0 引言

突发性、毁灭性较强的地震灾害会造成大量的建筑工程结构破坏和人员财产的损失。随着科学技术的不断进步和人们对地震运动规律的不断总结和探索,提出了针对近断层脉冲型地震下建筑地桩基础的沉降分析方法。传统基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical方法未考虑地桩基础碰撞过程的能量消耗,使分析的沉降结果精度和代表性均较差[1]。为解决该问题,本文提出改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞的沉降分析方法,以期提高对建筑地桩基础沉降分析的效果。

1 近断层脉冲型地震下建筑地桩基础的沉降分析

近断层脉冲型地震作用容易造成建筑地桩基础发生碰撞反应,导致结构部件或者整体结构的严重破坏,碰撞反应严重时还会导致地桩基础发生大幅度的沉降。建筑地桩基础的碰撞反应属于复杂的线性问题[2],构建合理的碰撞模型对分析建筑地桩基础的沉降具有关键作用。本文采用基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical法分析建筑地桩基础的碰撞沉降反应。

1.1 基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical法

基于碰撞回弹系数Stereo-mechanical法进行建筑地桩基础碰撞沉降分析时,基于能量和动量守恒定律,依照发生碰撞前物体速度v1和v2以及损失的回弹系数e对碰撞结束后物体的速度和进行确定[3](图1)。

文子自两三日前罹患感冒，今朝状况急起直下，故邀请竹内氏诊察，同氏立即来临，是大约九点之事。守候至二点二十分，虽试各种治疗，但最后无其效果，后来文子陷昏迷，下午二点二十分左右死去。不过此前，由竹内氏指示派人邀请池田治疗，但在外出中，因而邀请东京府病院所雇彪杰玛(译者注：Tjaico Wiebenga Beukema)氏，虽同氏立刻来到，但其时死时已到，故不能救命，可悲。龄四年十个月也。即明治八年三月十八日诞生。病名急性脑水肿也。

图1 Stereo-mechanical碰撞模型 Fig.1 Stereo-mechanical collision model

该方法计算出两物体碰撞后的速度表达式为:

(1)

(2)

(3)

式中:m1和m2分别为两物体的质量;e表示碰撞过程中的能量损失回弹系数。该方法在进行碰撞沉降分析时忽略了碰撞能量损耗以及碰撞过程中建筑地桩基础的结构反应,其局限性较强[4]。因此,本文提出改进的Kelvin碰撞沉降分析方法,以进行建筑地桩基础的沉降分析。

1.2 改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法

Kelvin模型基于线弹性建筑地桩基础碰撞沉降分析方法,引入线性阻尼。其表达式为:

(4)

其中:kk表示发生线性碰撞时的弹簧刚度;为地桩基础的相对沉降速度;ck为阻尼系数,由下式确定:

(5)

Kelvin模型中的黏滞阻尼系数在地桩基础碰撞过程中始终不变,改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法主要通过改变阻尼系数[5]来提高对建筑地桩基础的碰撞沉降分析效果。

防汛抗旱关乎民生福祉。伴随经济发展、财富聚集以及生活水平的提高，人们的需求更加多元，对安全的要求也更高，很多地方变得“淹不起，旱不起”。因此，我们要更加关注民生、顺应民意，本着对生命的敬畏，将“以人为本，民生优先”的理念渗入到防汛抗旱工作的每个环节，尤其在今年气候异常条件下，要立足最不利的局面，坚持防汛抗旱两手抓，采取一切可能的措施，最大程度减轻灾害损失。

改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法的数学表达式为:

(6)

式(6)中与时间变化相关的阻尼系数为:

(7)

式中:为阻尼常数,分析式(6)和(7)能够看出,改进的Kelvin碰撞沉降分析方法能有效弥补在建筑地桩碰撞时回弹过程的能量损失。

式(7)中的阻尼常数为待定参数值,对其的确定应采取如下关系式进行推导[6]。如图1所示,两个物体发生碰撞后,运动能量的损失表达式为:

(8)

式(8)中当建筑的两个地桩基础发生碰撞时,其刚开始的相对速度表达式为碰撞过程中能量消耗由阻尼做功产生,得到:

“双身份”。现代学徒制中，学生具有双重身份，既是职业学校的学生，又是企业的学徒，并且以学徒为主。学生首先要通过企业订立 的方式获得学徒岗位，具有学徒身份，进而获得职业院校的学生身份，实现现代学徒制人才培养模式下的人才成长。“学徒”身份的根本是企业的学徒，这样的界定有利于提高企业对其教育与培养的主动性和积极性。

(9)

会议邀请了美国Emory大学教授、国家千人计划特聘教授李晓江博士，以及华中科技大学同济医学院彭挺博士分别作了“转基因动物在人类疾病中的应用”和“荧光蛋白标记技术在蛋白质定位、相互作用以及动态追踪研究中的发展和应用”大会专题报告。报告精彩纷呈，大家听的意犹未尽。

图2 建筑地桩碰撞沉降分析的相对沉降位移示意图 Fig.2 Diagram of relative settlement displacement of collision settlement analysis for building pile

图中的t-、tmax和t+点分别表示建筑地桩发生碰撞开始时间、发生最大相对沉降位移时间以及碰撞沉降结束时间。当建筑地桩基础在碰撞结束时刻,发生碰撞的建筑地桩基础具有一样的速度v。

因为改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法含有非线性的阻尼项[8],导致地桩基础的相对沉降速度和相对沉降位移的计算过程较复杂(图3),需采取坐标转换的手段将地桩基础的碰撞视为单自由度体系的振动[9],得到初始的沉降位移和沉降速度的表达式为δ0=δ(t=0)和则可用式(10)来表示单自由度体系的振动方程。

本文提出改进的Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法,将构建地桩基础碰撞转换单自由度体系振动模型,能准确运算地桩基础的相对沉降速度和相对沉降位移,高效分析建筑地桩基础的沉降反应,从而提高沉降位移结果的准确性和可信度。

图3 地桩基础碰撞转换为单自由度体系振动模型 Fig.3 Transformation of ground pile foundation collision into a vibration model of a single degree of freedom system

(10)

式中:m表示单自由度体系的质量;设置c和k分别为线性阻尼系数和弹簧刚度[10],以计算和δ(t)的关系。运算式(10)可得如下两个公式:

(11)

(12)

其中:表示单自由度体系的圆频率;r表示阻尼比;存在阻尼的圆频率用表示。若不计阻尼效应,计算出tmax和δmax如下;

(13)

(14)

若将式(13)和(14)分别代入式(11)和(12),可得:

(15)

分析式(15)可知与δ(t)之间能够描绘为椭圆形[11],因此得到建筑地桩基础碰撞过程中和δ(t)的函数关系表达式:

(16)

[6] 王寒冰,魏焕卫,白世和.某基础沉降原因分析及托换加固处理[J].四川建筑科学研究,2015,41(2):124-128.

(17)

式(17)中建筑地桩基础碰撞完成后相对速度表达用表示。把式(16)和(17)代入式(9),采用数值积分手段得到:

从表1中分析可以看出,除地桩基础隔震层的沉降位移变化加速度相差较大之外,三种方法计算得出的其他沉降反应峰值变化差别较小。线弹性和Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法由于在计算沉降位移时未考虑能量的损失,得到位移变化较大而加速度变化较小的结果,而本文方法在计算时考虑了能量损失,对实际建筑在近断层脉冲型地震影响下得到的各种沉降反应峰值结果的准确度较高。分析图4能够得到,本文方法的沉降反应分析用时始终在1 s以内,而线弹性和Kelvin分析方法的地桩基础沉降分析用时较长,且增幅较快,说明本文方法能快速地对建筑地桩基础做出准确的沉降分析。

(18)

式(18)中ΔE1和ΔE2同式(9)一样表示建筑地桩基础在碰撞沉降过程以及回弹阶段的阻尼力消耗能量[12]。考虑建筑地桩基础碰撞沉降发生初始和结束时刻的能量和动量守恒关系,则有:

本来想拍拍叔你老人家的马屁，没想到戳到你的疼处，没看出来，叔是个重情的人哩。好啦。不说啦。晚上，我陪您喝上一杯。

如此不单单能够强化学生的体育竞技精神，同时更可以辅助教师及时发现每个学生遗留的缺陷，随后提供富有针对性的指导建议，促使班级所有成员从此共同进步。

(19)

m1v1+m2v2=(m1+m2)V

(20)

SUN Xiaochen,ZHU Jiejiang.Analysis of Pile Deformation Characters and Settlement of Pile Group Including New and Old Piles Considering Pile Timeliness[J].Construction Technology,2016,45(20):101-105.

(21)

联立式(8)、(18)以及(21),和回弹系数定义公式得到建筑地桩基础的碰撞沉降的阻尼常数的表达式:

(22)

由式(22)能够得到:e值为1时,值为0;e值等于0时,值趋向于无穷大[14]。说明改进的Kelvin碰撞沉降分析方法中阻尼系数中的阻尼常数可信度较好,阻尼系数的可信度也较高,其可用于计算近断层脉冲型地震下建筑地桩基础的沉降位移。

2 实验分析

为分析本文方法是否能有效应用于近断层脉冲地震下建筑地桩基础的沉降分析中,实验分别利用线弹性建筑地桩基础碰撞沉降分析方法[15]、Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法以及本文方法,对某高层建筑在近断层脉冲型地震影响下建筑地桩基础的沉降反应峰值变化和用时情况进行分析。表1为三种方法分析得出的建筑地桩基础沉降反应峰值,图4为得到沉降反应的用时情况。

表1 三种方法分析得出的建筑地桩基础沉降反应峰值 Table 1 The peak settlement response value of building pile foundation obtained by three methods

沉降反应峰值变化线弹性建筑地桩基础碰撞沉降分析方法Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法本文方法地桩基础隔震层的沉降位移/cm29．228．9828．36地桩基础上部结构的沉降位移/cm19．8718．1817．68上部位移变化的加速度/(m·s-2)41．1541．3141．82地桩基础隔震层的沉降位移变化加速度/(m·s-2)96．85131．42119．11

图4 三种方法分析沉降反应用时情况 Fig.4 Time for analyzing the settlement response with three methods

ΔE=

为验证本文方法是否能够稳定有效地对建筑地桩基础在不同隔震周期下的沉降反应做出准确的分析,实验以Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法分析结果为参照,比较两种方法在不同隔震周期下对地桩基础沉降位移变化情况的分析结果(图5和图6)。

建立学习型社会和终身学习已成为一种必然的趋势，而自主学习就是一种重要的学习能力和学习方式，可以通过自主学习来实现学习者心智结构的自我发展和自我完善。这就要求教育者积极培养受教育者的自主学习理念。

分析图5可知,采用本文方法分析近断层脉冲型地震作用下建筑地桩基础沉降位移时,地桩基础不同层次的沉降位移变化各不相同,具体表现为低层的沉降位移较大,中部和上部的沉降位移变化较小。从图中清晰看出低层曲线随隔震周期的不同沉降位移变动较大;当隔震周期达到3.5 s后沉降位移维持在一个稳定的数值,且随隔震周期的变化波动较小。地桩基础中层和顶层沉降位移随隔震周期变化几乎没有波动,保持在4和2 cm左右的变化,说明本文方法的稳定性较强。

图5 本文方法分析的沉降位移变化图 Fig.5 Settlement displacement change obtained by the method in this paper

图6 Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法的沉降位移变化图 Fig.6 Settlement displacement change obtained by Kelvin pile foundation collision settlement analysis method

分析图6可知,Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法的沉降位移变化随隔震周期变化的波动较大,得到建筑地桩基础不同层次的沉降位移值变化的可信度不高,说明Kelvin碰撞沉降分析方法的稳定性较差。

综上分析可知,本文提出的改进Kelvin建筑地桩基础碰撞沉降分析方法分析近断层脉冲型地震下建筑地桩基础的沉降位移变化效果较好,分析结果的可信度较高。

3 结论

首先是数据标准的统一，包括数据的导入导出和计量标准。大数据时代，数据分析不再依靠随机抽样，而是全数据关联与分析，任何一个数据的缺失或是错误都会导致最终结果的偏差。所以在数据导入导出的时间节点、责任主体都应该设置执行标准，同类数据或者关联性数据也应该有固定的计量标准。其次是数据采集的日常化和全员化，数据平台在一定程度上是被动地、机械地记录，需要教学过程中所有主体的参与，而且这些数据不是“填报项”，而是伴随着师生活动悄无声息地自动生成，因此绝大部分课堂教学质量预警指标的设计要融入学习、工作和生活的日常，要串联起师生的日常活动轨迹与教学质量关键指标。

参考文献(References)

时间：2019年1月4～6日（周五～周日），1月4日13:00～20:00报到。报到地点：国家康复医院门诊楼1层1216房间（矫形外科门诊）。医院地址：北京市经济技术开发区（亦庄）荣华中路1号。培训费用：2 000元（包括学习资料等）。

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“屋顶网球场与游泳池”是利用工程技术在大型的购物中心或公共区域顶层修建的露天网球场与游泳池，是集购物、餐饮、娱乐、休闲、旅游、文化等为一体的现代化模式，并强调节能与绿色环保。例如，浦东汤臣一品等现代化商业高楼都建造了游泳池，并采用玻璃结构、开放模式应用等；浦东半岛酒店等综合性休闲区设立壁球馆，并举办国际性赛事，同样采用开放性设计，吸引更多的参与者，提升了知名度[11]。

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同样分析得到在建筑地桩基础回弹过程中的和δ(t)关系表达式:

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T1管对电流的影响远大于T2管对电流的影响。其主要原因为T2和T4在变流中主要起辅助作用[7-8],PWM整流仅仅依靠T1和T3就可以实现,但是电流的正弦性不如T1,T2,T3,T4同时工作。

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式(9)中在建筑地桩基础碰撞时靠近阶段和回弹阶段由阻尼力消耗的能量分别用ΔE1和ΔE2表示[7],为凸显出ΔE,进行碰撞沉降分析时地桩基础的相对沉降速度应由相对的沉降位移δ(t)表示。图2为建筑地桩碰撞沉降分析的相对沉降位移δ(t)示意图。

式(19)中表示地桩基础碰撞沉降中地桩靠近阶段结束时刻的所有弹性势等同于ΔE1;地桩基础碰撞沉降中地桩靠近阶段结束时刻地桩基础的共同速度为V。根据式(19)和(20)得到建筑地桩基础的最大沉降位移的表达式:

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在超市排队等候时我和站在我们后面的人聊了几句，出了超市我就会和孩子说：“超市结账等待时，我们可以和陌生人聊几句。但是任何时候我们都不可以跟着他们离开。你要跟着其他人去任何地方之前，都需要得到妈妈的允许。”

CHEN Jiansheng,HE Huixiang,WANG Tao.Dam Leakage Detection Based on Entropy Weight-variable Fuzzy Set Model[J].Journal of Hohai University(Natural Sciences),2016,44(4):358-363.