有限元-无限元耦合法在桩-土动态反应中的应用

推导了4+2节点动力无限元的位移形函数及坐标形函数,进而得到具有不同波动组合位移衰减形式的二维谐振无限元,并运用通用有限元软件建立了单桩动力荷载下的有限元-无限元(FEM-IEM)耦合模型,分析了竖向、水平及弯矩谐振作用下不同类型单桩在不同土性中的动力反应.计算结果证明,本文提出的耦合方法在计算效率和精度上具有优势.     

土-桩-结构线性动力相互作用简化分析

建立了简谐剪切地震波激励下三维土桩结构线性耦合体系简化分析模型,桩和结构均被简化为一简单梁模型;对耦合体系桩承台对基岩运动的放大效应进行了求解,此放大效应反映了耦合体系的动力相互作用.通过算例讨论了结构高度、刚度和质量、土层厚度和刚度以及桩刚度对耦合体系放大效应和固有频率的影响,结果表明:耦合体系的固有频率随结构高度、质量或土厚度的增加而减小,随结构刚度或土刚度的增大而增大.结构高度、刚度和质量以及土层厚度、刚度对耦合体系放大效应的影响无简单规律可循,而桩刚度对其影响不大.在与自由场地表面对基岩运动放大效应的比较中可知,在某些桩基结构的动力分析和设计中耦合体系动力相互作用不应忽略.这为进行土桩结构动力相互作用详细数值分析和试验研究建立了初步认识.     

低承台群桩动力阻抗的有限元分析

采用有限单元法分析承台埋置在土中的群桩的动力阻抗．采用透射边界来模拟土的辐射阻尼，计算了2X2群桩和3X3群桩的竖向、水平和摇摆动力阻抗．分析表明，承台的埋置对群桩的水平和摇摆动力阻抗有很大的影响．与高承台群桩相比，低承台群桩动力阻抗在某一频率范围内可能大很多，但在另一频率范围内也可能小，呈现出复杂的频率相关性．     

碎石桩复合地基桩土作用的数值分析

为进一步研究桩体复合地基在成桩过程中柱土接触处的相互作用,利用数值分析方法模拟碎石桩复合地基施工实际情况,采用弹塑本构模型并考虑能够反应土体与桩体相互作用的接触单元,分析竖向均布荷载作用下桩体与土体间的位移和受力情况,其力学性能得到更加深入细致的研究和检验,结果表明:在竖直方向上,应力最大的点在桩顶附近,应力最小的点在中性点附近.     

堆载作用下考虑界面接触行为的桩-土相互作用分析

采用三维有限元模型,对在堆载作用下软土与桩的相互作用进行分析,分析中考虑土的非线性和大应变,并在桩土间设置接触单元.重点研究桩土交界面上的接触应力以及土参数对土侧压力的影响.所得到的桩土交界面上的应力分布可以很好地解释离心实验结果,参数研究有助于更深刻地理解软土与桩的相互作用机理.     

简化桩模型在土-结构相互作用分析中的应用

采用简化桩模型和多分段杆单元模型来模拟独立桩承框架结构.对一幢七层独立桩承钢筋混凝土框架结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的结构自振特性对比分析.然后依次输入9条地震波加速度记录,对结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的地震反应时程分析.由大量的数值分析结果总结了土-结构相互作用对结构地震反应的影响规律,并用算例对部分结论进行验证.     

考虑薄层连接单元的桩-土-结构动力有限元分析

考虑土和结构物的动力相互作用时，两者之间的接触状态必然对基础和结构反应产生影响．通过假定桩土接触面薄层单元本构关系特征，人为地在两种不同材料交界面上引入一种位移间断面，并采用有限元方法将其位移及刚度反应到桩土子结构中．文中给出了桩-土-上部结构动力有限元平衡方程．计算分析表明，考虑薄层单元接触效应与假定桩土位移一致协调条件下所得的动力反应结果是有一定差异的     

桩承-上部结构的地震动力相互作用设计探讨

研究了水平地震作用下层状地基土中桩基建筑物的动力相互作用的特性,总结出各参与要素对动力相互作用体系地震响应的作用规律,并探讨了桩土上部结构共同作用程度的简单判别方法;编制了群桩分层土上部结构的动力相互作用分析及优化设计程序.实例分析表明,在带桩结构工程中应用该程序进行抗震作用下的优化动力计算是简单可行的,可由体系周期放大因子的值来确定采取相互作用设计计算与否,为桩承结构设计提供了新的分析思路.     

土-箱形基础-结构动力相互作用的模态试验分析

进行了野外大比例(1：2)土-箱形基础-框架结构动力相互作用模型的试验研究．在假定环境激励是有限带宽白噪声的前提下，用NEXT法测试并分析了该7层框架结构模型脉动响应信号及其动力特性．借助在Matlab环境下编制的程序计算各点响应的功率谱，得到了模型前5阶自振频率．通过现场实测值与底部固结假定下结构三维有限元计算理论值的比较发现，考虑土-结构动力相互作用(SSI)时的自振频率比不考虑土-结构动力相互作用时结柏第一阶自振频率最大降低8．5％．     

单个围桩-土耦合抗滑结构的土压力试验分析

针对新型桩-土耦合抗滑结构的工作机理研究,通过常规室内模型试验,采用土压力盒等应力测试手段,分析耦合结构中各围桩在滑体中的应力变化。结果表明:黏性土滑坡体中,采用围桩间距为4倍桩径,呈正六边形布置的耦合结构,锚固深度为桩长的2/5,在滑坡推力作用下,抗滑段内各围桩后土压力近似呈抛物线分布,在滑面以上约桩长的10%附近出现最大值。各围桩与桩中土压力值大致相等,围桩与桩间土体能够形成桩土耦合体共同来抵抗外荷载。锚固段内土压力值普遍较小,大致呈三角形分布,为讨论这种耦合结构的计算理论提供依据。     

抛秧机振动输送机构的模态分析和稳态响应

对抛秧机振动输送机构,通过建立有限元力学模型,用ANSYS6.1有限元分析软件对该模型进行模态分析和稳态响应分析,确定了振动机构工作频率、振型和振幅,得到了良好的振动特性结果,同时该方法避免了传统设计的反复试验修正过程,为农业机械中振动输送机构提供了一种新的设计思路.     

引水暗渠灰土挤密桩复合地基承载力可靠性分析

基于ANSYS概率设计系统(PDS),首次在引水暗渠灰土挤密桩复合地基承载力可靠性分析中运用非线性随机有限元法.以灰土挤密桩竖向荷载、弹性模量、泊松比及岩土的黏聚力等作为随机变量,并考虑了随机变量之间的相互作用,采用蒙特卡罗数值模拟法中的拉丁超立方进行抽样,计算出引洮工程引水暗渠湿陷性黄土灰土挤密桩复合地基以灰土挤密桩桩端最大应力为控制条件的失效概率为7.37%,可靠性指标为1.44.对随机变量进行了敏感度和相关性分析,判断出对失效概率影响较大的参数为土体的泊松比,其次为土体黏聚力、桩体弹性模量及土体弹性模量,其中,土体泊松比、土体黏聚力及土体弹性模量与灰土挤密桩结构最大轴向应力呈负相关,且相关性依次降低,桩体弹性模量与灰土挤密桩结构最大轴向应力呈正相关.研究结果可为工程施工、设计提供参考和依据.     

Continuous wave acoustic method for determination of moisture content in agricultural soil

This work deals with the problem of measuring moisture content in agricultural soil by means of an on-site, easy to use and real-time acoustic wave system. The method is based on the propagation of an acoustic continuous wave (CW) with frequencies below 900 Hz through the soil. Speed of these acoustic waves enables estimation of water content and degree of saturation in the agricultural soil. It is argued that the change in the speed of sound in relation to the moisture content of the soil can be used for a continuous monitoring and control of irrigation of crops, thus leading to minimum use of irrigation water for optimal crop growth and to other associated advantages. The agreement between the experimental results obtained from the laboratory prototype and those obtained theoretically from Brutsaert's model for elastic wave propagation in soil-air-water system is presented.     

索穹顶结构的有限元分析及其在农业建筑中的应用

根据非线性有限元理论研究了索穹顶结构的受力情况,用有限元分析软件AN SY S建立了某农用仓库的索穹顶结构模型,探讨了其在不同预应力水平作用下的受力情况,分析了索和杆在不同荷载下的内力变化情况及对结构稳定性的影响。结果表明该模型受力合理,可以应用于工程实践。     

燕沟流域水土流失治理及其效益分析

对燕沟流域水土流失及治理状况作了系统阐述,基于已完成的水土流失治理,对流域水土流失治理进度与相应的水保及社会经济效益进行了分析。截至2000年,流域新修高标准梯田485.6hm2,实现了人均基本农田0.165hm2;川台坝地粮食单产提高27.9%,梯田粮食单产提高12.8%,2000年人均产粮525.1kg;人均纯收入1541元;1997～2000年实测减沙效益平均达到了72%。基本完成坡耕地退耕还林还草及荒山荒沟封禁任务,植被覆盖率超过70%,治理度达73.3%。     

基于卫星遥感的黄三角濒海区土壤水盐及其耦合关系时空分析

水盐时空特征及耦合关系是盐渍化土壤治理和区域生态保护管理的重要基础。本研究选择黄河三角洲代表性濒海区域——垦利区,采用野外实测与遥感影像相结合的方法,筛选相关性较高的土壤水盐光谱参量,基于敏感光谱参量构建土壤水盐定量遥感反演模型,利用经典统计分析、耦合度模型、缓冲区分析、支持向量机分类等方法,分析研究区土壤表层水盐时空分异特征及其耦合关系。结果表明：基于水分敏感光谱指数LSWI、NDII和盐分敏感光谱指数SI-T、NDSI建立的各季节土壤水盐估测模型,验证集R²均大于0.650,RMSE均小于7,Sig<0.001;研究区土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主;不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季,土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季,水盐耦合度排序为春季>秋季>冬季>夏季;不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地,土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地,水盐耦合度排序为光板地>荒草地>耕地>林地;由近海到内陆,研究区土壤表层含水量、含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势,但土壤含盐量在距海>40~50 km处、含水量在距海>30~40 km处明显上升,耦合度也有所提高。本研究提供了濒海区域土壤水盐及其耦合关系的高效定量时空分析方法,研究结果可为滨海盐碱土改良利用与资源管理提供参考和依据。     

当前地下水流有限元系统关键问题的探讨

有限元分析在地下水领域中得到了越来越多的应用,地下水流有限元分析系统如Feflow、Visual Groundwater变得越来越流行。然而它们在几何建模功能与系统集成方式、有限元分析系统工作模式基本上沿袭传统模式,效率低下,难以适应功能扩展。尤其今天的工程问题变得越来越复杂,这将会阻碍这些有限元分析系统的深层的发展和应用。本文就这些问题进行了深入的探讨研究,并提出了相应的解决方案。     

深厚砂层坝肩绕坝渗流规律及防渗方案研究

为了研究深厚砂层坝肩绕坝渗流的规律,结合拟建的陕西省王圪堵水库土石坝工程,进行了左坝肩绕坝渗流的三维有限元分析,并以坝肩砂层渗透稳定为控制条件,进行了防渗墙延伸长度方案的比较研究,同时对传统的绕坝渗流计算方法水力学法所存在的问题进行了分析。结果表明,水力学法计算的绕坝渗流量结果偏小,据其进行防渗墙延伸长度方案的比较与选择缺乏理论依据;绕坝渗流沿河道方向的影响范围是有限的,主要影响发生在坝趾处的左岸坡上;随着防渗墙延伸长度的增加,坝趾处左岸横断面砂层的最大渗透坡降及出逸面的渗透坡降均逐渐减小;深厚砂层坝肩的绕坝渗流主要发生在砂层内,且随着防渗墙延伸长度的增加,砂层及左坝肩整体的绕坝渗流量均逐步减小,但差异不显著。     

基于文献计量的Cr污染土壤修复发展历程剖析(2001-2015年)

借助Web of Science,利用文献计量学方法定量分析了2001—2015年15年间发表的与Cr污染土壤修复相关的文献,研究了Cr污染土壤修复在不同时期(2001—2005、2006—2010、2011—2015年)的发展与演变,对比了不同阶段Cr污染土壤修复技术发展的异同点.文献计量分析显示,Cr污染土壤修复历程由早期的以电动力修复、生物修复主导的应用可行性研究,逐渐转向土壤淋洗修复、钝化还原修复以及以筛选修复菌种与修复植物为核心的生物修复技术研究时期,进而向多技术联合修复、新技术和新材料的探索研究阶段发展,学科交叉融合不断增强.Cr污染土壤修复技术3个阶段的研究内容由少至多,由浅入深,材料功能优化和环境友好化日益成为研究的驱动力.历经数十年发展后,以负载和纳米化为特征的新型修复材料制备及应用将成为下一阶段的研究重点,而修复技术的深度融合与地域化适应将是修复技术实际应用中需要突破的瓶颈.     

中国农村集体产权制度改革政策的变迁与趋势——基于2010—2020年76份政策文本的量化分析

以手工搜集的2010—2020年中国政府颁布的76份农村集体产权制度改革政策文本为研究对象,综合运用政策文献计量法和内容分析法,刻画农村集体产权制度改革政策的变迁与发展趋势。结果表明:1)中国农村集体产权制度改革政策绝大多数以部门规章的形式发出,反映出中国农村集体产权制度改革处于由点及面有序推进的进程中;2)参与农村集体产权制度改革政策制定的部门逐年增多,形成了多部门共同推进改革的局面;3)不同阶段的农村集体产权制度改革政策内容聚焦点各不相同,政策演进具有明显的阶段性特征:政策形成阶段(2010—2016年)主要聚焦于以清产核资、确权登记颁证为重点深入推进农村集体产权制度改革,政策深化阶段(2017—2020年)主要聚焦于制定相关配套政策从而确保集体资产保值增值和农民增收致富;4)当前农村集体产权制度改革政策体系在清查集体财产、核定集体资金、身份确认和农村集体资产财务管理等方面还存在政策供给不足的问题。