为了解决常规反演算法收敛速度慢、无法处理不完全投影和先验信息等问题.提出基于广义逆的层析成像反演方法,将广义逆和求解一般方程组的理论统一起来.阻尼系数的确定是此类反演算法的关键,在分析解估计评价指标与阻尼系数关系的基础上,提出阻尼系数的最优化技术,在多目标优化的框架下,采用理想点法求解,分别对核心异常模型和复合模型进行了数值仿真计算,结果表明该阻尼系数优选方法对初始值不敏感,所得阻尼系数合理,反演结果与原设定模型具有较高的相关性,比常规反演算法有更高的求解效率和精度.

通过气弹模型风洞试验与理论分析,研究气承刚度相似性模拟对封闭式大跨屋盖气弹模型设计的关键意义.设计制作了平屋盖气动弹性模型进行四周封闭与迎风面突然开孔两种状况下屋盖风振响应的风洞试验,在对加速度响应谱的对比分析中,发现四周封闭气弹模型受脉动风激励时一阶模态出现大幅度移频现象,经分析后得出模型内部气承刚度与屋盖刚度相似关系的不匹配是导致这一现象的主要原因.根据气承力的相似性原理导出了气承刚度相似性模拟的理论公式从而进一步阐释了试验结果.研究表明,在封闭式大跨屋盖气弹模型设计中必须考虑气承刚度的相似性模拟,而调节模型内部容积则是模拟气承刚度最为有效的措施.

针对传统调度时用水量需求预测方法在预测结果精度及稳定性方面存在的困难,鉴于分时段时用水量序列的最大预测时间尺度远大于连续时序列的混沌理论分析结果,利用混沌相空间近邻预测建模理论,提出了时用水量向前24 h预测的分时段混沌建模方法.该方法经实例验证,向前24 h预测结果稳定性较好,误差较小(平均相对误差小于2%,最大相对误差小于5%),可满足供水优化调度的需要.

以不同性能指标的最优组合作为总体目标,采用逐步回归分析和复形调优法,建立混凝土配合比的非线性多目标优化模型.通过变量的高阶化以及目标和约束系统的柔性化,以克服线性规划中变量取值范围狭小、目标和约束函数形式受限的缺点,使混凝土优化目标的选取更加方便灵活.实例分析表明,利用该法能够设计出符合要求的配合比,并减少试验工作量,降低工程成本.

针对拉索预应力球面网壳在风荷载作用下的动力响应做了系统分析.介绍了拉索预应力球面网壳的结构特点以及风振分析的频域方法,分别从拉索设置、预应力数值的角度比较了其与常规球面网壳在动力特性上的差异.通过大量的算例,分析和考察了布索方式、预应力数值、结构跨度、矢跨比以及屋面荷载等参数对拉索预应力球面网壳风振性能的影响.计算结果表明,拉索预应力球面网壳的风振效应敏感性比普通球面网壳要小,且风振系数分布均匀.

为评价机场跑道、公路、铁路道床等承载结构在交通荷载作用下的动态响应,以移动荷载作用下Kelvin地基上无限大板挠度的数值计算分析为重点,采用积分变换法求得了Green函数,并就移动集中荷载、移动线源均布荷载和移动矩形均布荷载等荷载工况分别进行讨论,通过线性系统的叠加原理得到了相应的板挠度的积分形式解,并对此进行了数值计算分析.通过具体算例,对板挠度的时间变化规律、空间分布规律等重要特性以及地基阻尼、荷载移动速度等参数的影响效果进行了分析.发现板挠度分布受荷载移动速度的影响,而且随着地基阻尼的增大影响渐趋明显.

以福建省沿海地区场地地脉动和地基固有特性为研究对象,采用室内与现场原位测试相结合、快速傅立叶变换方法进行数据采集和处理,并采用数理统计方法对它们的相关性进行分析,间接地定量研究地脉动的产生机理和传播特性,通过震害反分析得到进一步验证.研究结果揭示了地脉动是一种以剪切波为主的体波,为地脉动体波成因理论提供了有力的支持;剪切波在覆盖层中的等效剪切波速是影响地脉动卓越周期的主要因素,覆盖层厚度、软土层厚度及刚度是影响地脉动卓越周期的重要因素;剪切波在覆盖层中的传播时间与地脉动卓越周期密切相关,能够较好地反映地脉动卓越周期的变化.

为了弥补索穹顶这种新型大跨空间结构在动力方面研究的不足,通过对120 m跨度的肋环形索穹顶结构进行模态分析,得到了不同的参数对索穹顶结构的自振频率影响曲线;通过对其进行时程分析,发现了地震动的行波效应对结构的节点位移和杆件内力的影响规律,以及考虑多维地震与仅考虑地震单向输入之间的差别,为大跨空间结构的抗震设计提供了重要参考.研究表明,多点输入对于行波方向的位移影响显著,同时,对单元内力产生不利影响,因此,大跨度空间结构抗震分析中考虑行波效应与多维地震输入是必要的

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.

针对同轴电缆时域反射系统(TDR)在监测边坡变形中的应用,提出了同轴电缆时域反射测试系统的模型.在此基础上研究了不同特性阻抗同轴电缆系统的电磁波传播模型.通过室内试验,研究了国内最常见的三种同轴电缆发生剪切变形时的时域反射特性.在对多阻抗变化面同轴电缆传输系统的反射特性及同轴电缆剪切变形对TDR波形影响的计算及试验分析的基础上,总结了三种型号同轴电缆剪切面处特性阻抗随剪切位移的变化规律.分析表明,同轴电缆时域反射系统波形尖峰信号幅值随剪切位移增加而增加,不同型号的同轴电缆的剪切位移与阻抗之间基本上成线性关系.

随着经济发展,城市居民的休闲时间增多;高龄化社会的到来,老年人增多;产业结构调整,下岗、失业者等社会闲散人员增加;这些休闲或闲散人对环境单一化与雷同化感到厌倦,同时,随着历史街区的消失,现代化建设的不断推进,城市空心化、疏离化带来的人气衰退问题也日趋严重.通过对若干城市地区的各种城市闲散人群户外集聚场所的空间景观结构与要素的特征分析,指出应该关注市民的视觉感受心理,积极保护城市街区的历史文化元素,努力提供能与居民活动功能相对应的景观特征空间.

强夯过程的动力响应问题非常复杂,理论上难以用解析方法进行分析和求解,目前已有的数值分析方法多为小变形分析方法.考虑到强夯过程中实际土体的变形基本上属于大变形,因此采用大变形几何非线性有限元法分析强夯加固机理.在强夯计算模型中,引入P波阻尼和S波阻尼的概念来说明土体的材料阻尼特性,同时运用改进人工边界法来模拟波在人工边界上的传播.为了保证模型的网格稳定,计算程序中增加了液化单元分析.通过一个工程实例,对其加固深度、变形特征、应力分布进行了数值分析,对比结果验证了强夯大变形分析的正确性

为了考察持续荷载作用下外贴碳纤维布(CFRP)对梁的抗弯性能的影响,进行了16根外贴CFRP加固的钢筋混凝土(RC)梁和2根对比梁的抗弯试验.试验参数为:纵筋配筋率、CFRP加固量、持载点.并对构件的各特征点的荷载、承载力及各受力阶段的刚度进行了详细的分析.试验及分析结果表明,采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度都有明显提高,纤维布对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用;纤维加固时梁所承受的荷载大小,即加固时梁内已存在的弯曲裂缝的宽度对梁的屈服荷载及极限承载力影响不是很大,但对梁的刚度有较大影响,特别是对屈服阶段的刚度影响较大.其试验及分析结果对相应规范的编制及工程应用具有较高的参考价值.

研究了两种减缩剂与四种减水剂复合后对溶液表面张力、混凝土坍落度、混凝土强度、混凝土自由收缩和砂浆收缩的相容性问题.试验结果表明,两种自身表面张力相近的减缩剂对蒸馏水和减水剂溶液表面张力的作用差异较大,但对砂浆和混凝土的减缩率几乎相同,收缩规律的影响相似,说明表面张力并不是减缩率的惟一决定因素.就减缩率而言,减缩剂与减水剂的相容性是较好的,而对强度的相容性相对较差,其作用机理与减水剂分子的支链数及负离子基团数有关.

为了给碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土双向板设计提供理论依据,采用千斤顶加载,应变仪和百分表采集数据,进行了双向板的CFRP二次受力加固试验,证实了CFRP加固钢筋混凝土双向板是一种有效的加固方法,可以使板的承载力和刚度有很大的提高.通过试验结果与塑性铰线理论计算的对比,发现采用塑性铰线理论计算CFRP加固双向板的极限承载力时,中部刚性区域宽度须小于40 cm,其计算结果才偏于安全

针对高耸单杆输电塔结构风致响应较大的特点,进行了气动弹性模型的风洞试验,以研究在不同风速下的气动响应.模型分不挂导线和挂导线两种情况,分别测定了在模拟紊流流场中的顺风向和横风向振动响应,以及在均匀流场中的气动系数,在此基础上得到的最大加速度、最大位移、横风向与顺风向响应的比例以及导线的阻尼作用大小等数据,可作为结构设计的依据.此外,在时域内用三角级数叠加法和Newmark法,在频域内用功率谱积分法,分别对该结构的风致响应进行了理论分析和计算,将计算结果与试验结果进行了比较分析,验证了试验的正确性.

简单介绍了气泡理论及多面体空间刚架结构构成的基本原理,并重点研究了这类新型空间结构的建模方法.在分析通用图形软件的实体作图法建模存在的主要问题及其原因的基础上,提出基于数学解析的嵌填式建模方法,编制了相应的程序,并成功应用于北京奥运会国家游泳中心"水立方"结构.研究表明,实体作图法只适用于中小型多面体空间刚架的建模,而嵌填式方法对于大型多面体空间刚架的建模具有很高的效率.
关键词：多面体空间刚架结构;气泡理论;嵌填式方法

分析了采用型钢水泥土复合挡土墙(soil mixing wall,SMW)工法建造的圆形工作井在顶力作用下的受力机理,提出承载半圆后背土体的竖向和环向反力分布呈拟正态分布,求得后背土体所能承受的最大土体反力计算公式.从整体分析的角度出发,应用三维实体有限元分析技术,研究了由顶推力反力引起的工作井后背土体反力分布.与有限元计算结果比较表明,拟正态分布曲线与有限元计算得到的土体反力分布曲线较吻合.

为了从微观角度对城市空间形成的客观机制进行解析,引导城市空间的有序发展,以温岭市区为实例,研究了城市空间各阶段演化过程,对建设用地结构及规划许可证发放情况进行分析;同时,以建设项目的空间分布数据为出发点,利用网格系统建立空间数据模型,探讨了中小城市在城市化快速发展过程中,城市建设项目与城市空间演化之间的内在联系.研究表明,温岭市区城市空间演化和建设项目布局特征基本吻合,建设项目不同的选址布局构成了不同的城市空间结构,并促进着城市空间的不断演化,为优化城市空间布局,应加强城市建设项目管理,改善规划编制、实施和管理的体制.

通过对一栋1:25带钢桁架转换层框架-剪力墙结构模型振动台试验和有限元理论计算分析,研究了模型结构的动力特性、弹性和弹塑性地震反应及其破坏形式.结果表明,随输入地震波加速度峰值的提高,模型裂缝逐渐发展,但在试验过程中未出现破坏性裂缝;本工程人工波引起结构地震响应最强烈,其次是El Centro波和场地波;钢桁架转换层及其上部结构层层间位移角有突变,为结构的薄弱层.钢桁架转换结构形式可以满足结构抗震要求,结构整体抗震性能良好,能够满足6度抗震区抗震设防要求.

针对桥梁结构健康监测具有实时性和数据量大的特点,提出了一种应用两个小波分别对实时测试数据进行分解和重构表达信号特征的方法,并定义了一个损伤指示系数,可按给定阈值在实时测试数据中搜寻损伤信息,确定损伤时刻,实现安全预警的目的.以一个发生损伤的两跨连续梁为例,对结构损伤进行了数值模拟,分析了在不同损伤位置及不同损伤率的情况下,损伤指示的敏感性.该实例表明对于梁中单元出现6%以上的刚度损伤有较好的损伤指示能力;由于多尺度分析方法具有较高的计算效率,能够在桥梁健康监测系统中在线完成损伤预警.

针对平动模式下的刚性挡土墙,研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算理论.考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角的影响,建立了内外摩擦角与位移之间的关系公式.对平动未达到极限位移的挡土墙,结合位移与摩擦角之间的关系,分析了最不利情况下墙后土楔的受力情况,得到考虑位移效应的非极限状态土压力计算公式.通过比较,发现理论公式计算结果与模型试验结果较吻合.

为考察塑性耗能、阻尼耗能、延性以及刚度突变对于抗震和减振的意义,对冲击和简谐荷载作用下的不同滞回模型(理想弹塑性、双折线线性强化型、剪切滑移和非线性弹性模型)的单自由度(SDOF)系统振子进行了理论和数值的分析.通过研究得到了冲击荷载下,结构所能承受的荷载等于结构的最大静力承载力;并给出了结构的最大位移、振幅等计算式.在简谐荷载作用下,当荷载频率低于结构自振频率时,总体上振幅随后期刚度增大而减小;当荷载频率远大于结构自振频率时,结构的振幅几乎保持不变.结构的塑性耗能比阻尼耗能更有利于结构振动位移的控制,尤其在共振条件下更为显著.

考虑墙土摩擦角对挡土墙后土体滑裂面倾角的影响,对小主应力拱形状进行了理论分析.根据土拱形状计算平均竖直应力,由此得到了对应不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,并与库仑土压力理论和模型试验数据进行了比较分析.结果表明,挡土墙主动土压力强度为非线性分布,与模型试验结果基本吻合;土压力合力与库仑土压力合力相等.

为了验证碳纤维拉索在大跨度斜拉桥中的应用可能性,以跨度1 400 m的钢斜拉桥设计模型为对象,用三维非线性计算理论分析了碳纤维拉索斜拉桥的承载能力、静力抗风特性以及使用荷载作用下的力学行为.通过与同跨度钢索斜拉桥比较,讨论了碳纤维拉索对大跨度斜拉桥静力学特性的影响.分析结果表明,(1)由于拉索没有屈服点,在极限状态下可以分担比较多的竖向荷载,桥梁的极限承载能力有所提高;(2)具有同样的抗风稳定性;(3)在正常使用条件下的最不利压缩应力基本上一致;(4)竖向变形刚度有所下降.

以主跨为448 m的杭州湾跨海大桥北航道桥为例,研究了考虑拉索局部振动的斜拉桥动力特性.利用子结构方法,把索的振型作为广义自由度来考虑拉索局部振动.该方法与把拉索划分为多个单元的链杆法相比,具有自由度少并且计算精度不受影响的优点.研究结果表明,当考虑拉索局部振动时,会出现拉索与主梁或桥塔的耦合振型,这种索桥耦合振动现象在以往把拉索作为单一单元的斜拉桥动力特性分析中不会出现.索的局部振动虽然对结构主要振型的频率影响不大,但对振型能量分布有比较明显的影响.对发生索桥共振的振型,如不考虑索的局部振动,通常会使索的阻尼估计过高,而索的振动能量估计偏低,不能很好地反映大跨度斜拉桥的动力特性.

将具有优异性能的纳米硅粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究.通过室内无侧限抗压强度试验,探讨了纳米硅粉掺人比和龄期对水泥土强度的影响规律;结合水泥石强度试验和X射线衍射(XRD)试验,研究了纳米硅粉对水泥浆的改性效果和改性机理;通过扫描电镜(SEM)测试,分析了纳米硅粉水泥土的微结构特点及微结构形成过程;在纳米硅粉-土相互作用分析的基础上,提出了纳米硅粉水泥土的固化机理,该研究将为纳米硅粉在水泥土中的进一步应用奠定理论和试验基础.

针对传统的平面杆系理论无法客观分析预应力混凝土桥梁中多向预应力效应的问题,运用实体退化单元,将预应力筋作为结构的一部分,用等效节点荷载模拟预应力效应.采用该方法对临海大桥(斜拉桥)预应力的空间效应进行了分析.分析结果表明,预应力明显改善了桥梁的正常使用状态,多向预应力的空间效应明显;该预应力空间效应分析方法客观模拟了预应力的空间效应,为进一步完善预应力桥梁的设计提供了依据.

采用自相关函数法选取时间延迟、伪邻近点法选取嵌入维数,并通过相空间重构,计算得到正的最大Lya-punov指数,证明了洪水序列具有混沌特性.并将m阶截断求和的Volterra级数滤波器作为洪水序列的全局预测函数.鉴于Volterra级数滤波器系数的个数随阶数按幂次快速增加,而导致在应用上难以实现的特点,引入自组织法(GMDH),通过逐层建立模型,最终解得Volterra级数滤波器的理想表达式.应用实例表明,基于GMDH求解的Volterra级数滤波器不仅增强了计算效率,而且可以得到足够的计算准确度.

研究了潜水抽-注水井(群)耦合作用下浸润线的求解方法,利用势流理论和镜像原理,在假定含水层水平、土层渗透系数各向同性的条件下,推导了完整抽-注水井(群)耦合作用时浸润线的计算公式及非完整抽-注水井(群)耦合作用时浸润线的计算公式,还对潜水单个非完整抽水井及非完整抽-注水井(群)耦合作用时的解析解和数值解作了比较,结果表明两者吻合得较好.同时还给出了该理论用于回灌技术中求解抽水量和注水量的方法,对工程设计有实用价值.