海上风机单桩基础承载特性三维有限元分析

针对拟建的杭州湾近海风电场,利用大型通用有限元软件,对风机单桩基础的承载特性进行了三维有限元数值模拟分析,研究了海上风机单桩基础在不同单调荷载及复合荷载作用下的承载特性,以期促进海上风力发电技术的深入研究。     

波浪荷载对SPM重力锚承载力影响的研究

为确保重力锚在工程中的安全使用,基于弹塑性增量有限元方法,分析了波浪荷载作用下重力锚周围海床动力响应规律以及重力锚水平承载力的变化规律。通过分析发现:波浪荷载作用下,锚底土体超孔隙水压力呈波动式上升,累积超孔压比最高可达０．９左右,从而使土体有效应力减小导致重力锚的水平承载力下降;且锚前沿土体塑性应变随循环周次的增加而逐渐累积是重力锚的水平承载力下降的另一主要原因。并得出随着土体弹性模量、黏聚力和内摩擦角的增大,土体累积超孔压逐渐减小;弹性模量越大,重力锚前沿土体的累积塑性应变数值也越大;然而随着黏聚力和内摩擦角的增大,重力锚前沿土体的累积塑性应变数值在减小。     

干湿循环条件下不同初始干密度土体的力学特性

利用应力-应变控制式三轴剪切渗透试验仪,测试了大连地区典型粉质黏土试样干湿循环前后的力学特性。通过对干湿循环前后试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干湿循环对不同初始干密度土体力学特性的影响,结果表明：土体对干湿循环的响应与土体的初始干密度有关。干湿循环使得初始干密度为1.61g/cm3的试样的应力-应变关系曲线由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,循环前后有效应力路径的发展趋势发生了明显变化。初始干密度1.71g/cm3和1.76g/cm3试样干湿循环前后的应力-应变关系曲线形式未发生明显改变,干湿循环致使孔隙水压力的峰值所有增加,剪切初始阶段的有效应力路径位于未循环试样的左侧。干湿循环前后土体的电镜扫描（SEM）试验发现,干湿循环导致土骨架的结构性转变。干湿循环过程中试样内部结构调整和基质吸力的压密作用使得土体的力学特性发生了不可逆转的变化。     

高层或高耸结构考虑土—结构相互作用的地震反应分析

本文提出了一个变曲振动连续体模型,将地基土、基础、上部结构视为一种性质分段均匀的连续体,将地基土的动力特性、阻抗直接引入动力方程中,即可体现结构的变化、土的分层、又简化了计算。算例结构表明此法适用于高层或高耸结构考虑土－结构相互作用的地震反应分析。     

土坝的地震响应及液化无网格法分析

以Biot固结理论的u-p列式作为饱和砂土的控制方程,应用有效循环弹塑性模型建立土的本构关系,并运用更新的Lagrange大变形算法分析液化后土体的大变形行为。利用移动最小二乘法近似推求形函数,再采用伽辽金法对控制方程离散,获得无网格伽辽金法的基本计算方程以进行无网格法分析。通过算例证明了该方法能避免液化大变形有限元分析时由于网格畸变而引起的计算中断问题。将无网格法应用于某坝的地震响应分析。计算结果表明：坝顶的加速度在液化前较输入加速度有一定的放大,在液化后加速度显著减小,且振动周期变长;坝体下部和坝趾处土体相对于其他区域不容易发生液化。     

机器的共用基础的动力特性研究

把受地基约束的共用基础视为弹性体,承受不同位置大型动力机器的激振,进行基础动力特性的分析,建立了基础刚度矩阵,应用振型阻尼方法确定阻尼矩阵。并通过算例进行了共用基础的减振效果。     

与荷载同步变化的时间步自动调整方法

为了提高计算效率,针对结构动力时程分析中由时间步长引起的误差,建立了时间步长与相对误差之间的关系式,实现了满足目标误差限的时间步自动调整,丰富了时间自适应理论。通过与解析解的对比,验证了该方法在提高计算效率方面的有效性。在局部,荷载变化越快,对应的自适应时间步长越小;荷载变化越慢,对应的自适应时间步长越大。该方法可以有效解决在冲击荷载、振动荷载、爆炸荷载或地震荷载的动力数值计算中,因时间步长的设置不当导致计算结果发散甚至计算中断的问题。     

干湿循环条件下粉质黏土在循环荷载作用下的动力特性试验研究

利用改进的可控制吸力式非饱和土C.K.C循环三轴仪,对反复干湿循环条件下的粉质黏土进行了动三轴试验研究,探讨了其在饱和条件下干湿循环对累积塑性应变与振次关系以及对动强度特性的影响,同时分析了不同基质吸力下反复干湿循环后的动强度特性。研究表明:干湿循环对粉质黏土的变形特性有明显影响,相同动应力及振次条件下干湿循环试样的累积塑性应变小于原始试样;干湿循环后土体的临界循环动应力以及动强度明显增大;反复干湿循环后,粉质黏土的临界循环动应力和动强度随基质吸力的增加而增大,但其随基质吸力增加而增长的速率随基质吸力的增加而减小。干湿循环前后土体的电镜扫描(SEM)试验发现,干湿循环使得土颗粒排列更加紧密,干湿循环过程中试样内部并未出现微裂缝。     

基于AMGPSO-BP神经网络的电渗固结排水效果预测分析

电渗固结排水法已应用于很多淤泥软土固结工程中,其过程包含有电场应力场变化和电化学作用。电渗固结排水效果综合反映了固结沉降大小和固结后土体强度,所以在工程设计或试验设计时对固结排水效果预测意义较大。但是由于其机理的复杂性,应用传统的方法很难准确预测固结排水效果。基于此本文归纳了影响排水效果的10个因素,它们和排水效果具有高度的非线性关系。并设计了AMGPSO-BP算法对电渗排水效果进行神经网络训练与预测,经过对比PSO-BP和GPSO-BP算法后发现该方法的预测精度最高,预测结果平均相对误差为13.58%,能够很好的用于电渗固结排水效果的预测。