颗粒粒径对立体格栅网-砂界面剪切特性影响

立体格栅网在传统平面格栅基础上增强了横肋与土体的侧阻力作用,有助于提高加筋土结构中筋土界面相互作用。为了研究网孔尺寸和颗粒粒径对立体格栅网-石英砂界面剪切特性的影响,通过3D打印技术制作不同网孔尺寸的立体格栅网,进行一系列单调直剪试验。试验分析了颗粒粒径、竖向应力和格栅网孔开口率变化时界面的摩擦角、剪胀角以及剪切强度系数的变化规律;在试验基础上,建立了界面剪胀系数模型,定量分析了颗粒平均粒径和格栅网孔开口率对立体格栅网-砂界面剪胀特性的影响。结果表明：颗粒粒径对立体格栅网-砂界面的似黏聚力影响更明显,对摩擦角的影响较小;界面最大剪胀角随竖向应力的增加而逐渐降低;颗粒粒径较大、格栅网孔开口率较小时,界面的剪胀性更强;剪切强度系数随粒径的增大而增加,表明立体格栅网与粒径较大的填料之间具有更好的互锁作用。     

非水反应高聚物–混凝土界面单调剪切特性及本构模拟

土与结构物的界面力学性质一直都是岩土工程探究的热点,为了探究非水反应高聚物与混凝土的界面剪切特性,本文基于单调直接剪切试验研究了竖向应力、剪切速率对高聚物-混凝土界面抗剪强度和剪切模量等特性的影响。试验结果表明:在给定的竖向应力与剪切速率下,随着剪切位移的增加,高聚物-混凝土界面呈现出剪切软化的现象。剪切速率对抗剪强度以及残余强度有一定的影响,对界面剪切模量值有显著影响,随着剪切速率的增加剪切模量值不断减小,减小幅值明显,然而对高聚物-混凝土界面的粘聚力、残余粘聚力、摩擦角以及残余摩擦角影响较小;竖向应力对高聚物-混凝土界面抗剪强度、残余抗剪强度以及剪切模量值有显著影响,并且高聚物-混凝土界面抗剪强度、残余抗剪强度以及剪切模量值随着竖向应力的增加而不断增加。同时,本文系统的公式推导描述了高聚物-混凝土界面的双曲线本构模型的构建过程,并依据相关实验结果初步验证了模型的有效性。     

土工格栅与粗粒土界面特性的大型直剪试验研究

为分析粗粒土与土工格栅复杂界面作用特性,通过设计改良后的可视化大型直剪设备,采用双向土工格栅为加筋材料,对素粗粒土和加筋粗粒土直剪试验进行界面研究.分别考虑法向压力、粗粒土中的粗粒含量P5等多因素的变化对筋土界面的性质影响.利用高清数码相机对试验剪切过程进行跟踪采集,研究素粗粒土和加筋粗粒土直剪试验过程中剪切面位移场变化规律.结果表明:加筋粗粒土比素粗粒土的内聚力有所增加,内摩擦角有所降低,加筋粗粒土直剪界面区域土体颗粒位移最大值小于素粗粒土的位移最大值,但加筋土界面厚度大于素粗粒土界面厚度.土工格栅对土颗粒的嵌锁作用限制了土颗粒的剪切移动,增强了土体的稳定性,从而提高了土体的抗剪强度.     

循环次数对加筋橡胶砂动力特性影响试验研究

将橡胶砂填入经过高强焊接的土工网状格室形成加筋橡胶砂,通过大尺寸循环单剪试验研究加筋橡胶砂在4种竖向应力、5种位移幅值下的滞回曲线、动剪模量比和阻尼比随循环次数的变化规律。结果表明:60次循环单剪中,循环次数对低配比、低竖向应力橡胶砂的影响比较明显,随着循环次数的增加材料吸收能量的能力减小,减震效能逐渐下降,塑性变形能力下降;循环次数对小剪切加筋橡胶砂动剪模量有增加效应,对大剪切应变的有略微减小效应;当竖向应力较小时,循环次数对动剪模量影响不稳定,呈现波动性;当竖向应力较小时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较少,当竖向应力较大时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较多。     

建筑垃圾填料与土工合成材料加筋剪切性能研究

针对不同掺量建筑垃圾废弃混凝土与砂土混合作为路基填料,通过大型土工合成材料直剪仪,对不同掺量混合土以及铺设三向土工格栅、土工格室筋材后的加筋体分别进行剪切性能分析.试验结果表明:只掺入建筑垃圾填料时,其掺量为40%或60%能有效提高抗剪强度,其抗剪强度最高可达纯砂的1.5倍;根据界面剪切强度系数得出掺入过多或者过少建筑垃圾填料都会削弱整体抗剪性能;掺入一定的建筑垃圾填料再与土工合成材料进行复合加筋,总体而言土工格室复合加筋效果优于三向土工格栅,并且当建筑垃圾填料掺量为60%时,与土工格室进行复合加筋,其抗剪强度是纯砂的1.6倍,抗剪性能较优.     

不同排水条件加筋红土三轴试验研究

以玻璃纤维和土工布作为加筋材料,对比研究红土在三种不同排水条件下加筋前后的抗剪强度特性.三轴试验结果表明:红土在完全固结排水条件下剪切,加筋能提高其抗剪强度,加筋层数越多,强度提高越大;在固结不排水条件下剪切,当加筋层数较少时,加筋后其抗剪强度反而比不加筋时降低,但随着加筋间距的减小,抗剪强度逐渐增大;而在完全不固结不排水条件下剪切,加筋降低其抗剪强度,且抗剪强度随围压的增大而减小.说明红土在不排水条件下加筋应慎重考虑.     

剑麻纤维/砂土复合材料三轴剪切强度特性

为改善砂土的抗剪强度特性,针对剑麻纤维加筋砂土复合材料,通过一系列不固结不排水三轴试验,对不同纤维掺量、纤维长度和砂土干密度条件下剑麻纤维/砂土复合材料的剪切强度特性进行深入研究,并对剑麻纤维加筋机制进行分析。试验结果表明：复合材料中纤维相对含量改变时,初始刚度变化不大;适量的纤维掺量和纤维长度可以在砂体内形成三维网状结构,对比未加筋试样黏聚力显著提高,表明纤维加筋可有效提高砂土的抗剪强度;由于密度增加使得剪切过程中纤维与砂颗粒间的咬合和滑动摩擦力增加使复合材料抗剪强度显著提高;围压增加纤维与砂土界面有效接触面积导致砂土抗剪强度与峰值偏应力明显增强。采用剑麻纤维加筋砂土可增强砂土间界面作用力,明显改善砂土抗剪强度特性。     

砂土介质中废旧轮胎加筋条带拉拔特性

为减少废旧轮胎大量堆放对环境造成的严重污染及潜在安全隐患,基于废旧轮胎良好的抗拉伸、耐老化及界面粗糙等特性,本研究提出将废旧轮胎切割成条,制成加筋条带,用作土工加筋材料的新型利用方法。通过调整砂土不同密实度条件,对比开展废旧轮胎条带及土工格栅拉拔特性试验研究。结果表明,砂土介质中废旧轮胎条带达到极限拉拔力之前,拉拔位移随拉拔力的增长而线性增长;极限拉拔力统计表明,加筋条带界面抗剪强度符合摩尔-库仑强度准则,并由此建立界面抗剪强度与界面摩擦角及似黏聚力的线性关系。通过对比土工格栅加筋性能,发现废旧轮胎条带的剪应力峰值约为土工格栅的2.5~3.2倍;达到剪应力峰值所需要的位移约为土工格栅的5倍。研究成果验证了废旧轮胎条带作为加筋材料的可行性,为进一步开展理论研究及工程应用奠定了基础。     

土工格室加筋对橡胶砂动剪模量影响的试验研究

对4种质量配合比(0%,20%,30%,100%)和4种竖向固结压力下的加筋与无筋橡胶砂,进行循环单剪试验,分析土工格室加筋对橡胶砂动剪模量的影响规律。研究结果表明:加筋与无筋橡胶砂的动剪模量均随着动剪应变幅值的增大而减小,随着橡胶含量的增大而降低,随着竖向固结压力的增加而升高,动剪模量曲线均随着固结压力的增大而趋于平缓、非线性特性减弱;土工格室加筋使得橡胶砂的动剪模量有所提高,但是随着剪应变幅值和固结压力的增大,加筋的影响降低;土工格室加筋使得橡胶砂的模量比衰减延迟,但其影响亦随固结压力的增大而减弱。     

土与结构接触面单直剪试验力学性质研究

基于高应力下土与结构接触面单直剪试验结果,从接触面本构关系、接触面剪切刚度及接触面摩擦角等方面研究了高应力下单直剪试验接触面的力学性质差异。结果表明:高应力直剪过程中剪应力-剪切位移具有非线性弹性特征,可用双曲线模型描述,而单剪条件下两者可用非线性弹性-理想塑性表征,双曲线模型的本质特征与单剪试验数据不吻合;直剪试验中接触面剪切刚度未减至零,而单剪试验中接触面剪应力达到抗剪强度后接触面保持零剪切刚度状态;高应力单剪试验条件下土与结构接触面的强度准则更适合用无黏聚力的莫尔-库仑强度准则表示;两种剪切试验条件下,影响因素对接触面初始剪切刚度的影响不尽相同;借助Taylor基于Davis关系式提出的接触面流动法则,给出了高应力下单直剪接触面摩擦角差异的理论解释,试验结果印证了该分析的合理性。     

循环荷载下砂与钢板界面的弱化机制

针对桩-土界面的循环弱化机制,采用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,进行不同剪切位移幅值和初始法向应力下砂与钢板界面的循环剪切试验研究.研究结果表明,界面剪切应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈“滞回环”和“阶梯”状发展,且随循环次数的增加趋于“扁平”,相邻循环应力应变曲线趋于重合,两者的循环弱化速率均随初始法向应力和剪切位移幅值的增加而增大;同组试验不同循环下的最大剪切应力随循环次数的增加近似呈对数型弱化;循环剪切过程中界面摩擦角的发展趋势与剪切位移幅值密切相关;循环剪切形成毗邻界面1 cm厚剪切带,剪切带内砂土颗粒破碎率达5%以上.     

低周反复荷载下钢筋混凝土连续迭合梁的抗剪性能

本文介绍八根迭合与两根整浇钢筋混凝土连续染,分别在单向荷载与低周反复荷载作用下的试验结果。通过对比分析,讨论了在两种不同荷载下钢筋混凝土连续迭合梁的抗剪机理,并提出了在两种不同荷载下钢筋混凝土连续迭合梁的斜截面抗剪强度和迭合面抗剪强度计算公式。对比理论分析与试验结果,符合程度较好。     

型钢剪力墙弯曲弹簧恢复力模型

剪力墙构件是现代高层建筑结构中的主要抗侧向力构件.以两元件弹簧宏观墙单元模型为研究基础,以内置型钢桁架混凝土剪力墙、内置型钢框架混凝土剪力墙和普通钢筋混凝土剪力墙这3种中高剪力墙试件的单调及低周反复加载试验为模拟对象,确定了不同类型剪力墙中的弯曲弹簧单元的骨架曲线及滞回规则,提出了中高剪力墙模型中的弯曲弹簧恢复力模型.通过数值模拟得到了与试验结果吻合很好的滞回曲线,为此类剪力墙结构的弹塑性时程分析提供了一种有效单元模型.     

筑坝料动力分析中的Bouc-Wen模型及其参数研究

Bouc-Wen光滑滞回模型因其能够描述动力荷载下的复杂非线性,广泛应用于材料的动力分析。为研究筑坝料在循环加载条件下动剪切模量和阻尼比以及累积变形等复杂动力特性,将Bouc-Wen模型应用于土体,绘制应力应变滞回圈并分析其模型参数;采用参数敏感性分析方法研究Bouc-Wen模型,并对动力试验数据进行数值模拟;讨论模型参数变化对土体应力应变滞回圈及动剪模量和阻尼比的影响。根据国内外筑坝料动力试验数据统计得到筑坝料模量衰减及阻尼比增长的均值曲线,应用MATLAB软件编制遗传算法程序确定模型参数;利用GDS动三轴仪探究糯扎渡土石坝的心墙掺砾土在循环荷载下的累积变形特性,并应用Bouc-Wen模型对循环三轴试验测得的应力应变滞回圈进行数值模拟。基于参数分析和数值拟合结果,本文提出适用于筑坝料的Bouc-Wen模型参数范围;筑坝料动剪模量衰减曲线和阻尼比增长曲线拟合结果均方误差小于0.4%;糯扎渡掺砾土循环三轴试验8个振动周期累积应变试验值与模型预测值分别为1.2%和1.18%。基于本文研究得到的模型参数范围,Bouc-Wen模型可以有效地模拟筑坝料动模量阻尼和累积变形特性,为筑坝料动力分析提供帮助。     

粒状土与结构接触面多重剪切边界面模型

针对工程中存在大量的土与结构物相互作用,使接触面的力学特性对土体和结构物的受力变形及其相互作用产生重要影响的问题,利用塑性滑移理论,将粗粒土与结构接触面的宏观变形分解为一个宏观法向变形和剪切面内一系列不同方向分布的相互独立虚拟微观剪切变形;通过虚功原理,在粒状土的状态相关和边界面弹塑性理论框架内建立一个粗粒土与结构接触面的多重剪切边界面模型.每个微观剪切变形包含一个微观剪应力-应变关系和一个微观应力-剪胀关系.引入一个与接触面土体密度和法向应力相关的状态参数,用以描述不同状态下土与结构接触面的变形和强度特性.对不同粗粒土与结构接触面在二维或三维应力条件下的单调和循环剪切试验进行模拟计算,模型预测与试验结果吻合良好,说明模型能够合理地描述粗粒土与结构接触面的非线性力学行为.     

软土地基上循环荷载作用下加筋碎石垫层 工作特性分析

通过模型试验研究了循环荷载作用下土工格栅、土工格室及纯碎石垫层在软土地基上的承载特性;分析不同工况下沉降、桩身应变及桩土应力比随循环次数、峰值荷载的变化规律。研究结果表明:在动载条件下,加筋碎石垫层能有效地限制垫层的位移,显著减小复合地基的累计沉降;加筋后的碎石垫层强度和刚度均得到增强,能有效调节桩-土应力分布,改善碎石垫层的受力特性,大幅度提高桩-土应力比,有效减小桩身应变;同等条件下,土工格室碎石垫层对于减小桩顶沉降、提高桩-土应力比和降低桩身应变的性能略优于土工格栅碎石垫层,并随着循环峰值荷载增加,两者的作用效果更好。     

弃渣混合料与混凝土接触面剪切力学特性

为理清粗糙度、含石量、法向应力对灰质岩弃渣混合料与混凝土接触面剪切力学特性的影响,采用新型大型直剪仪对4种含石量的灰质岩弃渣混合料和5种粗糙度的混凝土面板分别在不同法向应力条件下进行系列接触面剪切试验,探究粗糙度、含石量、法向应力变化对接触面剪切强度的影响,揭示三者与接触面剪切力学特性的内在关联及接触面抗剪强度机制。结果表明：相同法向应力条件下,随粗糙度的增加,接触面抗剪强度呈现先增加后减小的趋势,且粗糙接触面能显著提高接触面的剪胀程度,但随法向应力的增加,粗糙度对接触面抗剪强度和法向变形的影响均减弱;相同法向应力条件下,随含石量的增加,接触面抗剪强度的变化规律与法向应力的大小密切相关。同时,试验数据分析表明接触面抗剪强度与Mohr-Coulomb强度准则高度吻合,且粗糙度和含石量对接触面表观黏聚力的影响相比对接触面内摩擦角的影响更为显著。合理的粗糙度和含石量能较大程度地提高弃渣混合料与混凝土接触面的抗剪强度。     

Large-scale direct shear testing of geocell reinforced soil

The tests on the shear property of geocell reinforced soils were carried out by using large-scale direct shear equipment with shear-box-dimensions of 500 mm× 500 mm×400 mm （length × width ×height）. Three types of specimens, silty gravel soil, geocell reinforced silty gravel soil and geocell reinforced cement stabilizing silty gravel soil were used to investigate the shear stress-displacement behavior, the shear strength and the strengthening mechanism of geocell reinforced soils. The comparisons of large-scale shear test with triaxial compression test for the same type of soil were conducted to evaluate the influences of testing method on the shear strength as well. The test results show that the unreinforced soil and geocell reinforced soil give similar nonlinear features on the behavior of shear stress and displacement. The geocell reinforced cement stabilizing soil has a quasi-elastic characteristic in the case of normal stress coming up to 1.0 GPa. The tests with the reinforcement of geocell result in an increase of 244% in cohesion, and the tests with the geocell and the cement stabilization result in an increase of 10 times in cohesion compared with the unreinforced soil. The friction angle does not change markedly. The geocell reinforcement develops a large amount of cohesion on the shear strength of soils.     

高层剪力墙的强度及变形性能的研究

通过4片钢筋混凝土剪力墙模型试验,研究了高层剪力墙的强度及变形性能。给出了在不同抗震设计水准下剪力墙的允许变形指标。建议以文中定义的弯剪比m’作为划分剪力墙破坏形态的标准。为保证出现弯曲破坏形态且能吸收较大的地震能量,提出了在设计中弯剪比应控制的范围。