弯曲及拉伸荷载作用下的钢管抗压溃性能研究

钢管在海洋油气资源开发中应用广泛,一般依据在位应用时的荷载进行设计,设计理论较为成熟。但在某些安装工况中的拉伸和弯曲荷载与在位荷载具有相同的量级,此时钢管的设计需要考虑安装荷载的影响。本文针对钢管在承受拉伸和弯曲荷载下的抗外压压溃性能开展研究。基于商业软件ABAQUS建立有限元模型,开展钢管压溃实验与带有弯曲荷载下的钢管压溃实验验证有限元模型的正确性,进而利用验证后的数值模型讨论拉伸、弯曲荷载和两者联合作用下对管道抗外压压溃性能的影响。结果表明,弯曲荷载是影响抗压溃性能的重要因素,弯曲荷载的增加都会使极限压溃值显著下降。管道所受拉伸荷载对抗压溃性能有一定的影响,但影响很小,在两者共同作用下极限压溃值随弯曲荷载的增加都出现先增大后减小的现象,而且极值的位置与拉伸荷载的大小和弯曲荷载有关。因此,在抗压溃设计中应重点考虑弯曲荷载对压溃的影响,可忽略拉伸荷载的影响。本文可为海洋管道的安装起到指导作用。     

既有结构已服役荷载对可靠度评估结果的验证影响

服役荷载的验证作用影响既有结构的抗力分布,进而影响结构可靠度评估结果。文章利用的时变可靠度理论,给出了一个时变可靠指标简化计算公式,分析了服役荷载的验证作用,同时考虑了抗力衰减、结构已服役时间以及恒荷载效应与可变荷载效应比值等因素影响。     

考虑跃迁的指数型炸药空爆荷载等效静载动力系数

为对比抗爆设计规范采用的线性荷载计算模式,建立了考虑跃迁的指数型衰减荷载表达式,通过爆炸荷载等效单自由度微分方程,求解了关于跃迁时长、超压峰值、指数型形状调整参数、结构自振频率与荷载作用时长的等效静载抗力动力系数表达式。根据跃迁时长与形状调整参数,分析了四种典型计算工况,结果表明:现行结构抗爆设计规范等冲量线性衰减荷载可设计范围明显偏小,动力系数在延性比β<3.0下偏保守,而β≥3.0,wt_+>1.4δ时偏不安全,最大偏低17.4%;跃迁时长比值越大,动力系数越大,跃迁时长比为1%～2%时,对动力系数影响程度为0.4～0.7%,指数型荷载形状调整参数对柔度特别大的结构动力系数无影响,对其它结构动力系数增大或减少影响程度不一。     

某跨海大桥主塔位工程边坡稳定性研究

某跨海大桥为一悬索桥 ,其主塔位于海中的岛礁上。因岛礁山体略显单薄 ,受数条断层及其他构造裂隙的影响 ,整体完整性较差。本文在大量现场地质资料调查基础上 ,系统结合上部结构荷载、风荷载 ,对工程边坡稳定性进行了分析研究 ,结果表明工程边坡整体稳定 ,但浅表部存在不稳定块体 ,并提出浅表部边坡相应的加固建议措施     

非线性杆单元荷载矩阵积分算子直接集成算法

在文献[1]的基础上，将积分算子直接集成单元刚度矩阵的方法扩展应用于非线性杆单元的荷载矩阵集成．该方法将分布荷载产生的内力函数分解为由未知参数表示的线形项，和与分布荷载特性相关的已知函数项的组合，计算积分算子，由积分算子的线形组合得到分布荷戟产生的杆件内力函数，从而得到荷载矩阵．该方法没有采用任何假定，具有广泛的普适性，能用于求解任意刚度分布杆件上作用任意分布荷载或集中荷载的单元荷载矩阵．对于刚度非连续、荷载分布非连续的情况，该方法避免了高斯数值积分的误差，具有更高的计算精度。     

高层建筑物荷载与地下水开采叠加作用下的地面沉降特征

在地下水开采和高层建筑荷载叠加作用下,城市地面沉降分布愈加复杂。以天津塘沽地区为例,考虑到土体在固结沉降中的平衡条件、弹性本构条件、变形协调条件和水流连续条件,以比奥固结理论为基础,建立了高层建筑荷载和地下水开采叠加作用下三维地面沉降模型,采用有限元方法进行了数值计算。结果表明,高层建筑物的附加荷载作用在其建成后的3~4a内将产生可观的地面沉降量; 抽水和高层建筑荷载叠加作用下的地面沉降存在耦合效应,叠加作用下的地面沉降值小于可比条件下单独抽水和单独荷载作用下地面沉降值之和。     

用广义阶梯函数简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极限荷载

本文将广义阶梯函数应用于薄板的塑性极限分析问题，用以简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极限荷载。文中针对简支圆板在任意局部均布荷载和线性分布荷载共同作用下的塑性极限分析问题，并考虑荷载的五种不同的分布形式，给出相应的极限荷载的计算公式。     

组合荷载作用下拦污栅栅条稳定性计算通式

根据栏污栅的控制工况，指出栅条倾覆稳定的计算简图为集中力与均布荷载同时作用的双悬臂简支梁，应用瑞利商求解其倾覆稳定微分方程，给出了组合荷载作用时栅条稳定临界荷载计算方法，通过对比分析表明了本文方法的合理性，最后还介绍了该方法的工程应用，可供生产设计及修订规范参考。     

竖向线荷载和条形均布荷载作用在地基内部时的土中应力公式

建筑物基础一般都是在地基中有一定深度的,而目前土中应力计算所常依据的布西奈斯克解却是假定荷载作用在地表面导出的,这与实际情况有很大的出入。本文以半无限体内受竖向集中力作用的明德林公式为根据,通过积分而首次完整地推导出竖向线荷载和条形均布荷载作用在地基内部时的土中应力分量的解析表达式,以便于工程设计人员在设计计算时使用。     

爆炸荷载作用下地下拱形结构动力响应样条小波有限元研究

采用小波有限元方法研究爆炸荷载作用下地下结构的动力响应,克服在模拟过程中由于材料的奇异性、地质条件的复杂性和加载的快速性出现的应力集中和计算效率低下,根据样条有限点法,构造了单向和双向区间B样条圆环扇形小波单元,用尺度函数作为插值函数;结合工程实例,通过Matlab软件编程对爆炸荷载作用地下拱形结构的动力响应进行了数值模拟,并与应用传统有限元程序模拟结果进行对比。结果表明,小波有限元用很少单元取得了较高的精度,计算效率比传统有限元提高一倍。     

闽江福州河段环境工程地质问题的评价研究

江河环境工程地质问题是环境工程地质学研究的重要课题。江河沿岸环境地质条件是影响和决定沿江城市环境质量的重要背景 ;是控制和影响沿江河岸城市的环境容量和质量的重要因素。本文以闽江下游福州河段为例 ,概要评述了闽江福州河段的水动力条件和流水地质作用类型、强度等状况 ;分析研究了该河段的流水地质作用和地貌环境变化动态及其与沿江河岸人类各种工程建设活动的互相作用的特征和规律。对促进和提高沿江河岸“人—地系统”和谐协调平衡发展水平 ,正确规划、预测和评价沿江河岸各类工程建设发展的经济和社会效益及其前景 ,都具有重要意义.     

中国沿海地质环境与区域持续发展的若干问题探讨

本文分析了中国沿海岩石圈动力学的基础特征, 指出中国东部沿海地质环境与灾害存在南北分异的格局, 阐述了沿海区域工程地质环境的基本规律, 并通过全球及中国近百年海平面变化, 以及人类工程活动对河口海岸地质环境影响的分析, 对沿海地区未来的地质环境与灾害趋向做了初步评估, 并认为中国沿海21世纪的环境与发展将面临严峻的挑战, 特别是环渤海地区。最后, 对影响沿海区域发展的若干问题进行了初步探讨并提出了几点建议。     

工程水文地质学及其在水电工程中的应用概述

工程水文地质问题产生于人类工程活动与地质环境中岩土体和地下水之间的相互制约和相互作用过程中,由于问题本身的复杂性,目前对这类问题的研究尚处于相对分散的单一研究状态,缺乏系统的从地质机制分析到地质模型抽象,进而由模拟再现到发展趋势预测以及治理措施论证的全过程研究。本文在系统分析、总结水电工程中水 -岩和水 -工程建筑的作用类型及特征基础上,认为可能出现的工程水文地质问题主要是;水库诱发地震、岩溶渗漏、库岸及高边坡的稳定、坝基、坝肩抗滑稳定、枢纽区深层承压水问题等。     

我国城市地质研究的历史演化与发展前景的认识

城市地质以调查研究和解决与城市建设及发展有关的各种资源、环境等地质问题为其基本任务。它随时代发展和国家需要侧重点有所不同。 2 1世纪是人类共同追求可持续发展的世纪 ,保护和合理利用资源环境已成为我国的一个重大战略问题。     

Influence of damage on properties of strain localization in geomaterials at plane stress and plane strain

Summary By regarding geomaterials under loading as a mixture of intact and damaged parts, we investigate the influence of damage on the properties of strain localization in elastoplastic geomaterials at plane stress and plane strain. Conditions for the onset of strain localization including the effects of damage are derived for the cases of plane strain and plane stress. Discussed are the inclination of the localized band and the hardening modulus corresponding to the onset of strain localization. It is shown that the properties of the strain localization are dependent on the damage and the capacity of bearing hydrostatic pressure by the damaged part, and that damage may induce an earlier onset of strain localization and lead to instability of a geomaterial.accepted for publication 11 March 2004     

岩体工程地质动力学基本原理

本文简要介绍了岩体工程地质动力学的基本原理。文章认为岩体工程地质动力学的任务是揭示岩体与各类工程地质动力因素的作用规律,其主要研究内容包括:岩体物质和结构的动力学成因与特性,岩体赋存的地壳动力学环境,岩体的动力学行为与过程,以及岩体工程防灾原理等。岩体工程地质动力学的基本观点包括:岩体及其特性是地球动力学作用结果的"动力成因观"、岩体的工程行为是岩体与动力学环境相互作用结果的"动力作用观",以及工程地质防灾的基本途径是调节岩体与环境的相互作用过程的"过程调节观"。文章在动力作用观的框架下,系统阐述了岩体的动力学成因与特性,岩体赋存的地壳动力学环境特征,岩体的基本力学行为,高地应力环境岩体特性与力学行为,岩体动力学响应,岩体中地下水的作用规律等。     

城市工程与地质评价研究现状与展望

本文是对"城市地质环境与工程"学术研讨会中关于城市工程地质评价专题的一个综述,主要包括城市基础地质填图与工程地质评价、城市工程地质环境地质信息技术两项内容。本文除对此部分论文作以概要介绍外,重点对工程地质评价的有关问题作以阐述。同时对相关问题的前景进行了探讨。     

福建海岸带地质环境背景与海水入侵的形成条件探讨

提出一种新的网格自适应方法：在需要加密的网格单元中心加入新结点,并对加密后的相邻 三角形网格单元进行公共边变换, 构成新的网格单元. 与传统的在网格边界中点加入新节点的自 适应方法相比,新方法可以更加灵活地控制网格密度,加密后的网格继承原先的网格质量不 发生畸变,并且算法编程简便,容易实现. 将自适应网格生成方法和基于特征线方程的分离 算法相结合,对空腔内不可压缩黏性流动进行了计算. 在特征线方向上进行时间步离散,动 量方程求解过程中采用非增量型分离算法. 计算中,把求解变量梯度值作为判定准则,在 变化剧烈的区域进行网格局部加密. 计算结果表明该组合算法有很好的计算精度,并有效减 少了计算时间和存储量.     

中国活动构造与环境灾害研究中的若干重大问题

活动构造与环境灾害是密切相关的。活动构造可以直接引起地质灾害,构造活动引发的地震又可以派生出一系列地质灾害,人类不恰当的工程活动还可以恶化地质构造环境而加剧地质灾害。在活动构造与环境灾害相关性研究方面,我国急待启动四大科学问题的研究工作:基于现代大陆动力学的中国大陆区域地壳稳定性分区评价研究;青藏高原隆升与地质灾害;活动断裂的工程危害及其防治;地质灾害的内外动力耦合成因机理。     

斜坡地质灾害的空间预测问题

结合典型实例阐明斜坡地质灾害的空间预测是灾害防治工作的前提条件与成败关键。继而讨论了“斜坡地质灾害空间预测”的内涵与工作程序,以及与斜坡稳定性评价预测相关的斜坡破坏型式,斜坡结构类型,斜坡破坏的环境条件和人类活动的影响等问题。在斜坡地质灾害空间预测的定义中,笔者将预测时段仅限于“工程年代”之内,且前提是保持现有斜坡结构和环境条件,以及可预料的人类活动影响;预测程序是先进行斜坡稳定性预测,然后再对稳定性差或较差的坡段进行灾害危险性(度)预测。关于斜坡破坏型式的划分,一是从它的影响范围和“量”与“质”的关系看都需重视其单次规模;二是要与斜坡的成因结构类型相结合,才能对现场地质调查与研究具有指导意义。为了展示斜坡的成因结构类型对稳定性的控制意义,本文提供了长江三峡工程库区和西部大开发中总结出来的碎屑岩和副变质岩斜坡的新类型系统,并对三类土质斜坡的典型结构特征和稳定性进行了简要比较。关于环境条件对斜坡稳定性影响的量化研究,笔者更看重多个非自体(非本坡段)天然模型观测和滑坡反算的成果。同时建议在全面准确的现场调研的基础上建立确定性地质模型并应用基础学科的相关原理进行单要素的量化分析和单元分析,以便进一步揭示斜坡变形破坏机理。