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基桩瞬态响应分析及损伤诊断

基桩瞬态响应分析及损伤诊断

作者：贺姣长沙理工大学

学位级别：硕士

桩基础是一种可靠的基础形式，发展迅速，运用广泛。在实际工程中，一方面，由于动荷载的危害性比静荷载的危害性大，静力分析已远远不能满足工程设计的需要了，对桩基的动力分析已变得越来越重要。另一方面，开展桩基工程的质量评价与... 详细信息

桩基础是一种可靠的基础形式，发展迅速，运用广泛。在实际工程中，一方面，由于动荷载的危害性比静荷载的危害性大，静力分析已远远不能满足工程设计的需要了，对桩基的动力分析已变得越来越重要。另一方面，开展桩基工程的质量评价与损伤诊断也需要深入研究和不断发展基桩损伤诊断理论。所以对基桩进行瞬态响应研究和损伤诊断理论研究具有重大的理论意义和工程应用价值。本文在对桩进行动力分析时引入了回传射线矩阵法。运用该方法对基桩的瞬态响应进行了研究，采用连续的计算模型，规避了需要划分很多计算单元的弊端;采用对偶局部坐标系，避免了大指数项;根据弹性波在节点中传播方向的不同，分为入射波和出射波，以入射波波幅和出射波波幅为未知量表示常微分方程的解，物理意义明确，编程方便。本文的主要内容有：基于四种不同的桩土模型探讨了完整桩在桩顶受到半正弦激振力作用时的波动响应，得到了基桩的自振频率和桩顶的速度响应曲线，与解析解的结果完全一致，证明了本文方法的正确性。将桩侧土对基桩的作用简化为线性弹簧和线性阻尼器以并联的方式耦合，推导了弹性波在多缺陷桩中传播的基本方程，应用回传射线法得到了多缺陷桩桩顶的瞬态响应。还进一步比较了缺陷程度、缺陷类型对缺陷桩桩顶速度响应曲线的影响，对基桩损伤诊断理论作了初步的探讨。最后，考虑土的成层性，比较了均匀地基、上硬下软两层地基、软硬夹层三层地基土中基桩桩顶的速度响应，分析了土体剪切波速、上覆土层厚度等对桩顶速度响应曲线的影响，为基桩损伤诊断实践提供了有益参考。

关键词：基桩动力响应回传射线矩阵法 Fourier变换

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有损伤框架结构中的波动分析

振动工程学报 2004年第1期17卷 20-24页

作者：余云燕鲍亦兴陈云敏浙江大学岩土工程研究所兰州交通大学土木工程学院兰州 730070

基于回传射线矩阵法 ,研究了有损伤框架结构在水平方波脉冲作用下脉冲作用点的速度波 ,结构的局部损伤用减小受损单元的横截面面积来模拟。结果表明 :改变脉冲作用点位置 ,通过脉冲作用点横向速度波首波波幅的变化可以确定受损单元的起... 详细信息

基于回传射线矩阵法 ,研究了有损伤框架结构在水平方波脉冲作用下脉冲作用点的速度波 ,结构的局部损伤用减小受损单元的横截面面积来模拟。结果表明 :改变脉冲作用点位置 ,通过脉冲作用点横向速度波首波波幅的变化可以确定受损单元的起始位置 ;当脉冲作用点在受损单元的起始位置时 ,脉冲作用点横向速度波首波波幅变化越大 ,损伤越大 ,脉冲作用点横向速度波的第一个波谷到达时间越晚 ,损伤单元越长。

关键词：框架结构波动分析结构损伤回传射线矩阵法瞬态波结构振动

粘弹性Winkler地基上Bernoulli-Euler梁横向自振特性

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兰州交通大学学报 2020年第6期39卷 21-25,31页

作者：付艳艳余云燕兰州交通大学土木工程学院兰州730070

以粘弹性Winkler地基上Bernoulli-Euler梁为目标,研究其在经典边界条件下的横向自由振动特性.基于回传射线矩阵法,根据振动控制方程及边界耦合条件推导得到各经典边界条件下的频率方程,进而求解得到粘弹性Winkler地基上Bernoulli-Euler... 详细信息

以粘弹性Winkler地基上Bernoulli-Euler梁为目标,研究其在经典边界条件下的横向自由振动特性.基于回传射线矩阵法,根据振动控制方程及边界耦合条件推导得到各经典边界条件下的频率方程,进而求解得到粘弹性Winkler地基上Bernoulli-Euler梁在两端简支边界条件下的自振频率的解析解、其他边界条件下自振频率的近似解析解及衰减系数的解析解;最后,在单一局部坐标系下推导了各经典边界条件下的模态函数表达式.为地基梁振动特性的研究提供理论基础.

关键词：粘弹性Winkler地基 Bernoulli-Euler梁横向自由振动特性回传射线矩阵法

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任意角度连接的船体板振动特性研究

任意角度连接的船体板振动特性研究

第十六届船舶水下噪声学术讨论会

作者：江晨半王献忠吴卫国武汉理工大学交通学院船舶、海洋与结构工程系

以任意角度连接的两中厚板耦合结构为研究对象,基于Mindlin板理论给出其弯曲振动、面内纵向及面内剪切运动解的表达式。将回传射线矩阵法扩展应用到受外激励作用的耦合板结构振动分析,考虑边界处、板交接处的连续条件,得到相应的散射矩... 详细信息

以任意角度连接的两中厚板耦合结构为研究对象,基于Mindlin板理论给出其弯曲振动、面内纵向及面内剪切运动解的表达式。将回传射线矩阵法扩展应用到受外激励作用的耦合板结构振动分析,考虑边界处、板交接处的连续条件,得到相应的散射矩阵,并建立耦合板结构的整体散射方程;考虑每块板波幅系数之间的相位关系,得到关于未知波幅系数的控制方程,进而可以得到耦合板结构的动响应。通过与有限元结果进行对比,验证本文方法的有效性和较高计算效率。

关键词：振动 Mindlin板理论回传射线矩阵法耦合板

来源： cnki会议评论

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深水采油管柱在地震荷载作用下的动力响应

深水采油管柱在地震荷载作用下的动力响应

作者：朱幸科浙江大学

学位级别：硕士

近年来,随着石油天然气工业的不断发展,油气钻采逐步由陆域转向近海,进而扩展到深海。深水海域的地质环境较为复杂,尤其在中国南海地区,分布有大量的断裂构造带,地壳结构极不稳定,地震活动频繁发生,这势必给深水采油管柱的安全性带来影... 详细信息

近年来,随着石油天然气工业的不断发展,油气钻采逐步由陆域转向近海,进而扩展到深海。深水海域的地质环境较为复杂,尤其在中国南海地区,分布有大量的断裂构造带,地壳结构极不稳定,地震活动频繁发生,这势必给深水采油管柱的安全性带来影响。正是在这样一个背景下,深水采油管柱的地震响应问题越来越受到海洋科技工作者的重视。本文首先介绍了中国南海的地形地貌,地质构造,进而总结了南海的地震分布及活动规律,预测了未来50年可能发生强震的震源所在区域,并首次进行了简单的南海地区地震烈度区划,为南海地区工程建设的抗震设防提供一定的参考依据。针对深水采油管柱的结构特点,根据桩基的动力响应理论,将其简化为变截面Timoshenko梁,周围土体则用弹簧和阻尼器来模拟,首次采用回传射线矩阵法,对采油管柱的地震响应进行了理论推导与计算。深水海底表层一般为淤泥质软土,当地震发生时,表层软土的剪切波速和厚度将会给管柱的地震反应带来影响。计算结果表明,表层软土的剪切波速和厚度越大,则地震波对整个管土系统的影响越弱。深水钻井中,为避免水泥浆密度过大压破地层,导管一般采取水力喷射方式下入,而不进行固井。中国南海的深水区已经成功应用这一施工工艺。地震发生时,导管的下端面部位,极易发生应力集中,一旦造成此处水泥环的破坏,海底的浅层高压油气就会渗入导管内部,沿管壁上升,最终造成的损失将难以估量。本文讨论了导管的下深对其下端面剪力和弯矩的影响,计算结果表明,导管下端面应力在其位于软硬土层界面时取得最大值,因此工程中应避开此危险截面海底泥线以下分布的软弱夹层对深水采油管柱井身结构的稳定性有着重要影响,尤其地震发生时,会在井口和土层交界面处管柱截面产生很大的弯矩和剪力,而软弱夹层的性质对其影响如何是一个非常值得讨论的问题。本文分别从软弱夹层的剪切波速和厚度分析,探讨了套管柱在各土层交界面处弯矩和剪力幅值的变化规律。结果表明,软弱夹层剪切波速越小,则夹层界面处管柱的弯矩和剪力越大,对较远土层界面处管柱弯矩和剪力的影响则较小。软弱夹层的厚度h变化时,则存在一临界值hcr,当h＜hcr时,管柱在夹层界面处的弯矩和剪力将随着夹层厚度的增大而增大;当h＞hc,时,管柱在夹层界面处的弯矩和剪力将随着夹层厚度的增大而减小。本文得到的结论可以为海洋工程中套管柱的施工、设计和安全性评估提供一定的参考和指导价值。

关键词：南海地震深水采油套管柱软弱夹层 Timoshenko梁回传射线矩阵法地震反应

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均质土中全埋入混合缺陷桩的瞬态波动响应

兰州工业学院学报 2017年第6期24卷 1-5页

作者：何洋余云燕兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070

基于回传射线矩阵法,在桩顶作用半正弦脉冲激振力下,研究同时存在变模量和变截面的混合缺陷桩在桩顶接收点的速度波,分析缺陷程度和缺陷位置对桩顶接收点处速度反射波的影响.结果表明:缺陷程度增加对桩顶时域速度响应有影响,缺陷位置不... 详细信息

基于回传射线矩阵法,在桩顶作用半正弦脉冲激振力下,研究同时存在变模量和变截面的混合缺陷桩在桩顶接收点的速度波,分析缺陷程度和缺陷位置对桩顶接收点处速度反射波的影响.结果表明:缺陷程度增加对桩顶时域速度响应有影响,缺陷位置不同对节点反射波形和幅值有影响.

关键词：回传射线矩阵法混合缺陷桩速度波瞬态波动

均质土中部分埋入粘弹性变模量桩基的瞬态波动响应

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兰州工业学院学报 2017年第5期24卷 1-6页

作者：孙飞飞余云燕兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070

应用回传射线矩阵法,求得半个正弦波脉冲作用下均匀土中部分埋入粘弹性变模量桩任意段桩顶速度波响应,通过对比部分埋入粘弹性完整桩与部分埋入粘弹性变模量桩的反射速度波波形,分析部分埋入粘弹性变模量桩在不同桩身阻尼、不同缺陷程... 详细信息

应用回传射线矩阵法,求得半个正弦波脉冲作用下均匀土中部分埋入粘弹性变模量桩任意段桩顶速度波响应,通过对比部分埋入粘弹性完整桩与部分埋入粘弹性变模量桩的反射速度波波形,分析部分埋入粘弹性变模量桩在不同桩身阻尼、不同缺陷程度的反射速度波波形.结果表明:粘弹性桩基在变模量段与完整段的反射速度波波形相反;在桩身缺陷处模量变化值越大,反射波信号越强烈;桩身阻尼对于速度波传递有衰减和粘滞作用.

关键词：回传射线矩阵法粘弹性变模量桩轴向速度波均质土

基于回传射线矩阵方法求解正交各向异性层合板的频散曲线

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基于回传射线矩阵方法求解正交各向异性层合板的频散曲线

第十五届北方七省、市、区力学学术会议

作者：马朝阳苏先樾北京大学工学院力学与工程科学系

在基于Lamb波的无损检测技术中,多层板的检测很大程度上依赖于该结构的频散曲线,频散曲线能够帮助确定检测当中需要的最优激励频率。本文利用回传射线矩阵方法推导出正交各向异性层合板的频散方程,然后根据迭代探测求根方法求解该频散方... 详细信息

在基于Lamb波的无损检测技术中,多层板的检测很大程度上依赖于该结构的频散曲线,频散曲线能够帮助确定检测当中需要的最优激励频率。本文利用回传射线矩阵方法推导出正交各向异性层合板的频散方程,然后根据迭代探测求根方法求解该频散方程,并将该方法退化到求解各向同性板的频散曲线与经典理论解对比,验证了该方法的正确性。

关键词：正交各向异性层合板回传射线矩阵法频散曲线

来源： cnki会议评论

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土阻尼系数对基桩质量检测影响的试验研究

土阻尼系数对基桩质量检测影响的试验研究

作者：曹俊伟兰州交通大学

学位级别：硕士

桩基础在很多工程领域中有广泛的应用,如：高速铁路路基工程、铁路桥梁工程、高层建筑基础工程、码头和海洋平台工程等等。本文采用回传射线矩阵法并通过室内模型试验,对匀质土中全埋入完整桩、半埋入完整桩和半埋入单缺陷桩的瞬态响应... 详细信息

桩基础在很多工程领域中有广泛的应用,如：高速铁路路基工程、铁路桥梁工程、高层建筑基础工程、码头和海洋平台工程等等。本文采用回传射线矩阵法并通过室内模型试验,对匀质土中全埋入完整桩、半埋入完整桩和半埋入单缺陷桩的瞬态响应及波形识别进行系统研究,并对桩-土相互作用土阻尼系数和半埋入单缺陷桩的缺陷类型和缺陷位置的判别进行研究。主要研究内容包括： 1.依据桩-土相互作用模型,利用回传射线矩阵法,求得桩侧土和桩底土为匀质土桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入单缺陷桩瞬态波动解。研究结果为：针对不同的室内模型试验,设定了相关的参数,满足了不同试验的参数要求。 2.通过室内裸桩试验,研究桩身阻尼对桩顶速度波的影响。依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土和桩底土为匀质黄河砂,桩顶在半正弦激振力作用下,全埋入完整桩瞬态波动解。进而,利用该瞬态波动解,通过理论分析和室内模型试验研究全埋入完整桩桩顶速度波衰减规律;拟合桩顶速度波时程曲线,得到全埋入完整桩桩侧土和桩底土的阻尼系数并分析阻尼系数变化规律;最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到全埋入完整桩桩侧土和桩底土阻尼的分布情况。研究结果为：桩身阻尼可以忽略,试验拟合的阻尼主要是桩侧土和桩底土土层的阻尼;由试验得到了黄河砂不同相对压实对应的阻尼系数和刚度系数,并根据室内模型试验实际情况,给出了相应的建议值。 3.依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土为匀质湿陷性黄土,桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入完整桩的瞬态波动解。通过室内模型试验,研究桩侧土在不同压实度、桩身不同埋深情况下半埋入完整桩桩身速度波衰减规律;拟合桩顶速度波时程曲线,得到半埋入完整桩桩侧土的阻尼系数并分析阻尼系数的变化规律;最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到半埋入完整桩桩侧土阻尼的分布情况,为半埋入单缺陷桩缺陷位置和缺陷类型的量化分析提供可靠的参数。研究结果为：桩埋深越深,桩受周围土体作用越强,速度波能量耗散越大;由试验得到了不同埋深和不同压实度情况下桩侧湿陷性黄土的阻尼系数和刚度系数,为半埋入单缺陷桩缺陷量化分析提供了土性参数依据。 4.依据桩-土相互作用模型,求得桩底土为匀质湿陷性黄土或盐渍土,桩顶在半正弦激振力作用下,完整桩的瞬态波动解。通过室内模型试验,研究桩底土在不同土质、不同压实度情况下完整桩桩身速度波衰减规律;拟合桩顶速度波时程曲线,得到完整桩桩底土的阻尼系数并分析阻尼系数的变化规律;最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到完整桩桩底土阻尼的分布情况,为半埋入单缺陷桩缺陷位置和缺陷类型的量化分析提供可靠的参数。研究结果为：由试验得到了桩底湿陷性黄土或盐渍土的阻尼系数和刚度系数,为半埋入单缺陷桩缺陷量化分析提供了土性参数依据。 5.依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土和桩底土为匀质黄河砂,桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入单缺陷桩的瞬态波动解。利用全埋入和半埋入完整桩桩身速度波衰减规律及桩侧土和桩底土阻尼系数分布情况,通过缺陷模型桩(扩颈、缩颈、离析)室内模型试验,实现用回传射线矩阵法理论对半埋入单缺陷桩浅部缺陷位置和缺陷类型的判定。 6.总结了全文所做的工作和主要成果,并提出进一步研究的建议。

关键词：回传射线矩阵法室内模型试验半埋入桩基缺陷土阻尼系数