移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应

将路面板作为三维弹性体,建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型,对移动荷载作用下路面板-饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析.将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了饱和弹性土介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下饱和弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性,研究了荷载速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响,研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力响应分析提供参考.     

临界移动速度荷载作用下地基的振动特性

边学成通过建立2.5维有限单元结合薄层单元方法，研究了接近或超过临界速度的移动荷载作用下地基三维振动问题.通过沿荷载移动方向的波数变换将三维问题降维成每个节点有3个自由度的平面应变问题，极大地提高了计算效率.采用有限单元模拟荷载作用范围所在的地基近场区域，用动力薄层单元构建透射边界来模拟波从近场向无穷远处的传播.通过数值计算给出了地基表面振动的动力时程和三维波动场的分布，发现当移动荷载的马赫数接近或大于1.0时地基中产生明显的波动传播现象.     

移动荷载作用下地基-轨道系统的土动力分析

以列车运行时的轨道--地基系统为对象，将轨道--地基系统简化为成层地基上的Winkler梁模型，对移动荷载作用下成层地基的动力响应进行分析，得到了移动荷载作用下土的动力响应．     

移动荷载作用下桥梁动态响应的波谱单元法

现有的波谱单元法都是应用于荷载作用位置固定不变的问题,本文将波谱单元法推广到移动倚载作用下桥梁的动态响应问题.基于能量原理,在频域内通过波谱形函数将作用在桥梁上的移动荷载等效为桥梁端部位置固定不变的节点集中荷载,利用等效后的节点荷载求解移动荷载作用下桥梁的动态响应.将波谱单元法的结果与有限元Newmark法、精细积分法及解析解进行对比,数值分析结果表明,推广后的波谱单元法能有效求解桥梁受移动荷载作用的动态响应问题,大大减少计算单元数量,提高计算效率,且具有很高的计算精度.     

移动荷载作用下桁架桥动力响应的数值分析

为研究移动荷载作用下桁架桥的振动情况,采用有限元方法,编制了桁架桥有限元计算程序,分析了节点静力荷载和移动荷载两种工况作用下某工程中三联钢桁架桥的受力情况,计算了静力荷载作用下的节点位移和单元内力,模拟了移动荷载作用下桁架桥动力响应过程,并与MIDAS/Civil程序计算结果进行比较.计算结果表明,两种方法对静力问题求解是吻合的;在动力分析时,相对于MIDAS程序中施加的"跳跃"性节点动力荷载,所给的线性插值分配方案,使得移动荷载具有较好的连续移动性,其动力响应曲线相对缓和.     

桩-土系统在波浪荷载下的动力响应分析

通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用，通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程，直接构造波浪对柔性桩的散射速度势，考虑了流体和桩体的相互作用，由解析法给出了埋置圆桩在波浪荷载下的动力响应.研究和分析了在波浪力作用下泥面冲刷深度、土参数、波浪入射频率对桩身内力、桩身振动响应的影响.在波浪荷载作用下，与先计算柔性悬臂端波浪力再考虑桩土间相互作用的情况相比，当考虑桩土耦合振动时，桩的水平振动的振幅减小，基频降低.     

多层地基中桩的荷载传递分析

利用剪切位移法和传递矩阵法，根据分层分析原理，推导出了多层地基中桩的荷载传递矩阵，并在桩端应用双曲线荷载传递模型，模拟土的非线性变形特性，从而建立了可考虑土非线性影响的多层地基中桩荷载传递分析理论．该理论可用于计算多层地基中桩的沉降和极限承载力，也可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律．通过与现场实测结果对比可知，计算结果与实测所得到的p-s结果非常吻合，计算所得到的桩身轴力和桩侧摩阻力沿深度的分布与土层分布的实际情况相符，也与用其他分析方法得到的结果一致．荷载传递分析理论比有限元方法简单，并具有较强的实用性．它不但可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律，也可用于分析嵌岩桩和扩底桩的荷载传递规律．     

正交各向异性路基路面在移动荷载作用下的空间动力响应

基于薄板理论建立了直角坐标系正交各向异性弹性地基上覆无限大弹性板的路基路面三维空间力学模型,推导了板和地基在移动荷载作用下稳态响应的微分方程.采用坐标变换、Fourier变换求解偏微分方程,得到了移动荷载作用下无限大板的动力响应的解析解.采用MATLAB软件编制了相应的计算程序,对路面板表面作用移动矩形谐振荷载进行算例分析,研究了地基参数对板位移的影响规律.结果表明,考虑土体的正交各向异性更能准确描述路基路面相互作用的动力响应.     

机场刚性道面无损检测理论研究

以一种新的、更符合实际的力学计算模型-移动荷载下粘弹性地基板系统来研究场道的无损检测理论，基于线性系统的叠加原理和坐标变换，建立了求解移动荷载下粘弹性地基板的动力响应广义积分公式，把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数，然后在柱坐标中利用拉普拉斯和汉克尔变换求解板在瞬时点源荷载作用下的解，再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解．以此为基础，采用最小二乘方准则，通过实测弯沉与理论弯沉相拟合，快速识别出E．通过实例计算，表明本文结果正确，基本理论和方法可应用于无损检测技术中臬获取地基模号E。     

移动荷载作用下土体动力响应的参数影响分析Ⅱ列车-轨道-地基系统

采用移动坐标系,用双自由度体系模拟作用于轨道体系的车体荷载,结合粘弹性半空间积分变换解,求出列车——轨道——地基系统动力响应基本解.算例验证表明本文分析方法的正确性,数值分析了荷载移动速度、频率和土体弹性模量对系统动力响应的影响,并与荷载直接作用在地基上时地基土响应作比较,给出对工程实践有意义的结论.     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明：饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大．     

基于复合土钉支护结构的“荷载分担法”

提出一种考虑搅拌桩分担荷载的计算模型即"荷载分担法",假定荷载由搅拌桩和土钉共同承担,其中搅拌桩所能承担的荷载由它的抵抗强度反算得到,而土钉分担的荷载由总荷载减去搅拌桩分担的荷载算得到。在此基础上进行复合支护结构的设计,实践表明:这种方法思路明确,计算简单,具有一定的探讨价值。     

动态裂纹的位错模型

静态裂纹的位错模型已有广泛的研究,而动态裂纹的动态位错模型研究得不够。本文提出动态增生位错模型,并给出了它的应力场,利用这一模型,建立了适用于动态裂纹问题的奇异积分方程。用这种方法求得了运动裂纹的Ｄ－Ｍ模型的位错分布函数及裂纹张开位移。     

荷载传递法在桩基加载试验中的应用软件开发

本结合自平衡加载试验，研究荷载传递法求解桩在各个土层界面处的轴力和各分单元的侧摩阻力方面的应用，根据荷载传递解析法的假定得到试验桩的极限承载力和桩顶的沉降；同时，基于荷载传递法的解析原理，开发出专用于自平衡加载试验计算的应用程序.     

桩筏基础与地基共同作用的半解析半数值分析法

将群桩筏板基础离散成桩和弹性板,桩筏基础与地基的共同作用转化为桩、弹性板与地基之间的力与位移协调分析。对不同的地基模型求解相应的地基柔度系数,同时将桩作为弹性杆件求解其柔度系数,并将筏板视为地基上的四边自由矩形板,求出其在地基反力、桩顶反力和外荷载以及简支边广义位移共同作用下的位移,最后通过力和位移协调建立桩、筏、地基之间的共同作用方程并求解。算例对比表明半解析半数值方法具有较好的精度,能满足实际工程计算需要。     

列车移动荷载在地基中引起的主应力轴旋转

利用移动荷载作用下地基的应力解答,计算列车移动荷载在弹性半空间地基内产生的动应力.根据计算土单元与列车的相对位置,将动应力曲线分为3个阶段,分别对这3个阶段的土单元应力路径和主应力轴旋转进行分析.在每一个循环中,土单元应力路径变化规律和主应力轴旋转规律与单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转相似,但轮轴荷载的相互叠加使得应力路径变化和主应力轴旋转都更加复杂.单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转一直为顺时针方向,而在一个循环中由列车引起的主应力轴旋转则会发生摆动,尤其是大主应力旋转到z轴附近时.     

不平顺路面对交通荷载引起的地基振动影响

为研究不平顺路面对交通荷载引起的成层地基振动的影响,建立交通荷载-不平顺路面-双层地基耦合模型,分别采用单相弹性介质理论与Biot饱和两相介质理论模拟地基上、下层土体,采用Kirchhoff薄板理论模拟路面系统,采用正弦曲线模拟不平顺路面;通过线性Hertzian接触模型得到不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载. 采用Fourier变换求解系统控制方程,通过快速Fourier逆变换（IFFT）求得时域结果. 数值研究结果表明,不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载对成层地基振动响应的影响不容忽视. 当上层土体模量较小时,动力荷载引起的地表加速度大于轴重荷载引起的加速度,是引起地表振动响应的主要因素;随着上层土体模量增大,动力荷载引起的振动相对减小,但仍不可忽略. 此外,动力荷载是引起下卧饱和土地基超静孔压响应的主要因素.     

高速列车荷载作用下路轨系统及饱和地基的动力响应

将在高速移动列车荷载作用下的铁路系统分为上覆路轨系统和下卧土体两部分.对于下卧土体部分,通过Fourier变换求解Biot多孔饱和介质的动力方程.对于路轨系统,将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,同时考虑道渣层的影响.用一系列符合列车几何尺寸的点荷载来模拟列车荷载.在Fourier变换域内,联立路轨系统和下卧土体的动力方程,求解在列车荷载作用下的钢轨位移和加速度、土体位移和加速度及土体孔压的表达式.利用数值积分方法对表达式进行Fourier逆变换,得到钢轨位移和加速度、土体孔压在时域内的表达式.通过算例讨论了荷载移动速度和土体渗透系数对钢轨速度和加速度及土体孔压的影响.结果表明,水相介质的存在和荷载移动速度均对土体动力响应产生很大影响.