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三维长周期地震动有限元数值模拟方法

三维长周期地震动有限元数值模拟方法

作者：罗光财苏州科技学院

学位级别：硕士

工程结构抗震分析最常用的地震输入是基于概率性地震危险性分析得到的。随着强地震记录的不断完善和震源破裂过程研究的发展,一种考虑震源破裂机制与传播效应的强地震动建模理论与数值计算方法已成为当前一个新的研究方向,并取得较大进... 详细信息

工程结构抗震分析最常用的地震输入是基于概率性地震危险性分析得到的。随着强地震记录的不断完善和震源破裂过程研究的发展,一种考虑震源破裂机制与传播效应的强地震动建模理论与数值计算方法已成为当前一个新的研究方向,并取得较大进展。该方法能够反映震源、传播途径和局部场地条件的影响。在考虑有限断层震源破裂过程进行强地震动数值模拟时,普遍采用的方法是将有限断层置于计算模型内部,利用位错理论将断层错动等价为双力偶,一般来说由于发震断层较深,这种做法的计算模型很庞大。文献[24 ]提出了一种采用显式有限元计算长周期地震动的计算方法(本文简称外源法),三维计算模型的竖直方向只需考虑覆盖土层的厚度及以下一定厚度的岩石,则可以利用移动位错源在全空间辐射的地震波作为入射波施加到计算区域中,此时计算区域相对要小得多,计算量也相对减少。为验证该方法的正确性和计算精度,本文主要进行了如下工作: 1推导了文献[24]中采用的移动位错源生成入射波的计算公式,并补充推导了能够考虑断层走向与地表成任意角度的计算公式。 2采用该方法模拟了计算区域内部节点的位移数值解,并与相应的全空间解析解进行对比,结果表明,在自由表面反射波到达前,数值解与解析解相同。 3比较了有限元数值解和通用软件COMPSYN(采用OLSON等人提出的有限元离散波数法)的计算结果,结果基本一致。 4采用该方法进行了一个5.4级地震的地震动数值模拟。最后,对全文的研究工作进行了总结,并讨论了今后进一步的研究工作。

关键词：地震动显式有限元、位错源近断层数值模拟格林函数

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复杂岩溶坑壁超长锚索成孔技术研究

施工技术 2015年第S2期44卷 573-575页

作者：陈骏罗光财谭博中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004

以长沙冰雪世界矿坑加固及支护工程项目为载体,在保证质量安全等基本要求的前提下,通过科学管理和技术创新,探讨复杂岩溶地质条件下在高陡峭坑壁上超长锚索成孔施工技术。

关键词：复杂岩溶地质锚索成孔技术

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富水砂卵石层袖阀管注浆参数优化研究与实践

施工技术 2017年第S2期46卷 242-246页

作者：黄文杰罗光财彭丹郭庶中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004

针对富水砂卵石层中袖阀管注浆孔距、浆液配合比难以确定的实际问题,论文通过室内配合比试验、现场注浆试验,比较了不同孔距、浆液配合比参数下注浆效果,研究结果表明:粒径0.3~4.5cm,混10%~20%黏性土及20%~40%的中粗砂,渗透系数为20~25... 详细信息

针对富水砂卵石层中袖阀管注浆孔距、浆液配合比难以确定的实际问题,论文通过室内配合比试验、现场注浆试验,比较了不同孔距、浆液配合比参数下注浆效果,研究结果表明:粒径0.3~4.5cm,混10%~20%黏性土及20%~40%的中粗砂,渗透系数为20~25m/d的富水砂卵石地层中按照孔距1.1m,单浆液水灰比0.6∶1,双浆液体积比1∶1,注浆压力控制在0.3~2MPa能取得较好的注浆效果。

关键词：富水砂卵石层袖阀管注浆最优参数

基于统一屈服准则超固结土的应力诱导各向异性下负荷面模型

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岩土力学 2023年第7期44卷 1891-1900,1958页

作者：王智超彭乙芹秦云田英辉罗光财湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室湖南湘潭411105 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 墨尔本大学基建工程系澳大利亚维多利亚中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410000

为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷... 详细信息

为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷面模型中修改临界状态破坏线的斜率M值,从而实现新模型中M值能随洛德角θ改变而变化;选择塑性偏应变增量为迭代变量,利用Newton-Raphson迭代开发了新模型的应力积分算法,编写了UMAT子程序,成功将新模型嵌入大型商业有限元软件ABAQUS中。结果表明:新模型能同时表征土体的超固结、剪胀和应力诱导各向异性,预测结果与试验数据吻合良好;新模型物理意义明确表述简单,便于工程推广应用;新模型的应力积分算法收敛速度快,每个增量步所需的迭代次数少,收敛精度高,算法运行稳定可靠。

关键词：超固结土各向异性统一屈服准则下负荷面应力积分算法

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低净空下地下连续墙施工技术

施工技术 2016年第S2期45卷 240-242页

作者：严振兴刘永锋吴尧罗光财中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410000

依托长沙地铁5号线朝阳站,介绍了低净空近距离下地下连续墙施工关键技术,采用反循环钻成槽、直螺纹钢筋套筒连接钢筋笼、折臂吊吊装钢筋笼等方法解决了低净空下施工困难的技术难题。同时,采取三重管旋喷桩与袖阀管注浆等措施对桥梁基础... 详细信息

依托长沙地铁5号线朝阳站,介绍了低净空近距离下地下连续墙施工关键技术,采用反循环钻成槽、直螺纹钢筋套筒连接钢筋笼、折臂吊吊装钢筋笼等方法解决了低净空下施工困难的技术难题。同时,采取三重管旋喷桩与袖阀管注浆等措施对桥梁基础进行保护,加强桩基沉降监测,并实现了工程的信息化管理。

关键词：低净空地下连续墙信息化管理施工技术

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基于回归分析的土体改良方案优化研究

中外公路 2018年第6期38卷 39-43页

作者：曹其斌陈顺先屈财魏罗光财中建五局土木工程有限公司湖南长沙410000

为探究采用水泥石灰双掺法进行土体改良时,固化剂对土体固化效果的影响以及具体固化方案的经济效益,选择水泥含量和石灰含量为两个自变量,并以固结排水三轴试验峰值强度为响应值,利用全面试验设计方法进行试验安排,最后采用多元非线性... 详细信息

为探究采用水泥石灰双掺法进行土体改良时,固化剂对土体固化效果的影响以及具体固化方案的经济效益,选择水泥含量和石灰含量为两个自变量,并以固结排水三轴试验峰值强度为响应值,利用全面试验设计方法进行试验安排,最后采用多元非线性方程进行回归分析,建立土体峰值强度与固化剂掺量之间的关系。研究结果表明:单一固化剂对土体固化效果与固化剂含量大致呈现出线性关系;双掺法进行改良时,固化剂含量与土体峰值强度呈现出明显的非线性关系,土体强度受到水泥和石灰共同影响;随着改良标准强度的改变,固化方案的经济效益机制发生改变,最优固化的方案选择依据不同;针对长沙智能驾驶测试区公路项目,改良标准强度为405.6kPa,其价格最低改良方案固化剂配比为水泥含量0%和石灰含量2.6%,对应最低改良价格为10.41元/t。

关键词：土体改良回归分析试验设计优化

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加筋护坡路堤沉降特性及其控制指标研究

中南大学学报（自然科学版） 2019年第4期50卷 931-938页

作者：杨果林段君义胡敏罗光财邱明明林宇亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004 延安大学建筑工程学院陕西延安716000

为充分利用部分工程性质不良的土体作为路基填料,常采用加筋护坡措施来保障路堤稳定性,但加筋处理与填料差异性使得路堤沉降分布规律变得复杂,通过建立加筋护坡路堤数值模型,分析路面荷载作用下路堤顶面沉降分布形式,提出采用改进的双... 详细信息

为充分利用部分工程性质不良的土体作为路基填料,常采用加筋护坡措施来保障路堤稳定性,但加筋处理与填料差异性使得路堤沉降分布规律变得复杂,通过建立加筋护坡路堤数值模型,分析路面荷载作用下路堤顶面沉降分布形式,提出采用改进的双曲线函数对其拟合,并得到对应的拟合函数参数。基于路面结构有限元模型,分析不同差异沉降作用下路面结构附加应力。根据路面结构承载能力给出相应的差异沉降控制标准,并通过工程实例对此进行说明。研究结果表明:在差异沉降作用下,加筋护坡路堤的路面结构呈上部受压、下部受拉的受力特征,且最大附加应力发生在加筋范围内;路面结构附加应力与最大差异沉降量、双曲线函数拟合参数a/b之间均呈显著线性关系,a/b能够反映沉降分布曲线的几何弯曲程度;以a/b作为该类路堤形式的差异沉降控制指标,辅以控制最大差异沉降量。

关键词：加筋护坡路堤数值模拟沉降控制路面结构附加应力

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桥梁高陡岩壁冲击桩隔离钢护筒施工技术研究

施工技术 2017年第S2期46卷 850-853页

作者：赵俊逸陈燚罗光财周伏良中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004

桥梁桩基施工质量是整个桥梁结构的关键因素之一,高陡峭壁复杂岩溶地质情况下的桩基施工一直困扰施工难题。文章根据桐溪路景观桥工程岩溶地区高陡岩壁的施工特点,从桩基溶洞、裂隙地层预注浆处理、泥浆制备、隔离钢护筒设计及制作等方... 详细信息

桥梁桩基施工质量是整个桥梁结构的关键因素之一,高陡峭壁复杂岩溶地质情况下的桩基施工一直困扰施工难题。文章根据桐溪路景观桥工程岩溶地区高陡岩壁的施工特点,从桩基溶洞、裂隙地层预注浆处理、泥浆制备、隔离钢护筒设计及制作等方面研究了高陡峭壁复杂岩溶地质桩基采用冲击钻隔离钢护筒施工工艺,说明了隔离钢护筒施工要点和关键技术,为岩溶地区高陡岩壁桥梁桩基成孔施工提供了参考依据。

关键词：桥梁桩基岩溶地区高陡岩壁冲击桩隔离钢护筒

高速铁路简支梁桥参数变化对竖向共振影响分析

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铁道科学与工程学报 2016年第8期13卷 1474-1481页

作者：黄文杰罗光财彭丹郭庶中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004

基于列车-轨道-桥梁系统有限元分析理论,利用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,得到列车-板式轨道-简支梁桥系统竖向矩阵形式的运动方程,分析高速铁路简支梁桥结构参数变化对桥梁竖向共振的影响。计算表... 详细信息

基于列车-轨道-桥梁系统有限元分析理论,利用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,得到列车-板式轨道-简支梁桥系统竖向矩阵形式的运动方程,分析高速铁路简支梁桥结构参数变化对桥梁竖向共振的影响。计算表明桥梁质量、刚度、阻尼比等参数变化对简支梁桥共振有重要影响。该结果对于优化高速铁路简支桥梁结构设计参数,提高列车运行安全系数具有参考价值。

关键词：高速铁路列车-轨道-桥梁竖向耦合振动简支梁桥共振