弹性地基

摘要： 基于一阶剪切理论和移动最小二乘法,提出分析弹性地基圆形加肋板线性弯曲的静力和自由振动问题的无网格方法。对弹性地基采用Winkler地基模型,对圆形加肋板则将平板和肋条分开考虑,通过位移协调条件建立两者的参数转换方程。平板和肋条均采用一系列点来离散,用移动最小二乘法建立的形函数来分别描述两者的位移场,再分别通过最小势能原理和Hamilton原理导出弹性地基的静力弯曲和弯曲自由振动控制方程,最后采用完全转换法处理边界条件。以一系列不同基床系数、荷载、边界、肋条布置方式的弹性地基圆形加肋板为例,研究所提出方法的收敛性和稳定性,并将计算结果与有限元、文献结果对比。研究表明该方法可以有效分析弹性地基圆形加肋板线性弯曲的静力和自由振动问题,且肋条位置改变时,可避免网格重构。

摘要： 给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。

摘要： 为了准确掌握单一煤层和煤层群开采覆岩裂隙演化规律及分布形态特征,通过物理相似模拟实验、现场钻孔勘探、理论计算等方法分析煤层开采过程中覆岩运移破断特征及采动裂隙的分布形态。结果表明:在重复采动条件下,覆岩出现离层裂隙和纵向裂隙并伴随超前裂隙的产生,形成“采空区-工作面”和“采空区-采空区-工作面”结构时,覆岩裂隙经历产生、扩张、闭合、再产生、贯通、再闭合等6个动态循环变化阶段;煤层群在一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次及多次采动下,覆岩受上覆载荷作用,裂隙区向工作面两侧煤柱扩展,上煤层受本煤层边界煤柱和下煤层开采形成的“悬臂岩梁”支撑影响,使工作面两侧裂隙明显高于工作面中部,覆岩形成“M”形裂隙分布形态;覆岩受采动影响产生周期性破断,以单岩层或多岩层同时产生变形、运移、破断垮落,由此可见,覆岩中存在控制上部岩层的硬岩层和其控制岩层以组合梁的形式同步运移、破断。根据覆岩破断特征建立了基于Winkler弹性地基煤层群重复采动覆岩破断特征的组合岩梁力学模型,由模型计算得到覆岩裂隙演化高度和相似模拟实验及现场所测高度相近,由此表明,该模型可作为浅埋煤层群重复采动覆岩裂隙演化高度计算的依据。

摘要： 采用傅立叶级数法研究了不同荷载作用下轴力和剪切效应对盾构隧道变形的影响.计及剪切变形所产生的地基反力,建立了弯曲变形的控制微分方程,推导了剪切变形的计算公式;采用与既有理论解对比的方法,验证了级数解的正确性;通过对比计算,分析了截面形式、端承条件、荷载形式、长高比以及有无弹性地基对盾构隧道剪切变形的影响,剪切刚度对弯曲变形、剪切变形及内力的影响,以及装配力对弯曲变形和弯曲内力的影响.研究结果表明:盾构隧道的剪切变形在总变形中的占比可以达到20%以上,是由于盾构隧道圆环截面的形式及较低的剪切刚度共同造成的;考虑剪切变形后,隧道的总变形是增加的,但弯曲变形及弯矩较不考虑剪切变形时要小;随剪切刚度的降低,剪切变形增大,其在总变形中的占比也增大,当剪切刚度从8 GN减小到1 GN,总变形增加了15.7%,弯曲变形及弯矩分别减小了11.7%、17.1%,剪切变形增加5.77倍,剪切变形在总变形中的占比从4.64%增加到27.17%;装配产生的轴向压力增大了隧道的弯曲变形和弯矩,但影响幅度不大,一般对挠度的影响不超过2%,对弯矩的影响不超过3%.

摘要： 壳体作为基础在计算过程中需要考虑地基和基础的共同作用,现有的研究以静力分析居多,动力性能研究则相对匮乏。首先,对Winkler地基上圆底扁球壳的自由振动问题进行了详细研究,求得了周边简支及自由边界条件下圆底扁球壳的频率方程,绘制了相应的振型曲线,并讨论了实用解答的适用范围及相关工程精度要求。其次,通过对弹性地基上圆底扁球壳动力性能数值分析,得到实用解答对弹性地基上的扁球壳有着很好的适用性,但是对于无地基作用时的壳体适用范围较小。最后,分析了基床系数k对弹性地基上圆底扁球壳自振频率的影响,以期对后续实际工程应用的开展打下基础。

摘要： 在弹性地基中,基于三维连续介质土模型,对均质土中薄壁管桩的纵向耦合振动特性进行了研究.通过建立管桩纵向振动方程,采用Laplace变化法,根据边界条件和初始条件,求解得出均质土中桩顶频域解析解和时域半解析解.然后进行了管桩壁厚、管桩的纵波波速、外半径等参数的改变对桩顶动力响应的影响分析,并用数值软件Matlab进行曲线拟合,得出各参数变化对管桩纵向振动影响规律.

摘要： 采用基于移动最小二乘近似的无网格方法并结合一阶剪切变形理论,分析了非均匀弹性地基上变厚度加筋板的弯曲和固有频率问题.首先,用节点对变厚度板和筋条分别进行离散,导出变厚度板和筋条的势能;其次,利用筋条与变厚度板之间的位移协调条件将筋条的节点参数转换为板的节点参数,再将两者的势能进行叠加得到变厚度加筋板的总势能,并根据能量法得到其动能;最后,利用最小势能原理及Hamilton原理分别得到弯曲控制方程与振动控制方程.由于采用的方法不能直接施加位移边界,故采用完全转换法处理位移边界.本文先计算变厚度板的弯曲及非均匀弹性地基板的固有频率,与文献对比验证方法的有效性;然后对非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与 自由振动进行了计算,并将计算结果与有限元结果进行了对比.结果表明,本文方法计算所得结果与文献解及有限元结果之间的误差均小于5％,验证了该方法在计算非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与固有频率问题的有效性.

摘要： 在公路桥梁施工过程中,大型预制梁厂建设是必不可少的部分.在预制厂中,大型箱梁制造和转运的过程中,龙门吊更是吊运大型预制构件的主要起重设备.在集中荷载下的条形轨道基础是龙门吊基础的主要形式,不当的基础设计会给作业带来巨大的安全风险,因此,准确计算基础和所需的地基承载力就很有必要.论文结合通锡高速公路海门至通州段莱预制厂180t龙门吊基础施工实例,利用弹性地基梁理论,同时结合Midas/Civil有限元分析软件,详细地说明龙门吊基础的计算步骤,旨在为类似工程提供参考.

摘要： 为研究弹性地基中多孔功能梯度材料圆锥壳的振动特性,基于经典薄壳理论建立了弹性地基中含均匀和非均匀分布孔隙的功能梯度材料圆锥薄壳的振动方程,并用伽辽金法求得了自由振动和动力响应的解.通过参数分析讨论了孔隙、弹性地基参数、半锥角等因素对功能梯度圆锥壳自由振动和动力响应的影响.结果表明,弹性地基的压缩和剪切刚度的增大提高了圆锥壳的振动频率而显著减小了动力响应;当半锥角增大时,圆锥壳的动力响应显著增大.与非均匀分布孔隙壳体相比,均匀分布孔隙壳体的自振频率和动力响应随孔隙率的变化更为敏感.

摘要： 为了体现弹性地基对功能梯度材料(functionally graded materials,FGMs)纳米圆柱壳力学特性的影响并考虑到FGMs结构中可能存在的孔隙,基于Mindlin应变梯度理论,建立了弹性地基上包含尺寸效应的多孔FGMs一阶剪切变形纳米壳的力学模型,这种非经典的连续介质力学纳米壳模型利用材料长度尺度参数捕捉尺寸效应.通过Hamilton变分原理得到了系统的运动微分方程,采用Navier法获得了FGMs纳米壳固有频率的解析解,研究了Winkler弹性地基上多孔FGMs纳米壳的自由振动特性.结果表明,FGMs纳米壳孔隙率的增加会导致固有频率显著降低;Winkler弹性地基增加了FGMs纳米壳的有效刚度,且纳米壳的固有频率随着Winkler弹性常数的增加而增加;随着无量纲材料长度尺度参数的增加,基于非经典连续介质力学模型得到的纳米壳固有频率逐渐收敛于基于经典模型得到的结果.提出的建模方法可以为纳米圆柱壳的相关科学研究提供借鉴和参考;研究结果可以为相关工程设计提供依据.

摘要： 本文分析弹性地基上含格构复合材料夹层梁的静力学特性,采用双参数模型分别描述芯层和地基的力学性能;使用竖向弹簧和扭转弹簧描述格构的力学性能.用Heaviside函数描述分段荷载,取Dirac delta函数和doublet函数分别描述集中力和集中弯矩,用经典梁理论建立上下面层的静力学模型,由Mathematica软件获得解析解,有限元分析与计算结果相吻合.参数化分析了面层厚度、芯层厚度、格构宽度和格构数量对结构力学性能的影响,结果表明,面层厚度、格构宽度和数量是影响结构力学性能的重要参数,而芯层厚度的影响相对较小.在实际工程设计中,可通过合理选择夹层梁的面层厚度、格构宽度和数量达到既节约成本又满足力学性能要求的双重目的.

摘要： 弹性地基上薄板结构的随机振动分析对于工程设计具有重要的参考价值,本文求得了平稳随机激励作用下Winkler弹性地基上矩形薄板随机振动响应的精确解.首先,通过引入Winkler弹性地基上6类存在一组对边简支边界条件的矩形薄板结构的自由振动精确解,应用虚拟激励法解析推导并获得了位移、速度、加速度响应以及各应力分量的功率谱密度函数的显式表达式.其次,为提高计算效率,将自由振动分析获得的精确振型函数和频率响应函数分别在空间域和频域进行离散化处理,同时将功率谱密度显式表达式由解析运算转化为矩阵运算.然后,通过将功率谱密度在频域内积分并开方获得了各响应的均方根.最后,矩形薄板随机振动响应精确解与有限元解比较后表明,本文离散解析法获得的精确解具有高精度和高效率.

摘要： 根据分离变量法得到了弹性地基上预应力四边固支FGM薄板自由振动封闭形式的精确解.在分离变量方法中,利用控制微分方程本征值给出振型函数通解的一般解析形式和两个空间本征值和时间本征值的关系,再利用边界条件得到振型函数系数和本征值方程或频率方程的精确形式.数值结果与文献结果吻合较好,验证了本文方法和结果的的正确性.

摘要： 本文主要分析了在有无弹性地基情况时梁的能带结构，阐述其差别，并且分别利用传递矩阵法及有限元法进行计算，比较这两种方法计算结果之间的差别。因此，对Winkler弹性地基上的一维声子晶体Eider梁的振动带隙的研究，在实际工程中土一结构中相互作用问题上，减振、隔振方面将有一定的指导及实用意义。

摘要： 设有一单位厚度平面应变问题无限长弹性基础梁,梁上受有一段均布荷载作用,梁与弹性地基保持"完全接触",它们之间互不脱离,也互不滑动.在弹性力学平面问题中,有用位移表示的偏微分平衡方程组.通过分离变量法,将偏微分方程组变成常微分方程.求解常微分方程,由此得到含有待定常数的位移分量.在弹性地基与基础梁接触的边界处,应满足梁的位移与荷载的关系方程,通过这一边界条件,求出位移分量中的待定常数.利用位移分量,进一步可求得梁与地基的接触应力和梁的内力.

摘要： 在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立了具有弹性支承的复合材料夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.利用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,并获得了一边不可移铰支一边固定的夹层梁在横向均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出了前三阶屈曲模态对应的临界升温与地基弹性参数之间的特征关系曲线,获得了临界热屈曲模态跃迁特性.给定边界转角值后,分析载荷热与地基刚度参数对一阶模态的过屈曲平衡构形的影响.

摘要： 针对被动隔振系统,研究附加MTMD的隔振系统对部分弹性地基隔振性能的影响.建立带有MTMD的隔振系统的振动传递力学模型,并推导隔振系统的力传递率.在此基础上,分析了总质量比相同情况下的不同数量的TMD对力传递率的影响,并利用粒了群优化算法进行优化,同时利用3个TMD的优化结果研究了其对不同固有频率的基础的力传递率的影响效果.优化结果表明,安装优化后的MTMD隔振系统的力传递率在MTMD吸振范围内可以显著地减小。

摘要： 建立了风力机塔架、基础与地基的相互作用三维有限元模型,采用改进的拉格朗日有限元格式、接触问题的约束函数法和Newmark自动变步长的动力求解方法,分析了p-△效应、地基及地基与塔架基础的接触对塔架的自振特性和地震时程响应的影响.分析结果表明:弹性地基及塔架基础与地基土壤接触使得塔架结构的各阶自振频率降低显著,尤其高阶频率影响更甚,同时塔架系统各地震响应值也增大很明显.研究方法和研究成果可为风力机塔架系统的抗震设计提供有益的参考.

摘要： 基于弹性地基梁结构动力学理论,建立了水平地震荷载下锚杆(索)框架地梁动力简化模型,同时结合实际工程案例,采用大型有限元软件ANSYS进行对比验证。研究结果表明:所建动力简化模型合理,计算耗时短;地梁底部区段弯矩明显大于顶部,但其幅值波动小,随距坡底距离的增加,地梁弯矩幅值波动增大。

摘要： 采用大型物理模型试验，对锚索抗滑桩的破坏模式进行了探讨，结果表明锚索抗滑桩有3种破坏模式，即桩身塑性铰破坏模式、锚索失效模式和桩周岩土体失效模式。对锚索抗滑桩与普通抗滑桩的破坏模式进行对比研究后表明：锚索抗滑桩有2个弯矩极值点，在滑面以上的弯矩极值点位于桩后，在滑面以下的弯矩极值点位于桩前；而普通抗滑桩的最大弯矩极值点只有一个，其位置在桩前，两者的破坏模式有较大的不同。提出了锚索抗滑桩设计中的几个重要问题，即：锚索抗滑桩的配筋，锚索的设计安全系数，锚索抗滑桩的施工安全，以及用有限元等数值方法进行分析时应注意的问题。重点对锚索抗滑桩与普通抗滑桩在内力及配筋上的差别进行了讨论，认为锚索抗滑桩应根据两个极值点的位置及弯矩，在桩后及桩前的一定范围内加强配筋，同时在锚索作用点，还必须满足抗剪强度对配筋的要求。如果按照普通抗滑桩的方法，只在桩前弯矩极值点范围内加强配筋，必然存在较大的安全隐患。

摘要： 本发明公开了一种弹性地基上框架的计算方法，利用链杆法的简化思路和结构力学求解器弹性支座计算功能实现地基反力计算；然后，利用结构力学求解器超静定框架计算功能实现闭合框架内力计算。本发明具有链杆法适用范围广泛的优点，同时又避免了链杆法繁琐的典型方程求解，简化了计算过程，较链杆法提高计算效率30倍以上，且主要计算过程由软件自动完成，解决了手算法易出错的不足，提高了计算准确率。

摘要： 本发明属于土木工程技术领域，具体涉及考虑剪切效应的弹性地基梁的结构计算方法，用于弹性地基梁的弯曲变形、剪切变形和内力的计算。本发明所述方法考虑剪切效应的弹性地基梁的结构计算方法，根据梁的长短、端部条件以及荷载的作用位置和分布范围，推导出梁变形和内力的计算公式，包括在集中力、满布分布荷载、局部均布荷载作用下弹性地基有限长梁和无限长梁之弯曲挠度、剪切挠度、弯矩和剪力的计算公式。由此可评价弯曲和剪切对梁变形的不同贡献，使结构计算更加精细，有利于准确制定控制梁变形的措施，具有明显的技术经济合理性。

摘要： 本发明公开了一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构及施工方法，属于溶洞群隧道施工技术领域，地基梁结构，包括垫台和预应力梁，垫台设置在预应力梁的底部，预应力梁设置在仰拱的底部，探测选取溶洞完整基岩区域作为垫台的基桩，预应力梁沿隧道路线方向设置，垫台包括承台和水平传力构造板，承台设置在基桩上，水平传力构造板设置在承台上，预应力梁设置在水平传力构造板上。在梁底布置临时支撑，为梁体浇筑混凝土提供竖向支撑力。在张拉预应力前，清除梁底临时支撑和四周浇筑模板，为张拉预应力时梁体纵向变形提供空间，在原临时支撑位置处注入自膨胀水泥砂浆充填，使梁体与梁底岩体紧密接触，发挥梁底岩体承载能力。

摘要： 本发明属于土木工程技术领域，具体涉及考虑剪切效应的弹性地基梁的结构计算方法，用于弹性地基梁的弯曲变形、剪切变形和内力的计算。本发明所述方法考虑剪切效应的弹性地基梁的结构计算方法，根据梁的长短、端部条件以及荷载的作用位置和分布范围，推导出梁变形和内力的计算公式，包括在集中力、满布分布荷载、局部均布荷载作用下弹性地基有限长梁和无限长梁之弯曲挠度、剪切挠度、弯矩和剪力的计算公式。由此可评价弯曲和剪切对梁变形的不同贡献，使结构计算更加精细，有利于准确制定控制梁变形的措施，具有明显的技术经济合理性。

摘要： 本发明公开了一种采用橡胶和原木模拟弹性地基的装置和方法，该模拟装置包括用于测量支承力大小的原木块，用于控制变形大小的橡胶块，用于定位橡胶和原木块的格栅和用于支承原木块、橡胶块和格栅的底座。该模拟地基的方法，包括：1.橡胶原木支承单元选定和设计；2.在原木块两个或四个侧面布置电阻应变片或其它应变计，连接应变采集仪；3.在材料试验机或其它高一级计量装置上对橡胶原木单元进行标定；4.橡胶原木支承单元顶部变形通过位移计测量；5.橡胶原木单元间距和承载性能设计。本发明设计合理、加工制作方便且安全经济，能简便、高效完成实际地基性能的模拟，并可反复用于土－结构相互作用试验研究。

摘要： 本申请公开了尤其涉及一种变刚度数显式温克尔弹性地基试验装置、工作方法、应用；属于土木工程试验设备技术领域；其技术要点：包括三个组件，即套管组件、刚度调节组件、弹簧紧固组件。本申请旨在提供一种变刚度数显式温克尔弹性地基试验装置、工作方法、应用；其能够增加试验装置的通用型，不需要经常更换弹簧。

摘要： 公开了一种类弹性地基梁式内力自平衡千斤顶静载试验台，包括测力传感器、两个固定横梁、连接结构、移动横梁、多个弹性部件、调节千斤顶和定位件，弹性部件设置在移动横梁和一个固定横梁之间，使移动横梁模拟为弹性地基梁，在试验过程中，试验载荷在试验千斤顶、固定横梁、弹性部件、移动横梁、连接结构和测力传感器之间传递，实现了试验千斤顶和试验台的内力自平衡，通过调节弹性部件的刚度和布置，模拟不同刚度结构件的变形特征，使试验千斤顶能够有不同的行程，从而可以同时测试多个千斤顶在不同载荷情况下的加载力值，实现对多个千斤顶进行快速准确的静载调试。

摘要： 本发明公开了一种弹性地基上框架的计算方法，利用链杆法的简化思路和结构力学求解器弹性支座计算功能实现地基反力计算；然后，利用结构力学求解器超静定框架计算功能实现闭合框架内力计算。本发明具有链杆法适用范围广泛的优点，同时又避免了链杆法繁琐的典型方程求解，简化了计算过程，较链杆法提高计算效率30倍以上，且主要计算过程由软件自动完成，解决了手算法易出错的不足，提高了计算准确率。

摘要： 公开了一种类弹性地基梁式内力自平衡千斤顶静载试验台，包括测力传感器、两个固定横梁、连接结构、移动横梁、多个弹性部件、调节千斤顶和定位件，弹性部件设置在移动横梁和一个固定横梁之间，使移动横梁模拟为弹性地基梁，在试验过程中，试验载荷在试验千斤顶、固定横梁、弹性部件、移动横梁、连接结构和测力传感器之间传递，实现了试验千斤顶和试验台的内力自平衡，通过调节弹性部件的刚度和布置，模拟不同刚度结构件的变形特征，使试验千斤顶能够有不同的行程，从而可以同时测试多个千斤顶在不同载荷情况下的加载力值，实现对多个千斤顶进行快速准确的静载调试。

摘要： 本实用新型涉及一种用于模拟弹性地基的支座装置，包括上套筒和下套筒，上套筒设在下套筒上部，上套筒与下套筒之间设有弹性件，上套筒上设有记录位置变化的位移计。与现有技术相比，本实用新型克服了传统水平加载方式无法反映结构设备在土体中的变形和位移的缺陷，使试验更加接近实际情况；本装置还可测量出地基的具体变形量，并实时输出数据，有利于力学分析和计算。