张奎
- 作品数：9 被引量：42H指数：5
- 供职机构：北京交通大学土木建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 海底软土层对海洋地基场地动力响应的影响被引量：5
- 2019年
- 利用波动分析法,建立了海水-成层饱和土-基岩3种介质耦联系统的波场方程,推导了平面P波和SV波入射时,海洋地基场地位移解析表达式,通过数值算例重点研究了不同水深下,海底软土层的厚度及埋深对水土交界面处位移的影响规律。结果表明:当P波入射时,对于同一水深和软土层埋深,软土层会显著地放大水平及竖向位移峰值,在同一软土层埋深下,水平及竖向位移峰值和共振频率均不与软土层的厚度及水深存在单调增加的关系;当SV波入射时,在同一软土层厚度和埋深下,水深对水平及竖向位移峰值和共振频率的影响均较小,对于同一水深和软土层埋深,软土层会显著地放大水平位移峰值,对竖向位移的影响较小。
- 张奎赵成刚李伟华
- 关键词：平面波
- 水深对水下地基场地地震动影响的时域分析
- 2020年
- 利用地震波斜入射下水下地基场地地震动分析的一维化时域算法,推导了平面P波入射下,水下地基场地的位移、加速度和应力表达式,重点分析了水深变化对位移峰值、加速度峰值、剪应力峰值和孔隙水压力峰值沿土层深度的分布规律。数值结果表明:同一土层深度处,当水深不超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而增大;当水深超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而减小。水平位移峰值与水深的关系基本上与竖向位移峰值相反。同一水深下,竖向位移峰值沿土深不断减小,水平位移峰值呈先减小后增加的趋势。同一水深下,竖向加速度峰值沿土深是一个不断减小的过程,水平位移峰值是一个反复增大和减小的过程。在0.75倍的土厚到基岩的范围外,水深对剪应力峰值的影响均较小。孔隙水压力峰值沿土深的分布大致是先减小再增加最后减小。
- 夏佩林李伟华张奎赵成刚
- 关键词：平面P波加速度应力
- 成层饱和介质平面波斜入射问题的一维化时域方法被引量：5
- 2018年
- 地震波斜入射下自由场的输入是大型结构抗震分析中亟待解决的问题之一,尤其是成层饱和多孔介质自由场问题,由于问题的复杂性,目前研究甚少.本文基于Biot提出的饱和多孔介质动力方程,建立了一种新的求解平面波斜入射下基岩上覆饱和多孔介质成层场地自由场分析的一维化时域计算方法.该方法首先根据Snell定律将饱和多孔介质二维空间问题转化为一维时域问题,通过对深度方向的有限元离散,得到饱和多孔介质波动问题的一维化有限元方程,然后采用单相弹性介质精确人工边界条件模拟基岩半空间的波动辐射和输入特征,通过考虑基岩与饱和多孔介质间透水或不透水边界条件以及不同饱和多孔介质交界面边界条件,形成基岩上覆成层饱和介质系统的整体有限元方程,最后采用中心差分法与Newmark平均加速度近似格式相结合的方法对时间进行离散,得到节点的动力时程的显式表达.典型场地的地震反应分析表明,本文方法的计算结果与传递矩阵法结合傅里叶变换的计算结果完全吻合,证明了其有效性.
- 李伟华夏佩林张奎赵成刚
- 关键词：自由场斜入射时域有限元
- 冻融循环作用后再生混凝土砖墙体抗震性能试验研究被引量：8
- 2015年
- 为研究冻融循环对砌体结构抗震性能的影响,评估在役砌体结构的抗震能力,对再生混凝土砖墙体进行了冻融循环后低周反复加载试验和有限元模拟分析,对比分析了墙体的破坏过程与特征、承载力与刚度退化、延性、耗能。结果表明:经冻融循环作用后的再生混凝土砖墙体的破坏模式与未经冻融作用墙体略有不同,主要表现为初裂缝出现较早,且发展更为迅速,裂缝多集中于砖块与砂浆的胶结面处,主斜裂缝发展伴有更多的微裂缝出现,破坏程度相对严重;而未经冻融作用墙片裂缝大多沿砖块延伸;随着冻融循环次数的增加,墙体的受剪承载力、刚度、变形与耗能均有所降低;当达到120次冻融循环时,墙体的承载力下降30%左右,初始刚度降低约40%,累计耗能降低约70%,斜向拉伸变形下降80%。
- 郑山锁商效瑀张奎梁先锋马德龙
- 关键词：冻融循环拟静力试验
- 黄土地层微型桩水平承载力研究被引量：3
- 2015年
- 对于微型桩水平承载力,在目前的研究中尚未有统一的并被工程界普遍接受的表达式,本文就此问题进行了研究.首先选用西安地区黄土作为试验模型的滑坡介质,在假定干密度保持不变的前提下,选择土体饱和度、桩径和桩间距作为影响因素,每个因素选取三个试验水平,按照正交试验方案,对微型桩进行了室内试验,得到了不同影响因素和试验水平下的水平承载力大小关系,并借助MATLAB数据拟合功能,对水平承载力进行了一次线性和二次非线性函数的回归分析,对回归函数系数分别运用假设检验的相关原理进行了评价,最后将二次非线性回归函数应用于工程实例中和原设计方案进行了对比.试验结果表明微型桩的水平承载力与饱和度呈反比、与桩径呈正比关系,且三个因素对水平承载力影响大小的排列顺序依次为饱和度>桩径>桩间距;回归结果展示了二次非线性回归函数相比一次线性能较好地吻合试验结果,且具有较高的拟合精度;实例对比结果显示了二次非线性回归函数能够满足设计抗滑力的要求.
- 张奎韩晓雷
- 关键词：微型桩水平承载力
- 斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法被引量：7
- 2019年
- 地震波斜入射下水下地基场地地震动输入问题,是涉及水层、饱和多孔介质和基岩三种不同性质介质耦合的复杂问题,目前理论成果还很匮乏。该文在现有的成层饱和多孔介质平面波斜入射的一维化时域方法的基础上,建立了水下地基场地的一维化时域计算方法。该计算方法依据Snell定理,将地震波斜入射下水层波动的空间二维问题转化为简单的一维问题,通过考虑水层与饱和多孔介质层交界面、不同饱和多孔介质交界面以及基岩与饱和多孔介质层交界面的边界条件,将已有的成层饱和土的一维化有限元方程与水层的一维化有限元方程组装,采用单相弹性介质精确人工边界条件模拟基岩半空间的波动辐射和输入特征,形成了水下地基场地的整体有限元方程,借助于中心差分法和Newmark法相结合的时步积分法,推导了地震波斜入射下水下地基场地各节点动力响应时程的显式表达式。通过与傅里叶变换得到的理论解和现有的文献进行了对比,初步验证了该文时域算法的有效性和精度,为地震波斜入射下水下地基场地地震动输入提供了一种新型高效的研究方法。
- 张奎夏佩林李伟华赵成刚
- 关键词：饱和多孔介质斜入射平面波
- 平面波入射下深水地基场地动力响应分析被引量：9
- 2018年
- 建立了深水地基场地分析模型,基于单相弹性介质、Biot流体饱和多孔介质和理想流体弹性波动理论,分别推导了平面P波或SV波入射时该深水地基场地波动问题的解析解,并得到水下地层表面位移的表达式,分析了土的刚度、饱和度及入射角等因素变化时水深对场地位移响应的影响。结果表明：水深对水平位移峰值的影响较小,而共振频率随着水深的增加而增大;竖向位移峰值和共振频率并不随水深的增加而单调增加;同一水深下,饱和土层的刚度越小,水平及竖向位移峰值越大,共振频率越小;与完全饱和相比,土层饱和度的微小变化会使竖向位移峰值显著增大,共振频率减小,但水平位移峰值和共振频率基本上不受饱和度的影响;在基本频率下,当P波作用时,水深对水平位移的影响随着入射角增加先增加后减小,有水时在不同入射角下水深对竖向位移的影响较小;当SV波入射和有水条件下,对于不同的入射角水平位移均随着水深的增加而减小,在入射角35°到45°范围内竖向位移随着水深的增加而减小,除此范围外水深对竖向位移的影响较小。
- 张奎李伟华赵成刚
- 关键词：饱和多孔介质P波SV波
- 含水率和干密度对重塑黄土抗剪强度的影响被引量：13
- 2016年
- 干密度或含水率对黄土抗剪强度的研究屡现文献,但二者对抗剪强度影响孰大孰小的报道并不多见,在工程应用中也只是粗略地认为含水率的影响是最大的,缺乏试验和理论依据。基于此,针对含水率和干密度对重塑黄土抗剪强度的影响进行了详细研究,每个影响因素选取4个水平并制定了L16（4^2）的正交试验方案,通过直接剪切快剪试验测定了重塑黄土样粘聚力和内摩擦角并记录了100k Pa竖向压力下抗剪强度的大小,建立了粘聚力和内摩擦角在含水率和干密度作用下的关系式,分别对粘聚力和内摩擦角进行了极差分析及对100k Pa竖向压力下的抗剪强度进行了方差分析。分析结果表明粘聚力在最优含水率附近时最大,低于或者高于最优含水率时减小;粘聚力和内摩擦角随着干密度的增加而增加;相比干密度,含水率对抗剪强度及粘聚力和内摩擦角的影响更大。
- 张奎李梦姿杨贝贝
- 关键词：黄土抗剪强度含水率干密度
- 地震波斜入射下水下地基场地的等效线性化分析方法及应用被引量：2
- 2020年
- 水下地基场地动力响应分析是水下结构抗震设计的基础,但其作为一个多介质耦合的复杂动力问题,现有的研究成果多是将饱和土体视为线弹性材料,考虑土体非线性的研究相对较少。在水-成层饱和土-基岩场地地震波线性解的基础上,建立了平面波斜入射下水下地基场地分析的二维等效线性化方法,通过典型场地分析,研究了入射波峰值加速度、水深及上覆软土层厚度对水土交界面处峰值加速度放大系数的影响规律。研究结果表明:非线性效应对水平峰值加速度放大系数的影响要比竖向的大,且非线性下的放大系数可能大于线性情况下的地震响应结果;水层分别在P波和SV波入射角15°~70°和45°~70°内对水平峰值加速度放大系数产生了较大的影响。P波作用产生的影响随着水深的增加而减小,SV波的影响则与入射波有关。相比于SV波对竖向峰值加速度放大系数的影响,P波的影响作用更大;上覆软土层较厚时对水平峰值加速度放大系数的影响较为明显,并且SV波的作用时软土层的影响明显大于P波作用时,但两者对竖向峰值加速度放大系数的影响均较小。
- 张奎李伟华赵成刚
- 关键词：平面波峰值加速度
