摘要：岩体是由软弱结构层分割的各种尺度的岩块相互嵌套形成,具有复杂的层次结构,对岩体动力变形及应力波传播具有显著影响。针对具有复杂层次结构的块系岩体,基于Cosserat理论建立摆型波与旋转波的动力模型,确定层次结构对动力变形的影响。进一步,针对摆型波的低频、低速特征,基于Bloch定理确定并求解不同层次结构中波的频散方程,研究波的频散关系及速度特征。最后,基于固体能带理论揭示摆型波低频特性的力学机制,并基于研究结果讨论摆型波及旋转波诱发冲击地压的可能性。研究表明:忽略岩体高阶层次结构将低估岩体的位移及其整体变形,计算结果偏于不安全。长波扰动作用下,高阶层次结构中第一模态摆型波(对应声学支)频散现象不显著,其传播速度降低,岩体内部高阶层次结构阻碍波的传播;其他波(对应光学支)频散现象极其显著,几乎不能独立存在并传播;低频摆型波为波的主要形式,比高阶模态波及传统的P波、S波衰减速度更慢、传播距离更远。

摘要：文章提出了节点拓扑变量一种非耦合映射的ICM方法,对于结构拓扑优化问题予以建模和求解:首先将基结构划分为由较小单元组成的网格,取节点独立、连续的拓扑变量,建立了一种双线性形函数插值的变量非耦合映射,替代了单元独立连续拓扑变量,使单元的“有”或“无”连续化近似,实现了节点拓扑变量过滤识别与物理量的单元内插值,推导建立了节点拓扑设计变量的优化模型,采用基于变量可分离的二阶对偶规划算法求解,并且改进了最优拓扑构型的圆整技术.接着以常见的位移约束下结构重量(或体积)极小拓扑优化问题为例,演示了上述建模及求解过程.最后分别给出了单载荷工况和多载荷工况下的位移约束拓扑优化的算例,数值计算结果验证了本方法的有效性.研究有如下优点:克服了以往基于单元拓扑变量研究的缺陷,即最优结构边界为锯齿形,得到的最优结构的拓扑边界光滑清晰;给出了节点拓扑变量和单元拓扑函数场定义,提炼出构造该场必须遵循的5点准则,克服了节点拓扑ICM方法有关研究中存在的不足;得到节点设计变量不再是耦合关系,可以方便地求出结构物理量的二阶导数,从而利用变量可分离对偶优化算法进行高效的寻优;研究成果不仅丰富了ICM方法的内涵,推动了其发展,而且对变密度的节点拓扑方法也有参考的裨益.

摘要：为实现双层桥梁排架墩地震损伤控制设计,提出上层排架采用摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)体系、下层排架不摇摆的双层桥梁排架墩设计思路,并采用钢管灌浆阻尼器(Steel-tube Grout Damper,SGD)提升摇摆接缝处的耗能能力。基于OpenSees数值分析平台分别建立了SGD和外置SGD的RSC双层排架墩抗震数值分析模型,结合试验结果验证了SGD和RSC排架墩建模方法的准确性。选取7条近断层地震动记录,基于增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)手段,研究外置SGD的RSC双层排架墩的地震反应。研究结果表明,当PGA为0.1 g时,SGD开始屈服耗能;当PGA为0.4 g时,SGD最大变形为名义极限变形的53.44%,无粘结预应力筋最大应力为名义屈服强度的59.60%;当PGA为0.8 g时,SGD接近拉断,预应力筋最大应力为名义屈服强度的84.78%;与耗能角钢相比,SGD变形及耗能能力更强,在强震作用下更不易发生拉断破坏。

摘要：针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造。基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算。试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6%、变形能力提高14.4%,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2%、变形能力下降18.7%,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求。

摘要：在输电线路工程应用的过程中,一些地区受温度及风荷载的影响较大,这对于季节性大体积混凝土施工较为困难。针对以上工程难点,设计并制作了比例为1∶2的新型预应力装配式基础缩尺模型,对此缩尺模型进行了单调和往复荷载作用下力学性能试验研究。随后,通过软件ABAQUS进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:单调荷载作用下,施加到设计荷载时,基础失效,失效模式为基础上部法兰盘与基础柱产生脱开现象;往复荷载作用下,基础柱下部法兰盘与底板脱开,混凝土出现碎裂现象;在设计荷载作用下,该预应力装配式基础具有良好的承载能力和抵抗变形的能力。

摘要：应用被动控制技术建成的隔震建筑,其隔震性能缺乏检测手段,因此进行隔震结构动力特性的现场测试具有重要意义。现场测试1栋4层基础隔震幼儿园,展示了试验装置、方法及所得结果,将结果与同条件下非隔震结构模型进行对比分析,探究实际隔震结构动力响应规律及减震效果。用液压千斤顶将建筑物推开使隔震层产生98 mm(对应LNR500剪应变102%)水平初位移,安装混凝土顶杆支撑建筑物;利用炸药将顶杆爆破卸载使建筑物做自由振动;最后测试和分析其动力响应等参数。分析结果表明:水平初位移条件下,隔震结构的一阶自振周期比非隔震结构显著延长,阻尼比增大;隔震层滞回曲线饱满;各楼层动力响应控制效果明显,但观察到屋顶层相比底层加速度略有放大;卸载后隔震层瞬间复位,表明隔震层具有瞬间复位特性。

摘要：新建隧道钻爆施工过程中,邻近既有隧道机制砂喷射混凝土支护结构往往会承受循环冲击荷载。为研究轴压对循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性的影响,采用改进的大直径分离式霍普金森压杆试验装置,开展4个轴压水平下的机制砂喷射混凝土循环冲击试验,分析循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土的动力特性。研究结果表明:轴压和冲击速度对机制砂喷射混凝土的破坏形态、峰值应力、峰值应变和应变率均有较大影响,轴压的增加能够有效抑制试样的变形;轴压相同时,冲击速度越大试样破坏所需的冲击次数越少,冲击速度相同时,试样破坏所需要的冲击次数随轴压增大而不断增加;冲击速度和轴压均相同时,随着冲击次数的增加,试样峰值应力和动弹性模量不断降低,峰值应变和应变率不断增加,轴压对试样动弹性模量的影响不显著;随着冲击次数增加,试样的累计比能量吸收值呈线性增加趋势,冲击速度相同时,轴压越大,试样破坏时所需累计比能量吸收值越大,亦即轴压的增加可以显著提高试样的耗能能力,从而减缓试样力学性能的劣化进程。

摘要：随着工程建设的不断发展,隧道开挖孔洞数量增多的同时,多孔洞隧道相应围岩压力计算理论并不完善.针对四孔小净距隧道,以普氏理论为基础,参考已有研究中的荷载计算模型,结合四孔隧道位置特征,将深埋四孔小净距隧道计算荷载简化,综合考虑隧道开挖顺序与中岩柱所发挥作用,提出深埋条件下的围岩压力计算方法,利用该方法,结合余姚市某四孔公路隧道进行计算,并分析隧道间净距、隧道开挖跨度与中岩柱承载能力对围岩压力的影响规律.结果表明:隧道净距会影响隧道围岩压力附加承载拱的形成,净距越大各隧道偏压程度越弱,且两中洞间净距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大;当隧道间净距不变时,增大隧道开挖跨度,隧道洞室所承载围岩压力逐渐增大,且内侧竖向围岩压力变化均强于外侧;围岩承载能力越强,相同中土柱厚度条件下隧道开挖相互影响越小,其分担来自隧道上方附加平衡拱内松散围岩压力的效果越好,隧道支护结构所承受围岩压力越小;四孔小净距隧道中洞间距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大,隧道偏压特性随间距的增大而逐渐减小.

摘要：土体的碎散性和天然性使其变形和强度特性具有明显的尺度效应,所以研究土体应变局部化过程,不能忽略级配颗粒的分布和比例关系,须从多个尺度层面表征宏观力学特性。基于胞元模型理论,将土体视作由加强颗粒和基质组成的散体材料,通过三轴压缩试验研究不同加强颗粒粒径试样的内禀尺度规律,并通过数值模拟方法研究了细观层面剪切带的形成过程和启动机理;引入平均应变能释放系数,量化了土体在到达峰值应力之后试样整体的应变能转化情况,再现了多带的启动和渐进竞争过程。结果表明:不同尺度的加强颗粒强度试验说明颗粒的非连续性使土体具有尺寸效应,内禀尺度与粒径之比随加强颗粒尺度增大而减小。在应力峰值前非弹性耗散能增加,引发应变局部化;峰值后,剪切带内应变急速增大,带外发生回弹。

摘要：迂曲度是反应土体渗流特性的一个重要参数,对于研究流体在土体内部的流动特性至关重要,但目前的研究大多针对通用模型的研究,较难适用于特征性较强的卵石地层。为探究适用于卵石地层的迂曲度计算模型,将卵石颗粒简化为椭圆形,引入阻碍系数和各向异性系数来描述卵石颗粒的排列方式,引入特征粒径和卵石的长短轴之比来描述卵石的颗粒级配与形状特征,通过阻碍将卵石简化为椭圆形颗粒,基于牛顿流体在卵石地层中的层流流动,建立了考虑卵石排列方式、颗粒级配及形状特征的卵石地层迂曲度几何计算单元,推导了迂曲度的计算公式。并基于编程建立了卵石地层的模型,采用COMSOL Multiphysics的蠕动流模块进行了数值求解,将理论计算结果与数值模拟结果进行了相互验证;基于数值模拟进一步探究了卵石倾角对迂曲度的影响,并对卵石地层迂曲度的影响因素进行了参数分析。研究结果表明所建立的理论模型与数值模拟吻合良好,适用于卵石地层;卵石为等粒径时其迂曲度最小,随着卵石颗粒逐渐扁平化和卵石地层阻碍角的增大,迂曲度增大;同时迂曲度随各向异性系数的增大而增大,表明流体从不同方向流入卵石地层,其迂曲度不同。