从第四次全国建筑结构计算理论学术会议看结构力学的发展及应用

中国建筑学会结构委员会于1986年3月31日至4月3日在成都召开了第四次全国建筑结构计算理论学术交流会。到会代表119人,应邀前来听专家讲座者172人,总计为291人。可谓是一次结构理论工作者的盛会。本次会议共宣读和交流了87篇论文。五位专家作了专题讲座。何广乾的"采用广义富氏变换分析弹性薄壳的一种新的边界单元法"。其要点为:边界元的应用及问题;新的薄壳边界(对称的)积分方程;用广义Fourier变换推导完备的齐次解;球壳、圆柱壳和双曲率的平移...     

掺合料混凝土早期碳化的微观分析

为探明掺合料混凝土早期碳化过程中微观性能的变化,通过测试pH值研究了掺合料混凝土早期碳化后内部pH值沿试件深度的分布规律;对比pH值和酚酞试剂测试结果的差异,探讨了酚酞试剂测试早期碳化测试方法的适用性;通过化学成分分析研究了早期碳化过程中物质成分的变化规律。研究表明:从表面向内部方向,混凝土试块pH值不断增大并稳定于一定值;随着掺合料掺量的增加,混凝土孔隙液的pH值沿着试件的深度方向减小,掺合料混凝土的碱性减弱,砂浆试件可碳化的Ca(OH)2含量减小;混凝土孔隙液的pH值随着养护时间的延长而逐渐增大,且其增大量随着试件深度的增加而减小;随着试验龄期的延长,表层混凝土孔隙液pH值逐渐减小,而混凝土内部孔隙液的pH值随试验龄期的延长变化不大;酚酞溶液测得的碳化深度约为pH值法测得的完全未碳化深度的0.53倍;沿砂浆试件表层向内部方向,CaCO3含量逐渐减小而Ca(OH)2含量逐渐增大,二者最终都趋于定值。     

直角坐标下横观各向同性饱和半空间体动力响应问题的解析解

基于双重Fourier变换技术，成功求解了直角坐标系下，横观各向同性弹性饱和多孔介质的三维Biot动力方程，得到了以固体骨架位移分量和孔隙流体压力为基本未知量的积分形式一般解．进而，用一般解给出了饱和介质的总应力分量表达式。在此基础上，研究了在任意分布的表面竖向和水平谐振力作用下，横观各向同性饱和半空间体的动力响应问题。数值结果表明，采用各向同性饱和介质的动力学模型，不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力性能。     

基于梁-柱连接转动模型变截面门式刚架抗震承载力分析

轻型门式刚架结构变形能力小、延性性能较低,地震对其影响不可忽略。传统计算中梁柱连接通常按刚性节点考虑,但端板连接节点具有明显的半刚性特征,考虑节点转动影响的抗震承载力计算对于结构设计有着重要意义。本文在变截面门式刚架梁-柱端板连接转动关系研究的基础上,将节点域转动模型导入整体结构中,以转动弹簧形式模拟梁柱连接。针对简化模型进行分析,与试验以及全尺寸实体单元有限元模型计算结果比较发现,其在承载力计算上精度较高,误差在10%以内,满足工程应用要求。本文研究将简化变截面门式刚架结构的抗震承载力计算,具有较好的理论与工程意义。     

行车荷载对浅埋黄土隧道稳定性的影响研究

地面行车荷载是影响浅埋隧道开挖稳定性的重要因素之一。本文以西安地铁四号线飞天路站-航天大道站区间浅埋暗挖黄土隧道为工程背景,应用ANSYS软件研究了隧道开挖引起的地表沉降、初期支护拱顶位移、隧道洞口处最大应力,并结合现场监控量测数据得到了隧道洞口断面稳定性最差的结论。研究中通过对行车荷载的瞬态分析,模拟了行车荷载、行驶速度对隧道洞口初期支护的振动响应,探讨了隧道埋深对支护结构加速度时程响应的影响。结果表明:随着隧道埋深的增大,初期支护结构的响应加速度减小;随着行车荷载及行驶速度的增大,隧道初期支护的振动响应越明显。     

随机激励下四自由度车辆-道路耦合系统动力分析

采用四自由度车辆模型,以 Gauss平稳随机过程模拟路面的不平整度,编制程序得到不同路面等级下的不平整度序列;并将车辆和道路看作一个相互作用的整体系统,建立了车辆 道路耦合系统的动力平衡方程.在对车辆施加随机激励时,为了简化分析过程,避开以往研究中使用随机振动理论求解动轮胎力的复杂性,将得到的路面不平整度序列,直接以向量的形式输入到所建立的动力平衡方程中.基于增量形式的Newmark-β法开发了一个MATLAB程序对该方程进行求解.并对所提出的理论模型进行了试验验证,证明了模型的可靠性.随后,通过一个实例,分析了车速变化、路面等级变化对车辆动荷载系数和车体垂向加速度的影响.最后,对不同路基刚度对车辆振动特性的影响规律进行了探讨.     

小净距下穿铁路隧道爆破震动的响应研究

新建翠华山隧道与既有线小峪隧道垂直净间距仅为8m,复线隧道钻爆施工将影响既有隧道的结构安全。为保证既有线的安全运营,本文采用 ANSYS/LS-DYNA 软件建立了隧道的有限元模型,数值分析了下穿铁路隧道爆破施工时隧道间水平距离 L 为-6m～19m 时既有线的动力响应。结合既有线振动速度的实测数据,采用质点振速判据评估了下穿隧道爆破施工时既有线结构的安全性,保障了下穿隧道施工时既有隧道的运营安全。数值模拟结果分析表明：未出现新的自由面之前、爆破炸药量不变的情况下,两隧道水平间距 L 从19m 减小到10m 时,数值模拟所得峰值振速由10.5cm/s 增大到12.0cm/s;出现新的自由面之后、爆破炸药量不变的情况下,两隧道水平间距 L 从10m 变为5m 时,数值模拟所得峰值振速由12.0cm/s 减小到10.2cm/s,其后迅速衰减。因此,隧道爆破施工中可人为地创造自由面以降低爆破震动效应的危害。同时,既有线隧道迎爆面测点竖向振动速度较大,是爆破震动效应控制的薄弱部位,施工过程中应加强该部位的监控量测。     

压电套筒式拉压双向受力主动杆件设计及测试

压电堆具有体积小、频响快、能耗低以及集传感与驱动于一体等优点。结合二次驱动机械设计原理,开发了适应于结构振动控制的压电套筒式拉压双向受力主动杆件。本文介绍了主动杆件的设计方法及构成部件,并给出了详细的工作原理图,阐述了主动杆件为充分发挥压电堆良好受压性能而将拉力转化为压力的传力途径,并运用Hamilton原理,对主动杆件进行了有限元建模。通过对压电堆的性能测试,得到了压电堆的电压-位移输出关系以及动态性能曲线;通过对压电主动杆件的动力性能测试,得出压电主动杆件适宜于在20Hz～50Hz频段范围内工作;由驱动性能测试,得到了主动杆件的增益函数。本文结论可为进行结构抗振提供设计参考。     

一种土的非线性弹性本构模型参数的反演方法

旨在提出一种土的非线性弹性本构模型参数反演的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数反演的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土土层非线性弹性本构模型参数反演的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数反演精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。     

考虑锚杆作用的深埋软岩隧道黏弹塑性力学响应解析

深埋软岩隧道围岩表现出显著的塑性软化与剪胀特性,而当下的理论分析很少同时考虑这两点,导致预测结果与隧道实际变形行为存在一定误差.为解决该问题,本文基于Kelvin-Voigt流变模型和Mohr-Coulomb强度准则,考虑了塑性阶段时围岩软化与剪胀特征,并引入了掌子面空间约束效应,建立了深埋软岩隧道黏弹-塑性计算分析模...