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SH波作用下饱和地基表面刚性圆形基础扭转振动分析被引量：1: 2011年; 利用半解析的方法研究了饱和地基表面刚性圆形基础在倾斜入射SH波作用下的扭转振动问题。假设基础以下为Biot波动方程描述的饱和半空间,通过Hankel变换把Biot波动方程转化为常微分方程进行求解。将土体中的波场划分为自由波场、刚体散射波场及辐射散射波场三部分。根据土体中波场的划分,结合基础与饱和半空间接触面的混合边值条件,建立两组描述刚性圆形基础扭转振动的对偶积分方程并用Nobel变换方法将其化为第二类Fredholm积分方程。通过求解Fredholm积分方程并结合基础刚体动力平衡方程,求得了基础在SH波作用下的扭转振动表达式。最终通过数值算例分析了波动频率、入射角度,基础扭转惯性矩以及饱和土体参数等对基础扭转振动的影响。; 蔡袁强王鹏曹志刚; 关键词：BIOT波动方程饱和半空间 SH波扭转振动

Screening of plane S waves by an array of rigid piles in poroelastic soil被引量：11: 2008年; An array of rigid piles used as a screening barrier for plane shear (S) waves is investigated in a homogeneous unbounded space. The dynamic poroelastic theory of Biot is employed, under the assumption of an incompressible solid grain. Using Fourier-Bessel series, the problem of multiple scattering is solved by imposing continuity conditions and equilibrium conditions at the soil-pile interfaces with the translational addition theorem. A parametric analysis is conducted to investigate the influence of the permeability of poroelastic soil, separation between piles, number of piles and frequency of incident waves on screening effectiveness of the barrier, and the results are compared with those in an elastic soil medium. Computed results show that the intrinsic permeability of the soil medium displays an apparent effect on the screening of plane S waves.; Yuan-qiang CAIGuang-ya DINGChang-jie XU

饱和土中排桩对入射S波隔离的三维分析被引量：12: 2008年; 基于Biot两相饱和多孔介质理论,就饱和土体中排桩对入射S波的隔离效应进行了三维分析。使用坐标转换和Graf加法定理,将某一桩体附近的总波场构造为入射波和所有桩体的散射波之和,通过施加桩土界面处的边界条件,利用不同阶三角函数的线性无关性,得到了问题的解析解。数值算例对排桩后面的饱和土体的竖向位移振幅衰减进行了分析,探讨了入射波频率和桩土弹性模量比等参数对饱和土中排桩隔离效果的影响。与弹性土中的相应结果比较表明:频率较低时,饱和土中排桩的隔离效果和弹性土中较为接近;频率较高时,两者之间的差别有所增大。; 蔡袁强丁光亚徐长节; 关键词：饱和土排桩散射竖向位移

移动车辆荷载作用下路面的动力响应被引量：14: 2009年; 利用半解析的方法研究了车辆荷载作用下高速公路的动力响应问题.建立了三维道路系统模型,采用Kirchhoff小变形无限大薄板来模拟混凝土面层,多孔饱和半空间来模拟路面以下土体,假定薄板与半空间光滑接触,且接触面完全透水.板的竖向位移可由接触条件求得.车辆荷载用4个均布矩形荷载来模拟.在忽略土颗粒缩性与自重的情况下,半空间土体引入Biot波动方程.通过傅里叶变换把土体与板的控制方程转化为常微分方程进行求解,结合土体的边界条件以及土体与板的接触条件求得在变换域里的土体竖向位移表达式,采用快速傅里叶变换(FFT)来进行逆变换求得土体时域内的位移.通过数值计算表明,荷载移动速度、土体的渗透系数以及板的刚度对道路系统位移响应的影响比较明显.; 曹志刚蔡袁强徐长节; 关键词：BIOT理论移动荷载动力响应

平面波作用下饱和地基表面刚性圆形基础的竖向振动分析被引量：4: 2010年; 基于Biot波动方程,研究饱和地基表面刚性圆形基础在入射P1及SV波激励下的动力响应问题。为考虑地基与基础的相互作用以及基础对入射波的散射,引入辐射波场及刚体散射波场。将饱和地基视为Biot波动方程描述的饱和半空间,并假设土与基础紧密接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换求解土体控制方程,并结合地基与基础接触面的混合边值条件及基础的动力平衡方程,得到入射波作用下基础竖向振动振幅的表达式。最终通过数值算例分析入射波频率、入射角度、基础质量以及饱和土体渗透性等对基础竖向振动的影响。研究结果表明,当基础分别受P1及SV波作用时,两者之间的竖向振动特性有较大差异。; 王鹏蔡袁强曾晨; 关键词：土力学竖向振动饱和土体

饱和土中单排弹性桩对平面S波的屏蔽被引量：7: 2008年; 基于饱和土弹性波动方程,考虑土体和水耦合作用的影响,分析了全空间均质饱和土中弹性排桩对入射平面S波的散射。将入射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,利用一组圆柱坐标系统和加法转换定理,通过施加桩土界面处的连续条件,求解出待定散射系数,进而得到饱和土体中任意点的位移和应力。根据算例考察了饱和土的渗透系数、桩数量和桩间距等对排桩屏蔽效果的影响,并和单相弹性土体中排桩的屏蔽效果作了对比,得出了一些有意义的结论。; 蔡袁强丁光亚徐长节; 关键词：饱和土散射屏蔽效果

列车荷载作用下路轨系统及饱和弹性半空间上覆盖土层的动力响应被引量：6: 2009年; 用解析法研究了移动列车荷载作用下下卧成层地基的路轨系统的动力响应问题。将整个系统分为上覆路轨系统和下卧土体。对于路轨系统,将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,同时考虑由Cosserat模型描述的道渣层。在实际工程中,地下水位往往位于地表以下几米处,因此将下卧土体考虑为成层土,其中,上层为弹性介质,下层为由Biot波动方程描述的饱和弹性半空间。在Fourier变换域内,联立铁路系统和下卧土体的动力方程,求解列车荷载作用下钢轨位移、加速度,土体位移、加速度,孔压表达式。利用数值积分方法对表达式进行Fourier逆变换,得到钢轨位移、加速度,土体位移、加速度,孔压在时域内的表达式。着重研究了弹性层厚度、密度、刚度和道渣层质量对钢轨动力响应的影响。计算结果表明,在低速情况下,这些参数对钢轨动力响应影响都很有限,但在高速情况下,这些参数对钢轨动力响应的影响都很大。; 孙宏磊蔡袁强陈成振; 关键词：BIOT波动方程铁路系统两相介质成层土列车荷载

初始剪应力与加荷速率耦合作用下饱和软黏土强度特性试验研究被引量：2: 2008年; 对杭州饱和软黏土的不排水三轴压缩试验的静力特性进行研究。重点分析加荷速率与初始剪应力的耦合作用对杭州软黏土静力特性的影响。研究结果表明:随着初始剪应力的增加,土样的总强度增加,但抗剪强度减少;初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达60%;土样的孔隙水压力表现为降低的趋势,初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达50%。随着加荷速率的增加,土样的强度有所提高;孔隙水压力随之降低。当不存在初始剪应力时,应力–应变关系表现为硬化型曲线;当存在初始剪应力时,随着初始剪应力的增加,应力–应变关系曲线向软化型曲线发展。通过引入量纲一的峰值剪应力参数s与峰值孔隙水压力参数ΔP对加荷速率与初始剪应力耦合作用下土体的峰值强度与孔隙水压力变化规律进行描述。该参数综合反映了初始剪应力与有效围压的影响。归一化后的结果表明:随着量纲一的应变率增加,s增加,ΔP减少。在半对数坐标下,s,ΔP分别与量纲一的应变率呈直线关系,并且随着初始剪应力的增加,s与ΔP变化并不显著。; 王军蔡袁强; 关键词：土力学初始剪应力加荷速率孔隙水压力

高速列车荷载作用下路轨系统及饱和地基的动力响应被引量：5: 2008年; 将在高速移动列车荷载作用下的铁路系统分为上覆路轨系统和下卧土体两部分.对于下卧土体部分,通过Fourier变换求解Biot多孔饱和介质的动力方程.对于路轨系统,将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,同时考虑道渣层的影响.用一系列符合列车几何尺寸的点荷载来模拟列车荷载.在Fourier变换域内,联立路轨系统和下卧土体的动力方程,求解在列车荷载作用下的钢轨位移和加速度、土体位移和加速度及土体孔压的表达式.利用数值积分方法对表达式进行Fourier逆变换,得到钢轨位移和加速度、土体孔压在时域内的表达式.通过算例讨论了荷载移动速度和土体渗透系数对钢轨速度和加速度及土体孔压的影响.结果表明,水相介质的存在和荷载移动速度均对土体动力响应产生很大影响.; 孙宏磊蔡袁强徐长节; 关键词：铁路系统两相介质列车荷载

循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究被引量：40: 2008年; 通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。试验结果表明,随着累积塑性应变的增加,软化指数减小;在循环初期,软化指数衰减缓慢;随着累积塑性应变的逐渐增加,软化指数衰减显著,但当累积塑性应变达到一定时,软化指数未见明显衰减。随着循环应力比的增加,累积塑性应变增长加快,软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移;当振动频率较低时,随着振动频率增加,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移;但当振动频率较高时,不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。随着超固结比的增加,曲线左移,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化,建立饱和软黏土累积塑性应变模型。通过将该模型引入到修正的Iwan模型,并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述,并得到了与实测值较吻合的结果,从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。; 王军蔡袁强; 关键词：土力学循环荷载累积塑性应变

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国家自然科学基金(50778136)

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