄膜泊松比与弹性模量的方法。     

光弹性方法中的地基模拟

当用光弹性模型研究土地基上的弹性结构的应力时,结构及模型材料的弹性模量(E_(ep),E_(em))和地基及模拟地基材料的弹性模量(E_p,E_m)应该满足E_(ep)/E_p=E_(em)/E_m。本文提供的地基模拟方法,在保持土的变形特点的情况下,E_m=1.54kg/cm~2(在115℃时)。首次使 E_(em)/E_m=123。     

Receptance behaviour of railway track and subgrade

Summary Vertical dynamic behaviour of a railway track on an elastic halfspace or on a layered halfspace is investigated by a frequency domain analysis. The results are compared with those for a simpler model, where ballast and subgrade are considered as a viscoelastic foundation. In the low- and medium-frequency range up to 250 Hz, great differences are observed between the results of the halfspace model and the results of the viscoelastic foundation model. This is because the damping due to wave propagation and coupling between sleepers cannot be modelled correctly by a viscoelastic foundation. Contradictions observed in the past between measured and calculated results can be explained with the new halfspace model. For frequencies higher than 250 Hz, the influence of the subgrade is negligible, so that here the simpler viscoelastic foundation model can be used. Received 5 January 1998; accepted for publication 7 April 1998     

The axisymmetric mixed boundary-value problem of the vertical vibration of a rigid foundation on saturated layered soil subgrade

Based on the theory of elastic wave propagation in saturated soil subgrade established by the author of this paper, the axisymmetric vertical vibration of a rigid circular foundation resting on partially saturated soil subgrade which is composed of a dry elastic layer and a saturated substratum is studied. The analysis relied on the use of integral transform techniques and a pair of dual integral equations governing the vertical vibration of the rigid foundation is listed under the consideration of mixed boundary-value condition. The results are reduced to the case for saturated half-space. The set of dual integral equations are reduced to a Fredholm integral equation of the second kind and solved by numerical procedures. Numerical examples are given at the end of the paper and plots of the dynamic compliance coefficient C_v versus the dimensionless frequency a₀ are presented. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (59579018) Biography: CHEN Sheng-li (1974-)     

季冻区公路路基砂类土冻胀分类研究

针对季冻区公路路基用土未按照土的分类标准进行冻胀分类的现状,本文对不同含泥量的砂类土在不同含水量、饱和度和密实度状态下进行了一系列闭式冻胀模拟试验。用数理统计方法分别研究了不同含泥量砂类土的冻胀率随含水量的变化规律,并且依据现行公路土的分类标准进行了冻胀分类,为公路勘察、设计、施工和维护提供重要的参考,并为季冻区公路设计规范的编制提供可靠的资料。     

THE AXISYMMETRIC MIXED BOUNDARY-VALUE PROBLEM OF THE VERTICAL VIBRATION OF A RIGID FOUNDATIONON SATURATED LAYERED SOIL SUBGRADE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｅｌａｓｔｉｃｈａｌｆ＿ｓｐａｃｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｓｏｉｌ＿ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｉｎｔｅｎｓｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ .ＳｉｎｃｅＬｕｃｏｅｔａｌ.[1]ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆａｃｉｒｃｕｌａｒｒｉｇｉｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｒｅｓｔｉｎｇｏｎａｎｅｌａｓｔｉｃｈａｌｆ＿ｓ…     

Dynamic model of vertical vehicle-subgrade coupled system under secondary suspension

As it is known, track transportation can be divided into track system above and track system below. While the train is moving, the parts above and below are interacted and influenced. Therefore, in fact, the problem of track transportation is the match between the vehicle and the railway line system. In this paper, on a basis of dynamic analysis of the vehicle-subgrade model of vertical coupled system under primary suspension, utilizing track maintenance standard and simulating track irregularity excitation, the dynamic interaction of vehicle-track-subgrade system is researched in theory and dynamic model of the vertical vehicle-track-subgrade coupled system under secondary suspension is established by compatibility condition of deformation. Even this model considers the actual structure of a vehicle, also considers vibration characteristic of the substructure of track including subgrade and foundation. All these work want to be benefit for understanding and design about the dynamic characters of subgrade in high speed railway.     

DYNAMIC RESPONSE OF A DOUBLE-LAYERED SUBGRADE WITH ROCK SUBSTRATUM TO A MOVING POINT LOAD

In this paper, an analytical solution for the dynamic response of a double-layered subgrade with rock substratum to a moving point load is derived. The subgrade profile is divided into two layers. The upper layer is modeled by an elastic medium and the lower layer by a fully saturated poroelastic medium governed by Biot’s theory. In the meanwhile, the subgrade is resting on the rock substratum. The analytical solutions for stress, displacement and pore pressure are derived by using the Fourier transform. Numerical results obtained by using the inverse fast Fourier transform (IFFT) are used to analyze the influence of the moving load velocity, the thickness of an elastic medium layer and a fully saturated poroelastic medium layer on the dynamic response.     

准高速铁路路基动力响应数值模拟

为了研究高速铁路路基的动力响应,这里模拟秦沈客运专线的路基条件,采用有限元分析方法,计算分析了铁路路基的动力响应(位移)在列车荷载作用下的分布规律,分析了影响路基位移值的各种因素,提出了路基动力响应(位移)随车速变化的双峰现象并分析其成因,最后将数值模拟结果与秦沈客运专线现场动力测试试验数据进行了对比,得出模拟和试验结果规律性一致的结论。     

超高层建筑空间巨型框架的水平力和重力二阶效应分析新方法

对超高层建筑空间巨型框架提出一个考虑水平力与重力相互影响的二阶效应的分析方法。将空间巨型框架简化为三维剪切型弹性地基上的压杆巨型柱和Winkler弹性地基上的巨型梁的组合,分别推导出它们的单元刚度矩阵,按空间刚架进行水平力与重力共同作用的二阶分析。为超高层建筑空间巨型框架提供一个合理、简化的二阶效应分析新方法。     

细粒土K_(30)试验分级加载变形稳定标准探讨

分级加载的变形稳定标准是影响K_(30)试验准确性和效率的关键因素。对粉质黏土在最佳含水率下,开展了三组压实系数K分别为0.90、0.95和1.00的小型平板载荷试验,得到不同荷载作用下填土变形时程曲线,分析了分级加载下填土变形的时间效应程度,讨论了不同变形稳定标准对K_(30)值的准确性和试验效率的影响。研究表明:根据"最后1min变形比(1%)"和"变形速率Δs(mm/min)"两种变形稳定标准,K_(30)试验的分级加载时间随时间效应程度分别呈先增长后缩短和加速增长的变化趋势,后者更符合土变形稳定时间与时间效应程度的正相关变化规律;Δs取0.01能降低51%~58%的试验时间,试验误差在6%以内,Δs增大会使试验误差大幅提高,Δs减小则会使试验时间大幅增加;据此,提出了适用于细粒土压实质量检测的级数-时间分级加载控制法。所得成果可为提高细粒土压实质量检测效率提供试验依据。