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2016年, 第50卷, 第11期　刊出日期：2016-11-28 上一期    下一期

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乙烯-四氟乙烯薄膜循环拉伸的黏弹塑性本构模型 游晋, 胡建辉, 陈务军 2016,50 (11):  1665-1669.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.001 摘要 ( 7 )   PDF(458KB) ( 0 )   对250 μm厚乙烯-四氟乙烯(Ethylene-Tet ra-Fluoro-Ethylene,ETFE)薄膜进行了单轴循环拉伸试验,通过试验得出ETFE薄膜的应力应变曲线,基于宏观现象和各向同性材料小应变假设,推导了适用于ETFE薄膜单轴循环拉伸第1次加载和卸载的本构方程,编写了采用两步法确定本构方程中参数的程序,利用程序模拟了ETFE薄膜在循环拉伸状态下第1次加载和卸载的应力应变关系.通过与试验得到的应力应变关系对比分析,验证了该本构方程和程序的正确性.提出的ETFE薄膜的本构方程可以较为准确地预测ETFE材料的应力应变关系,为ETFE薄膜结构的分析和计算提供参考. 相关文章 | 计量指标

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不确定性地质参数下硬岩掘进机动态特性与评价 唐国文, 余海东, 谢启江 2016,50 (11):  1670-1675.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.002 摘要 ( 10 )   PDF(630KB) ( 1 )   针对硬岩掘进装备(Tunnel Boring Machine,TBM)作业地质条件变参数的特点,采用区间不确定理论来描述地层参数的不确定性.在此基础上,根据混合地层硬软岩的混合比例和地层分界面的倾斜角度分4种典型地质条件研究TBM的动态特性.通过对刀盘在掘进过程的受力分析,结合动力学模型,选取直线掘进和曲线掘进下的速度和角速度特性作为评价指标,最终评价TBM在复合地层中不确定参数条件下的动态特性.结果表明,随着地层中软岩比例的增加和地层分界面由竖直变为水平,TBM的动态特性变差.评价结果与TBM实际作业时情况相符,验证了该指标的可靠性和适用性. 相关文章 | 计量指标

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冷弯薄壁型钢节点刚度的数值分析和预测模型 韩岩, 杨健, 王斐亮, 刘清风, 白李 2016,50 (11):  1676-1681.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.003 摘要 ( 8 )   PDF(807KB) ( 0 )   通过对Byran公式进行修正得出多层板单螺栓搭接节点初始拉伸柔度的计算模型;随后分析了节点板厚度、螺栓安装容差、螺栓端距等参数对修正系数及初始拉伸柔度的影响;在此基础上推导出冷弯薄壁型钢梁柱节点初始转动刚度的预测模型.结果表明,对半刚性的冷弯薄壁型钢梁柱节点而言,采用线性模型能取得较精确的结果.研究结果为冷弯薄壁型钢门式刚架的设计提供了一定的参考建议. 相关文章 | 计量指标

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基于相关键元胞的岩石爆破断裂数值模拟 姚远, 张振南, 葛修润 2016,50 (11):  1682-1687.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.004 摘要 ( 7 )   PDF(1116KB) ( 0 )   为研究爆破荷载作用下岩石动态断裂过程,采用相关键元胞(Correlated Lattice Bond Cell,CLBC)模型对岩石进行力学建模,提出了一种适用于岩石动态断裂过程的键势函数,该势函数同时反映了岩石的可压缩性、裂尖材料超弹性及弹脆性特征,发展了一种爆破荷载施加方法.结果表明:该方法能够再现爆破荷载作用下的动态裂纹扩展过程及其基本特征;地应力对爆生裂纹扩展方向具有较强的影响,裂纹总是倾向于沿最大地应力方向扩展;为爆破荷载作用下的岩石动态断裂模拟提供了一种简单可行的方法. 相关文章 | 计量指标

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中微子探测器缩比液袋设计与模拟分析 李纯, 陈务军, 宋浩, 王瑞光 2016,50 (11):  1688-1699.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.005 摘要 ( 6 )   PDF(602KB) ( 0 )   采用球面等面积展开法设计缩比液袋裁片,给出了裁片边界理论计算式;利用液袋的对称性选取半幅宽裁片进行分析,考虑裁切效应,用ABAQUS建立半幅宽裁片模型;模拟液袋在内压和重力作用下的变形和受力情况,分析了裁片中心线与理想球面裁片中心线之间的变形和受力差异.内压和重力作用下的分析结果表明:理想球面裁片最大应变及应力随着内压的增大而增大,而考虑裁切效应的液袋裁片最大应变及应力随着内压的增大出现先增大后减小趋势.分析结果对实际试验具有参考价值. 相关文章 | 计量指标

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乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜单向拉伸性能及黏塑性本构模型 胡鹏宇, 胡建辉, 陈务军, 赵兵 2016,50 (11):  1700-1705.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.007 摘要 ( 8 )   PDF(816KB) ( 0 )   对厚度为250μm的长条形ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜试样进行了8种定速(拉伸速度由极慢的1 mm/min到极快的500 mm/min)单向拉伸试验,得到了相应的应力应变曲线、屈服强度、弹性模量等参数随拉伸速率的变化规律.结果表明:ETFE薄膜的屈服强度和屈服应变随拉伸速率的增加而增加;ETFE薄膜的切线、割线弹性模量,以及基于应变能和应变余能的等效弹性模量随拉伸速率的增加而增大,3种弹性模量之间的差值也随拉伸速率的增加而增大.对上述应力应变曲线进行分析,提出了ETFE膜材的黏塑性本构模型(Peirce模型),并在有限元分析软件ANSYS中进行了数值模拟,其结果与试验得出的应力应变曲线吻合较好. 相关文章 | 计量指标

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双对数压缩曲线在海积软土本构中的应用 刘鹏, 丁文其 2016,50 (11):  1706-1711.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.008 摘要 ( 7 )   PDF(576KB) ( 0 )   利用天然沉积土在双对数坐标系中良好的双直线特性,对颗粒之间的胶结进行模拟,推导其对应的屈服面、流动准则和硬化准则,在弹塑性力学的理论框架中,建立一种可以与已广泛认可的重塑土本构模型配合使用的胶结模型用于计算模拟天然沉积土.并将计算结果与某地海积软土的三轴试验试验结果进行对比,体现了本模型在结构性软黏土计算上相对于传统本构模型的优越性. 相关文章 | 计量指标

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索杆结构非线性地震反应分析的设计反应谱法 相阳, 罗永峰, 沈祖炎 2016,50 (11):  1712-1718.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.009 摘要 ( 8 )   PDF(825KB) ( 0 )   基于结构体系刚度概念,将索杆体系各主振型的荷载-位移关系表达为等效单自由度(ESDF)体系的受力-变形关系;将ESDF体系刚度表达为其位移的二次函数;运用随机等效线性化方法,将ESDF体系的非线性刚度等效为线性刚度ke,推导得出ke与ESDF体系位移响应d的关系式;联立刚度-位移格式的设计反应谱表达式及ke-d关系式,求解ke及d,得出整体结构地震反应.以六边形索杆结构为例,分别采用本文方法、时程分析法和线性振型叠加法计算结构位移响应,结果表明,本文方法所得结构位移值与时程分析值偏差仅为10.8％,精度明显高于线性振型叠加法. 相关文章 | 计量指标

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基于极限学习机的脉动风速快速预测方法 李春祥, 迟恩楠, 李正农 2016,50 (11):  1719-1723.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.010 摘要 ( 8 )   PDF(617KB) ( 0 )   提出基于极限学习机(ELM)的脉动风速预测新模型.运用自回归滑动平均模型生成脉动风速数据库,并将其分为训练集和测试集.采用ELM对训练集进行学习训练,建立回归模型,从而实现对测试集风速的泛化预测.经与基于粒子群优化(PSO)的混合核函数最小二乘支持向量(PSO-MK-LSSVM)和误差反传神经网络(PSO-BP)对比,验证了ELM模型的有效性.数值结果表明,与PSO-MK-LSSVM和PSO-BP相比,无论在预测精度还是计算速度上,ELM模型都具有显著的优势. 相关文章 | 计量指标

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双层高阶组合梁的界面摩擦效应 何光辉, 欧阳煜, 杨骁 2016,50 (11):  1724-1731.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.011 摘要 ( 9 )   PDF(1284KB) ( 0 )   为了更真实地描述组合梁的力学行为,提出了一种同时考虑梁的轴向和横向高阶变形的运动学假定.基于提出的高阶梁模型,得到了考虑界面不可穿透性、界面摩擦效应和非线性剪力键的双层组合梁模型静力分析的修正能量驻值原理.利用修正能量驻值原理,推导了该非线性组合梁模型的混合型高阶有限单元.在线性假定范围内对比分析了基于高阶梁理论、平面应力模型和Timoshenko梁理论的组合梁有限元应力分析,验证了高阶梁模型的可靠性;考察了界面不可穿透性与界面摩擦效应对组合梁静力行为的影响.数值结果表明:提出的高阶模型较经典梁模型更逼近于平面应力模型;界面不可穿透性与摩擦对组合梁静力行为具有显著影响. 相关文章 | 计量指标

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考虑空气可压缩时空间结构耦合振动分析 刘平, 吴刚, 付功义 2016,50 (11):  1732-1741.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.012 摘要 ( 5 )   PDF(426KB) ( 0 )   为了研究大跨结构振动与空气耦合作用机理与规律,在假设低速振动条件下、采用忽略低价项的办法,对二维圆形结构在可/不可压缩空气下振动问题进行分析.分析中假设边界为简谐振动,分别求解出2种情况下的理论解.结合具体的物理模型,对理论结果进行了探讨,得到:在不可压缩假设下,结构表面压力值与振动加速度成正比、与外流场边界大小的对数值成正比,流场对结构压力效果相当于附加质量;而在可压缩空气情况下,压力值与振动速度成正比、与流场长度无关,流场对结构压力效果相当于黏滞阻尼.利用数值方法对理论解进行了验证,结果符合良好. 相关文章 | 计量指标

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循环荷载作用下铝合金耗能支撑本构关系 贾斌, 张其林, 赖伟, 魏明宇 2016,50 (11):  1742-1747.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.014 摘要 ( 5 )   PDF(1225KB) ( 0 )   基于国产铝合金材料研制防屈曲耗能支撑构件,并进行了拟静力试验.试验结果表明构件滞回曲线稳定饱满,具有较好的耗能能力,相对于钢材而言铝合金材料的应变强化现象十分明显.基于Chaboche循环塑性本构模型,通过试验数据标定了相关材料参数并应用于构件有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好.利用Abaqus软件平台二次开发了能够应用于梁单元进行减震结构弹塑性分析的单轴双面模型,通过与Chaboche模型的对比分析,验证了单轴双面模型的准确性.研究结果可为准确分析铝合金构件在地震作用下的受力性能提供相应依据. 相关文章 | 计量指标

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大跨距仓棚结构表面风压分布特性试验研究 艾辉林, 周志勇 2016,50 (11):  1748-1752.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.015 摘要 ( 8 )   PDF(903KB) ( 0 )   结合某一跨度82 m、高度30.8 m的实际仓棚工程,通过风洞试验研究了不同风向角、端部敞开或封闭的结构形式以及是否考虑周边建筑及地形等情况下仓棚表面的风荷载分布规律.研究结果表明:斜风作用下仓棚抗风更为不利,端部的敞开或封闭对仓棚结构的风荷载分布有较大影响,端部局部区域存在较为明显的风压增强现象,周边建筑及地形的存在使得仓棚表面风压的分布更为复杂.结合仓棚表面风压分布特点以及结构抗风验算的不利状态,将仓棚表面划j分为5个特征区域,并给出了可用于工程抗风设计的分块体型系数建议取值. 相关文章 | 计量指标

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基于应力吸收-防水层的铁路基床结构动力特性分析 杨果林, 邱明明, 申权, 林宇亮 2016,50 (11):  1753-1760.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.016 摘要 ( 8 )   PDF(1420KB) ( 0 )   依托云桂高速铁路膨胀土路基工程,开展新型应力吸收-防水层基床结构研发工作,借助模型试验和数值模拟方法,对膨胀土路堑新型基床动力特性进行对比研究.结果表明,应力吸收-防水层材料力学性能可满足长期浸水和振动荷载共同作用下的要求;基床动应力随深度近似呈指数型衰减;基床动力响应受服役环境影响显著,降雨和地下水位上升均会加剧动响应变化程度;干燥和降雨条件下,路基竖向变形随激振次数增加先增大后逐渐趋于稳定,地下水位上升会加剧地基膨胀土产生膨胀变形,路基竖向变形表现为“上抬”;铺设应力吸收-防水层能够减少高速列车荷载作用下引起路基结构的振动,加快基床结构内振动响应的衰减,增强路基结构系统的整体稳定性,研究成果可为膨胀土地区高速铁路建设及理论研究提供参考. 相关文章 | 计量指标

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硫酸盐侵蚀损伤劣化基桩竖向承载特性 李镜培, 李险峰, 李林, 张琰 2016,50 (11):  1761-1766.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.017 摘要 ( 5 )   PDF(995KB) ( 0 )   依据混凝土腐蚀损伤度这一变量,基于混凝土强度和刚度建立了硫酸盐侵蚀基桩力学性能劣化模型.在此基础上,分别采用双曲线非线性函数和双折线硬化函数来模拟桩侧和桩端荷载传递规律,开展硫酸盐侵蚀损伤基桩竖向承载特性非线性数值分析,研究了硫酸盐侵蚀环境下不同腐蚀损伤度基桩的竖向承载特性,结果表明:在竖向荷载作用下,腐蚀损伤度超过某一临界值时,基桩会发生脆断破坏.同一初始桩端沉降条件下,腐蚀损伤度越大,基桩所需桩顶荷载也越大.由于混凝土性能退化模型的局限性,本方法仅适用于硫酸钠侵蚀环境下腐蚀损伤度小于0.80的情况. 相关文章 | 计量指标

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纵向受拉钢筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能 薛昕, 杨成 2016,50 (11):  1767-1777.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.018 摘要 ( 7 )   PDF(743KB) ( 0 )   对纵向受拉钢筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能展开实验研究,实验梁根数为12根,实验变量为纵向受拉钢筋锈蚀程度以及剪跨比(a/d),采用电化学加速法模拟纵向受拉钢筋锈蚀,并通过3点加载实验调查锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能.实验结果表明,纵向受拉钢筋锈蚀导致的粘结退化会引起锈蚀梁的承载机制发生变化,最终影响到梁的抗剪承载力.具体表现在:锈蚀引起主斜裂缝向加载点移动,“拱机制”增强导致混凝土承担剪力增加,但和主斜裂缝相交的屈服箍筋数量减小导致“桁架机制”承担的剪力下降.上述承载机制迁移现象不仅与纵向受拉钢筋锈蚀程度有关,同时也受剪跨比的影响. 相关文章 | 计量指标

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考虑随机退化和信息融合的剩余寿命预测方法 蔡忠义, 陈云翔, 李韶亮, 项华春, 王泽洲 2016,50 (11):  1778-1783.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.020 摘要 ( 10 )   PDF(703KB) ( 3 )   针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合产品现场实测性能退化数据与同类产品常规退化试验信息、历史寿命信息的个体剩余寿命预测方法.建立了基于Wiener过程的产品剩余寿命模型;考虑到个体之间的性能退化差异性,假定Wiener过程参数服从随机分布模型,建立了个体现场实测退化数据下分布参数的贝叶斯估计模型,给出了超参数后验估计公式;分别建立了退化数据和寿命数据下的完全似然函数,构建了基于最大期望算法的超参数先验估计模型;通过实例分析验证了所提方法的正确性和优势,结果表明本方法可有效处理个体现场实测退化信息与同类产品先验信息之间的剩余寿命预测问题. 相关文章 | 计量指标

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波导中弹性波频散曲线计算的谱方法 郭杨阳, 范军, 熊磊 2016,50 (11):  1784-1788.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.021 摘要 ( 8 )   PDF(425KB) ( 0 )   将谱方法应用于平板和充水圆柱管中弹性波频散曲线的计算,采用Chebyshev插值和微分矩阵把本征方程离散为一系列线性方程.将超越方程搜根问题转化为广义本征值求解问题,求得的本征值即为波数,改变频率进而获得弹性波频散曲线.计算算例表明,与搜根方法相比,该方法回避了大量特殊函数的计算,因而计算速度更快并且更易实现;将此方法得到的频散曲线与搜根方法的结果进行比较,证明该方法是合理的、可行的. 相关文章 | 计量指标

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结构参数对燃气-蒸汽弹射载荷和弹道影响 李仁凤, 乐贵高, 马大为, 高原, 方传波 2016,50 (11):  1789-1794.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.022 摘要 ( 5 )   PDF(715KB) ( 0 )   为了研究结构参数变化对载荷和弹道的影响,采用混合多相流模型、Re-NormalizationGroup(RNG)k-ε湍流模型对潜射导弹燃气-水蒸气弹射动力系统发射过程进行了计算分析,并针对2级喉径和喷水孔直径对载荷和弹道的影响作了对比研究.结果表明:燃气-蒸汽动力系统装置可以有效地建立喷水压差;若2级喉径过大,燃气多数从喷管流出,不能建立喷水压差;2级喉径过小,导弹发射稳定性差;另外,若喷水孔直径过大,发射初期冷却水流量较大,会延迟导弹发射时间;喷水孔直径过小,发射筒载荷不平稳,导弹发射稳定性差.研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置设计提供参考. 相关文章 | 计量指标

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基于改进混合遗传算法的冷链物流配送中心选址优化 袁群, 左奕 2016,50 (11):  1795-1800.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.023 摘要 ( 8 )   PDF(1320KB) ( 0 )   针对冷链物流配送中心的选址是一个受空间和时间限制的优化问题(需要同时考虑成本、时间窗、货物品质及客户服务水平的约束,是一复杂组合优化模型),构造了一种基于遗传算法和禁忌搜索算法相结合的、并用贪婪算法改进交叉算子的混合遗传算法对模型进行求解.实验结果表明,这种改进的混合遗传算法可以有效地避免早熟及局部最优现象,得到质量较高的解,进一步提高了计算效率. 相关文章 | 计量指标

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考虑邻近地下结构影响的基坑变形三维数值分析 陈树林, 张峰, 代楠 2016,50 (11):  1801-1808.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.024 摘要 ( 7 )   PDF(415KB) ( 0 )   基于摩尔库伦弹塑性本构,提出了考虑土体小应变刚度特征的数值分析方法,并在有限差分软件FLAC3D中实现二次开发.将提出的数值方法用于模拟某基坑的施工过程,该基坑邻近既有地铁车站,且坑内外分别存在横墙和立柱桩.将数值计算结果与实测数据进行对比,验证所提出的数值方法的有效性.进一步对比分析了有无立柱桩和坑内横墙时围护墙的变形特性.研究表明,由于基坑与车站间的土体宽度大于临界宽度值,其围护墙变形不受邻近车站地下结构的影响;立柱桩的存在能够减小主动区土压力,坑内横墙增加了被动区的抗力,使得围护墙变形明显减小. 相关文章 | 计量指标

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波浪荷载引起海床土体与桩动态响应 郭俊杰, 周香莲, 徐风, 王建华 2016,50 (11):  1694-1699.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.006 摘要 ( 642 )   HTML ( 609 )   PDF(1216KB) ( 584 )   以Navier-Stokes方程作为波浪控制方程，并采用VOF（Volume of Fluid）法进行自由表面追踪来准确模拟海洋表面波浪运动，建立了波浪-海床-桩基动力问题的数值模型来模拟波浪对桩基和海床的作用．把海床视为多孔介质，以Biot动力理论为基础，考虑土体骨架的加速度，并用孔隙水位移的速度场（位移-孔隙水压力动态模型）来模拟海床土体动态响应的过程．在模型验证的基础上，分析了水深对桩身弯矩、水平位移的影响，以及波高和海床渗透系数对桩周孔隙水压力的影响，并且对不同渗透系数时桩周土体的液化特性进行了讨论． 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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短峰波作用下饱和海床中的单桩响应分析 胡翔, 陈锦剑, 王建华 2016,50 (11):  1737-1741.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.11.013 摘要 ( 536 )   HTML ( 314 )   PDF(781KB) ( 394 )   采用准静态三维数值分析方法直接模拟短峰波作用于海床表面与桩身的三维波压力分布，在考虑了海床土体的流固耦合和桩土界面的接触特征的基础上，研究了短峰波荷载作用下饱和砂质海床中的单桩响应问题．根据数值分析结果，研究了波浪荷载作用下土体的孔压变化规律、桩柱的位移和弯矩分布情况，探讨了桩土接触面不同处理方式的影响，并与自由海床和完全埋置单桩的模型结果进行比较．结果表明：泥线附近与桩端处土体的响应局部现象明显；采用桩土耦合模型时，孔压与弯矩响应相比于接触面模型有放大效应，而位移响应则正好相反．完全埋置桩在波浪作用下的响应主要受海床影响，在桩柱伸出海面的模型中，波浪荷载在桩柱上的影响起主导作用． 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标