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基于弹性地基梁原理的埋地天然气管道内力分析
1
作者 于昊 喻勇 +3 位作者 李荣光 孙伶 陈斯迅 成志强 《四川轻化工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期103-113,共11页
埋地管道在实际情况中,受到多种荷载的作用,采用有限元方法(FEM)模拟土体和管道,需要建立大量的单元,存在费时费力、计算工作量大和建模困难等问题。利用弹性地基梁方法,将长输埋地管道简化为一系列弹性地基上的弹性梁。并考虑管道在工... 埋地管道在实际情况中,受到多种荷载的作用,采用有限元方法(FEM)模拟土体和管道,需要建立大量的单元,存在费时费力、计算工作量大和建模困难等问题。利用弹性地基梁方法,将长输埋地管道简化为一系列弹性地基上的弹性梁。并考虑管道在工程实际中所承受到的轴向力、外力偶矩等情况,分别推导出管道在承受上述荷载下的挠曲线微分方程,得到挠度解析解,进而得到管道截面弯矩的表达式。根据已知监测数据,确定解中的待定系数,从而确定管道任意截面的弯矩,以便将理论解与有限元结果进行对比,并对管道表面的应力结果进行了相关计算和对比。结果表明,理论解得到的截面弯矩与有限元结果在管道中部吻合良好,相对误差处于0.1%~0.5%之间,管道整体的平均误差在3%~6%之间,应力的整体平均误差为6.6%。结果证明了理论解的有效性,该理论解的提出对于埋地管道的分析具有指导意义。 展开更多
关键词 弹性地基梁 埋地管道 弯矩 理论解析 最小势能原理 变分法
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黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向自振特性分析
2
作者 柳伟 汪过兵 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期604-611,共8页
为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不... 为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不等跨)连续修正Timoshenko梁与单跨修正Timoshenko梁自振特性之间的联系与区别。结果表明:对于黏弹性四参数地基上的修正Timoshenko梁,单跨梁的各阶自振频率小于两跨连续梁的各阶自振频率,单跨梁的偶数阶自振频率和衰减系数与两等跨连续梁的奇数阶自振频率和衰减系数相同,不等跨两跨连续梁奇数阶自振频率小于两等跨连续梁奇数阶自振频率;两等跨连续修正Timoshenko梁的偶数阶振型关于跨中支座对称,奇数阶振型关于跨中支座反对称。 展开更多
关键词 黏弹性四参数地基 两跨连续修正Timoshenko梁 回传射线矩阵法 横向振动 模态
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弹性地基上厚板的计算分析 被引量：12
3
作者 邓安福 干腾君 +1 位作者 李正良 曾祥勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期653-657,共5页
以弹性地基上Reissner板为研究对象,地基采用双参数模型,把地基效应归并到厚板的弯曲微分方程中。利用导出的双参数地基上厚板弯曲问题的基本解,从虚功原理出发,依据胡海昌的中厚板弯曲理论,推导出三个广义位移表示的边界积分方程。适... 以弹性地基上Reissner板为研究对象,地基采用双参数模型,把地基效应归并到厚板的弯曲微分方程中。利用导出的双参数地基上厚板弯曲问题的基本解,从虚功原理出发,依据胡海昌的中厚板弯曲理论,推导出三个广义位移表示的边界积分方程。适用于任意边界条件、任意形状及任意荷载的薄板及中厚板的弯曲问题。文中给出了算例,并对各种参数变化进行了分析,获得了满意的结果。 展开更多
关键词 弹性地基 厚板 弯曲 荷载 REISSNER板 边界积分方程 边界元法
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双参数弹性地基上板承受冲击荷载的动力响应的解析解 被引量：13
4
作者 张选兵 罗先启 +1 位作者 葛修润 张立翔 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期846-850,共5页
利用双参变量的Ｓｔｏｃｋｅｓ变换，给出双参数弹性地基上自由矩形板承受冲击荷载的动力问题的ＣＣ型级数的解析解，并运用钟万勰提出的定常结构的精细时程积分法，以双参数弹性地基上自由矩形板承受三角形冲击荷载为例，给出了数值结果．
关键词 自由矩形板 冲击荷载 动力响应 双参数弹性地基 时程积分法
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任意荷载下成层粘弹性地基的一维固结 被引量：20
5
作者 蔡袁强 徐长节 袁海明 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2001年第3期307-313,共7页
针对成层粘弹性地基模型 ,运用Laplace变换及矩阵传递法求解了任意荷载下成层粘弹性地基一维变形问题 ,得到了频域内的通解 ,通过Laplace逆变换 ,即可计算成层粘弹性地基在任意荷载下的一维变形·　Terzaghi一维固结理论解是本文的... 针对成层粘弹性地基模型 ,运用Laplace变换及矩阵传递法求解了任意荷载下成层粘弹性地基一维变形问题 ,得到了频域内的通解 ,通过Laplace逆变换 ,即可计算成层粘弹性地基在任意荷载下的一维变形·　Terzaghi一维固结理论解是本文的一个特例·　结合三层地基的算例 ,可以看到粘弹性地基的固结相对于弹性地基有个滞后过程 ,但随时间最终趋于一致 ;循环荷载下粘弹性多层地基固结时 ,其有效应力和变形都呈振荡增长 ,且不与荷载同步 ,而要相对滞后·　此外 ,通过一工程实例 ,对该方法的可靠性进行论证 。 展开更多
关键词 任意荷载 成层 粘弹性地基 一维固结
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盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形 被引量：63
6
作者 张桓 张子新 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1172-1178,共7页
建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体... 建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性. 展开更多
关键词 隧道开挖 地下管线 Pasternak地基模型 管线竖向变形 解析分析
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考虑热-水-力耦合效应多孔弹性地基的动力响应 被引量：10
7
作者 刘干斌 姚海林 +1 位作者 杨洋 卢正 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1784-1788,1795,共6页
通过对Biot波动方程的修正,得到考虑热-水-力学耦合效应的多孔弹性介质动力响应的控制方程,研究了简谐均布荷载作用下地基土体的热-水-力耦合动力响应问题。利用Fourier变换技术,得到地基中的应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答。利... 通过对Biot波动方程的修正,得到考虑热-水-力学耦合效应的多孔弹性介质动力响应的控制方程,研究了简谐均布荷载作用下地基土体的热-水-力耦合动力响应问题。利用Fourier变换技术,得到地基中的应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答。利用Fourier逆变换得到数值结果,分析了热-水-力学耦合条件下地基土体中温度增量、应力、位移和孔隙水压力响应的分布,并讨论了热源输入的影响,结果表明:应力、位移和孔隙水压力随?T的增大而有一定的减小。 展开更多
关键词 多孔弹性 热-水-力学耦合 动力响应 FOURIER变换
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矩形运动荷载作用下软土地基的三维振动研究 被引量：10
8
作者 刘干斌 汪鹏程 +1 位作者 姚海林 陈运平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1658-1662,共5页
通过引入势函数,并利用Helmholtz原理和Fourier变换技术,研究了运动荷载作用下有限层厚软土地基的振动,考虑了矩形分布荷载作用下振动的三维特性,使得分析更符合工程实际,给出了运动荷载作用下饱和黏弹性地基三维振动的应力、位移和孔... 通过引入势函数,并利用Helmholtz原理和Fourier变换技术,研究了运动荷载作用下有限层厚软土地基的振动,考虑了矩形分布荷载作用下振动的三维特性,使得分析更符合工程实际,给出了运动荷载作用下饱和黏弹性地基三维振动的应力、位移和孔隙水压力响应的积分形式解答。利用Fourier数值逆变换进行算例分析,讨论了荷载速度对位移及孔隙水压力分布的影响。结果表明,位移幅值随荷载速度的增加而增大,荷载不同位置处孔隙水压力的分布有很大差异。 展开更多
关键词 矩形荷载 地基 振动 FOURIER变换
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运动荷载附近有限层厚软土地基的振动研究 被引量：7
9
作者 刘干斌 汪鹏程 +1 位作者 陈运平 姚海林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1607-1612,共6页
基于Biot多孔弹性介质的波动理论,研究了运动荷载附近软土地基的振动问题。假设一条形均布荷载作用在地基表面,则该模型可视为平面应变问题进行分析。通过引入4个势函数和Helmholtz原理,并利用Fourier变换及逆变换技术,获得了运动荷载... 基于Biot多孔弹性介质的波动理论,研究了运动荷载附近软土地基的振动问题。假设一条形均布荷载作用在地基表面,则该模型可视为平面应变问题进行分析。通过引入4个势函数和Helmholtz原理,并利用Fourier变换及逆变换技术,获得了运动荷载作用下软土地基的应力、位移和孔隙水压力的解答。利用离散Fourier逆变换得到数值计算结果,分析了荷载速度,频率以及软土的渗透系数及多孔弹性参数对运动荷载作用下地表竖向位移及土体中任一点孔隙水压力分布的影响。 展开更多
关键词 运动荷载 地基 振动 FOURIER变换 逆变换
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用链杆法求解中厚度地基上圆板 被引量：11
10
作者 张子明 郑国芳 宋智通 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期189-193,共5页
给出了环形均匀荷载作用下刚性下卧层上中厚度地基的沉陷系数和圆板挠度计算公式,使得一般中厚度地基上圆板的计算简单易行。用链杆法求解中厚度地基上圆板,大大地减小了求解问题的规模,计算效率显著提高。文中算例说明,半空间地基和文... 给出了环形均匀荷载作用下刚性下卧层上中厚度地基的沉陷系数和圆板挠度计算公式,使得一般中厚度地基上圆板的计算简单易行。用链杆法求解中厚度地基上圆板,大大地减小了求解问题的规模,计算效率显著提高。文中算例说明,半空间地基和文克勒地基都是中厚度地基的特殊情况。 展开更多
关键词 圆板 中厚度地基 荷载 沉陷系数 链杆法 弹性地基
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无限均布压力作用下弹性地基的应力和位移 被引量：9
11
作者 黄耀英 王润富 吴中如 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期518-523,共6页
通过两个典型的半无限体实例,对水平表面作用无限均布压力下弹性地基的应力和位移解答进行研究,结果表明:对边界条件不明确的无限边界仅采用解答的必要非充分条件——平衡条件来等效处理,其应力解答不是唯一的,因为此时该边值问题不是... 通过两个典型的半无限体实例,对水平表面作用无限均布压力下弹性地基的应力和位移解答进行研究,结果表明:对边界条件不明确的无限边界仅采用解答的必要非充分条件——平衡条件来等效处理,其应力解答不是唯一的,因为此时该边值问题不是一个适定的数学问题.对弹性地基梁板中的半无限大地基、底部完全位移约束的有限深地基和底部光滑刚性支承的有限深地基在水平表面作用无限均布压力时的应力和位移分量进行了比较,认为底部完全位移约束的有限深地基模型较其他两种地基模型更合理. 展开更多
关键词 弹性地基 无限均布压力 无限边界 平衡条件 半无限大地基 有限深地基
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粘弹性层状地基上板的动力响应及其参数识别方法 被引量：7
12
作者 姬亦工 王复明 栾茂田 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期60-65,共6页
本文系统地研究了粘弹性层状地基上板的动力响应及其结构材料参数识别方法。在一次样条半解析法求解粘弹性地基动力柔度系数[1]的基础上,应用子结构法求解了粘弹性层状地基上板的动力响应。应用快速富利叶变换将落锤式弯沉仪(FWD)所记... 本文系统地研究了粘弹性层状地基上板的动力响应及其结构材料参数识别方法。在一次样条半解析法求解粘弹性地基动力柔度系数[1]的基础上,应用子结构法求解了粘弹性层状地基上板的动力响应。应用快速富利叶变换将落锤式弯沉仪(FWD)所记录的荷载和时程反应曲线转化为频域内的一系列稳态振动[2],[3]。进而利用系统识别技术在频率域内反演结构材料参数。数值分析结果表明,该方法能有效地识别结构参数,从而为进一步研究FWD在混凝土道面的无损检测和承载力评价提供了基础。 展开更多
关键词 落锤式弯沉仪 FWD 粘弹性地基 系统识别方法 结构材料参数反演 板 动力响应 混凝土路面无损检测
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Winkler与三参数弹性地基梁模型的计算比较 被引量：10
13
作者 马立博 时伟 +1 位作者 周印章 李瑞军 《青岛理工大学学报》 CAS 2008年第4期36-39,45,共5页
三参数弹性地基梁模型是在Winkler模型基础上的改进.为说明三参数模型的实用性,以Winkler弹性地基梁和三参数模型为理论计算基础,采用有限元法分别求解,并用Matlab编制程序进行计算及绘图.通过对计算实例的比较和分析,表明三参数模型计... 三参数弹性地基梁模型是在Winkler模型基础上的改进.为说明三参数模型的实用性,以Winkler弹性地基梁和三参数模型为理论计算基础,采用有限元法分别求解,并用Matlab编制程序进行计算及绘图.通过对计算实例的比较和分析,表明三参数模型计算方法在计算基底位移、基底反力时比Winkler模型更加符合实际,在计算梁内力时与Winkler模型基本相同,最后对影响因素进行了分析. 展开更多
关键词 基础梁 WINKLER模型 三参数模型 有限元法
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双参数地基Reissner板局部荷载解 被引量：7
14
作者 宋启根 林洋 徐培 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第5期48-58,共11页
本文取四边滑支板为初始解,逐步迭代,消去边缘约束弯矩得到原四边自由板的解。通过对边缘弯矩所做的近似假定,将无限迭代化为一次计算。避免了求解无限元线性方程组或反复迭代的繁冗过程,只需要极小计算机内存。分析中只用到单三角级数... 本文取四边滑支板为初始解,逐步迭代,消去边缘约束弯矩得到原四边自由板的解。通过对边缘弯矩所做的近似假定,将无限迭代化为一次计算。避免了求解无限元线性方程组或反复迭代的繁冗过程,只需要极小计算机内存。分析中只用到单三角级数,易于控制计算精度。通过实例考察了方法的精度和实用性,讨论了地基参数的影响。 展开更多
关键词 参数 地基 载荷 REISSNER板
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弹性半空间地基上的矩形板 被引量：21
15
作者 王明贵 黄义 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1994年第4期120-126,共7页
分析和计算了弹性半空间地基上四边自由矩形板的动力和静力问题。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基的衰减变形，假定地基与板之间完全粘着摩擦接触，用能量变分原理导出了一般方程，并作了数值算例，还分析了相对刚度对动力和静力... 分析和计算了弹性半空间地基上四边自由矩形板的动力和静力问题。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基的衰减变形，假定地基与板之间完全粘着摩擦接触，用能量变分原理导出了一般方程，并作了数值算例，还分析了相对刚度对动力和静力性能的影响。 展开更多
关键词 弹性半空间 相对刚度 地基 弹性地基
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粘弹性地基中洞周土体固结问题的解析解 被引量：16
16
作者 詹美礼 钱家欢 陈绪禄 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1993年第2期54-60,共7页
运用保角变换方法求解了粘弹性地基中洞周土体的固结问题,针对常遇的边界条件和受载情形进行了较为详细的讨论;列出了超静孔隙压力和固结沉降计算的解析表达式;计算了上海市打浦路隧道的沉降,与现场观测结果较为一致.
关键词 土体 固结 隧道 粘弹性地基
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粘弹性地基上粘弹性地基板的自由振动解析 被引量：13
17
作者 祝彦知 薛保亮 王广国 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期112-118,共7页
推出了Winker粘弹性地基上Maxwell,Kelvin和三元件3种粘弹性薄板在时间域上的动力学方程,给出了Kelvin粘弹性地基上Maxwell模型和三元件模型矩形薄板的固有频率的解析解,并对振动特性进行了分析和比较,最后给出了算例和结果分析。
关键词 粘弹性板 自由振动 动力特性 解析解 粘弹性地基
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圆板-弹性层状地基的样条有限元-无限元耦合分析法 被引量：5
18
作者 姜忻良 郑刚 刘宝祥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期80-83,共4页
圆板－弹性层状地基的样条有限元－无限元耦合分析法姜忻良郑刚刘宝祥（天津大学土木系，３０００７２）（铁道部第三工程局建筑处，太原，０３０００６）１前言弹性地基上中厚圆板、厚圆板的受力分析一直是人们感兴趣的问题之一。传... 圆板－弹性层状地基的样条有限元－无限元耦合分析法姜忻良郑刚刘宝祥（天津大学土木系，３０００７２）（铁道部第三工程局建筑处，太原，０３０００６）１前言弹性地基上中厚圆板、厚圆板的受力分析一直是人们感兴趣的问题之一。传统的分析方法通常把地基作为Ｗｉｎｋ... 展开更多
关键词 层状地基 弹性地基 样条 圆板受力 耦合
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爆炸荷载作用下软土隧道动力响应数值模拟 被引量：13
19
作者 刘干斌 郑荣跃 周晔 《宁波大学学报（理工版）》 CAS 2009年第2期263-267,共5页
以拟建宁波轨道交通建设工程盾构隧道为背景,在设定爆炸当量的基础上,通过数值模拟获得爆炸应力波在软土中的传播规律、隧道周围不同点压力、隧道衬砌结构速度和加速度时程曲线.进而通过分析得到爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左... 以拟建宁波轨道交通建设工程盾构隧道为背景,在设定爆炸当量的基础上,通过数值模拟获得爆炸应力波在软土中的传播规律、隧道周围不同点压力、隧道衬砌结构速度和加速度时程曲线.进而通过分析得到爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左右侧帮各部位的位移、加速度和最大主应力分布状况,结构各部位所受爆炸冲击波荷载的特点及受载薄弱部位,可为隧道结构设计提供参考. 展开更多
关键词 爆炸荷载 软土 隧道 数值模拟
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考虑水平摩阻和双重剪切的弹性地基梁分析 被引量：5
20
作者 夏桂云 李传习 张建仁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期93-100,共8页
考虑地基水平摩阻和抗剪能力及梁的剪切变形影响,建立双参数地基Timoshenko深梁的平衡方程,导出微分方程的初参数解和传递矩阵法,利用初参数解建立有限元列式和单元内均布荷载、集中力、集中力偶等非结点荷载的等效公式。当水平摩阻劲... 考虑地基水平摩阻和抗剪能力及梁的剪切变形影响,建立双参数地基Timoshenko深梁的平衡方程,导出微分方程的初参数解和传递矩阵法,利用初参数解建立有限元列式和单元内均布荷载、集中力、集中力偶等非结点荷载的等效公式。当水平摩阻劲度系数为0时,地基退化为传统的双参数地基,当抗剪劲度系数为0时,可进一步退化成Winkler地基,当梁的抗剪劲度无穷大时,Timoshenko梁可退化成Euler梁,因此本模型是一种通用模型。利用传递矩阵法和有限元法分析不同地基模式对在跨中集中力偶作用下两端自由Timoshenko梁的影响、水平摩阻对在集中力、集中力偶和分布荷载共同作用下的一端铰支一端自由阶梯Timoshenko梁的影响。算例结果表明:传递矩阵法结果与有限元结果完全一致,可相互验证其正确性,有限元精度不依赖于单元划分密度,水平摩阻对弹性地基梁有较大影响。 展开更多
关键词 水平摩阻 TIMOSHENKO梁 初参数 有限元 剪切变形
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