土工格栅碎石桩的承载力分析

利用极限平衡理论对土工格栅碎石桩进行了分析。结果表明，由于桩体侧向压力和轴向力沿桩长的非线性分布，导致桩体膨胀破坏的破裂面产生于距桩顶深度１～３倍桩径的部位。土工格栅对碎石桩承载力的提高有显著的影响     

基于极限平衡理论的楔形桩承载力计算方法

首先根据楔形桩的受力特性,提出了楔形桩单桩破坏模式,然后从极限平衡理论出发,利用库仑土压力的推导思路,推导得到了该破坏模式下的楔形桩承载力计算方法;将数值分析的结果与自编的单桩承载力计算程序计算得到的结果进行对比分析,验证了该方法的合理性。结果表明：其他参数不变时,在一定范围内增大楔形桩的锥角,可显著提高楔形桩的极限承载力;当外摩擦角较大时,粗糙的桩侧面也可以提高楔形桩的承载力;楔形桩尺寸也是影响单桩承载力的重要参数;该方法在工程实际中有着较强的适用性。     

条形荷载作用下加筋土边坡稳定性分析

建立了用于模拟和分析3个大型室内足尺加筋与不加筋边坡稳定性的数值计算模型。数值计算采用基于强度折减技术的连续介质快速拉格朗日分析方法,分别对条形荷载下的位移响应、节点位移速度向量、塑性区和剪应变速率分布进行计算,获得3个边坡在条形荷载下的极限承载力和双楔体破坏机制,计算结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可行性。在此基础上,对影响边坡稳定性的各主要因素进行分析。研究结果表明,经过格栅加固的边坡承载能力和稳定性明显提高,且随加筋层数、格栅刚度和强度的增加而增大;条形荷载越大或荷载位置离坡顶越近,边坡的稳定性越低;土体强度增大,边坡的稳定性明显增加,但土体摩擦角对安全系数的影响比黏聚力更为敏感;此外,顶层筋材埋深与条基荷载宽度比值大小与边坡的安全性密切相关,其最佳比值随加筋层数不同而改变。     

土工格栅加筋路堤边坡变形试验研究

通过具体的模型试验对土工格栅加筋路堤边坡的变形进行了研究。研究结果表明：在边坡坡角、竖向压力相同时,土工格栅加筋边坡的沉降及侧向位移值比不加筋边坡要小得多;而且加筋层数越多或格栅的抗拉强度越高,边坡的沉降与侧移也越小,边坡破坏时的竖向压力峰值Pm ax也越大;在相同的加筋条件下,边坡的坡角越大,沉降也越大;加筋能提高土体整体性,使应力应变在边坡土体内分布更均匀。     

考虑格栅损伤的桩承式加筋路堤性能分析

土工格栅在桩承式加筋路堤结构中发挥着较大的作用,实际工程中由于碾压机的碾压,格栅往往存在一定的损伤。从室内试验入手,采用不同方法计算了格栅损伤率。在试验基础上,采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,模拟分析了格栅刚度折减前后的应力变化情况。计算结果表明,考虑损伤后的格栅承载力显著下降,在实际工程设计时必须要予以考虑,研究成果为桩承式加筋路堤的设计提供有益的参考。     

筋箍长度及刚度对加筋碎石桩复合地基承载力影响分析

针对加筋碎石桩复合地基中桩体性能,通过有限元数值模拟与模型试验对比分析,验证了数值模型的可靠性,进而变换加筋长度,研究分析了复合基础下端承加筋单桩与群桩的极限承载能力和破坏模式。研究结果表明:筋材强度较低时,加筋长度不会对桩体破坏模式产生影响,对极限承载能力提高有限;随着筋材强度不断提高,碎石桩在加筋体以下区域发生剪切破坏,并且随着加筋长度的增加向更深土层发展,基础的极限承载能力线性增长。加筋长度对群桩复合地基不同位置处桩体的破坏模式影响不同。相较于边桩,中心桩在桩身较深位置处发生剪切破坏,筋材需达到较深的长度才发挥约束效果。     

基于太沙基极限平衡理论的螺纹桩承载力计算

基于太沙基极限平衡理论,对螺纹桩极限承载力进行理论推导,提出螺纹桩两种破坏模式下临界螺距的确定方法和螺纹桩极限承载力计算方法,分析了不同参数对螺纹桩承载力的贡献。研究结果表明:螺纹桩破坏模式由临界螺距H_cr决定,螺距大于临界螺距时为螺牙独立破坏模式,小于临界螺距时为圆柱剪切形破坏模式;螺纹桩螺牙改变了桩体的承载方式,对比同外径圆桩承载力约提高40%,在达到极限荷载时,螺牙提供的承载力约为总承载力的85%;影响螺纹桩螺牙承载力的主要土体指标为黏聚力c、摩擦角φ以及埋深,而滑动区土体自重因素对螺牙承载力的贡献并不明显;当考虑抗剪强度提供的竖向力时,螺纹桩的极限承载力最大提高20%左右。     

加筋风积砂地基承载力试验研究及计算分析

针对沙漠地区风积砂土特殊的物理力学性质，以土工格栅为加筋材料对风积砂土进行加固。通过室内模型试验，对未加筋的风积砂土和15种布筋方式下的加筋风积砂地基承载力进行了试验研究。测定了各种布筋方式下加筋风积砂土的极限破坏荷载，分析了加筋土的变形以及应力扩散情况。根据试验结果，总结了不同布筋方式及不同埋深条件下，加筋风积砂地基承载力的变化规律，并推荐片式双层格栅为施工中有效的布筋方式，此布筋方式下的加筋风积砂地基承载力较风积砂地基承载力增加1．2倍。提出了加筋风积砂土的强度机理和破坏模式，建立了无埋深条件下片式单层格栅加筋风积砂地基承载力的计算公式。经试验验证，所得结果具有实用价值。     

经编和玻纤格栅加筋粘性土的三轴试验研究

对经编格栅和玻纤格栅加筋粘性土进行不固结不排水的三轴压缩试验。试验结果表明,在粘性土体上布置格栅筋材,都能提高土体强度,但不同的筋材,其加筋效果是不一样的,经编格栅加筋土的加筋效果要优于玻纤格栅加筋土。加筋层数越多,加筋效果越好;随着加筋土应力增加,加筋土抵抗变形的作用才能得到更充分发挥,土体加筋效果更明显。不同筋材的加筋土,其粘聚力与内摩擦角的变化规律不一致;玻纤格栅和经编格栅加筋粘性土的加筋效果与砂土不同,不仅表现在粘聚力的增加上,还表现在内摩擦角的增加上。加强筋条结点连接的牢固性,能够提高加筋效果。     

土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理研究

针对红砂岩粗粒土在不同加筋情况下,分别进行了不同围压条件的大三轴剪切试验。对各试样的抗剪强度特征和破坏形式进行了深入分析和比较,并以此为基础,对土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理进行深入研究。指出加筋可以有效地提高红砂岩的黏聚力,但对摩擦角提高的贡献不大;同时指出工程设计与施工中,应尽量控制工程含水率在最佳含水率左右。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

不同圆心角圆端形钢管混凝土短柱轴压性能

为研究圆心角60°和120°圆端形钢管混凝土短柱轴压力学性能,对4个圆端形钢管混凝土短柱进行轴压试验,探究不同圆心角和宽厚比对其极限承载力的影响。基于试验结果,应用有限元软件ABAQUS进行三维实体建模,对圆端形钢管混凝土短柱进行参数分析,研究了钢材强度、混凝土强度、宽厚比、高宽比、尺寸效应等对极限承载力的影响。基于参数分析,建立圆心角为60°和120°圆端形钢管混凝土短柱极限承载力实用计算公式。结果表明:破坏形态均为局部屈曲破坏,且平直段区域均出现局部屈曲现象; 随圆心角增大,构件极限承载力增大; 随宽厚比增大,极限承载力呈现下降趋势; 当圆弧段圆心角从60°增大至120°时,强度指标降低,表明整体约束效应减弱; 圆端形钢管混凝土轴压短柱的整体约束效应随圆心角增大而减小; 随着钢材强度、混凝土强度的增大和构件宽厚比的减小,极限承载力逐渐增大; 不同圆心角的尺寸效应对其极限承载力与初始刚度的影响类似,随着构件尺寸增大,极限承载力与初始刚度均呈现增大的趋势。     

拉筋接触方式对高轴压比钢管混凝土柱抗震性能影响试验研究

高轴压比下的钢管混凝土柱抗震性能较差,端部拉筋能够有效提高钢管混凝土柱的抗震能力,但拉筋与钢管壁焊接施工困难,不利于工程应用。为了研究拉筋笼与钢管壁间接触方式对钢管混凝土柱整体抗震性能的影响,通过对2个圆形和4个方形截面高轴压比端部带拉筋的钢管混凝土柱进行水平低周往复荷载作用下的试验研究,分析不同接触方式对其破坏形态、滞回耗能能力、骨架曲线、弹性刚度、承载力、延性系数、刚度退化和残余变形率的影响规律。结果表明：拉筋笼与钢管内壁焊接能够加强拉筋和钢管对混凝土的约束作用,从而增加构件的整体刚度。同时,塑性铰处钢管鼓曲幅值与局部屈曲长度明显降低,因此获得了更高的弹性刚度、承载力和滞回耗能能力;外径尺寸和其他设计参数相同时,常用拉筋笼约束方式下方钢管混凝土柱比圆钢管混凝土柱具有更大的抗弯刚度、承载力和塑性耗能能力,且破坏时始终表现为塑性压铰,而带拉筋圆钢管混凝土柱在破坏后往往由塑性压铰转变为拉铰。     

大径宽比钢管混凝土叠合柱轴压试验

为研究大径宽比钢管混凝土叠合柱的轴压性能,设计制作了外径在400～600 mm范围内、含钢管率在3.70%～6.75%范围内的6根大径宽比钢管混凝土叠合短柱试件,并对其进行轴压试验。使用亚克力棒测量了钢管内部混凝土的应变,给出了不同柱径试件各部位的典型应变增长曲线。结合试验结果,引入考虑试件尺寸效应的混凝土材料强度折减系数,提出了适应大径宽比钢管混凝土叠合柱的极限承载力计算公式。结果表明:大径宽比叠合柱达到峰值荷载后承载力下降缓慢,具有较好的延性; 含钢管率的提升直接增强叠合柱的承载力,含钢管率为6.08%的试件比含钢管率为3.70%的试件承载力高27.3%; 不同尺寸试件的破坏特点存在差异,一般表现为尺寸越大,破坏越显脆性,但不同尺寸试件的各部位典型应变增长模式基本一致; 叠合柱外部钢筋混凝土在加载中后期对承载力贡献较小。     

钢管高强再生混凝土柱轴压性能试验研究

为研究钢管高强再生混凝土柱与钢管高强普通混凝土柱轴心受压性能的差异,进行了圆形和方形两种截面形状、高强普通和再生两种混凝土、方钢管内配置与不配置钢筋两种构造的5个钢管混凝土足尺试件轴压性能对比试验。通过试验,分析了混凝土种类、截面形状和配置钢筋对试件承载力、耗能及延性的影响。试验结果表明：钢管再生混凝土柱的损伤发展过程和破坏形态与钢管普通混凝土柱相似;在截面积、含钢率、材料强度相同的条件下,圆形截面试件较方形截面试件具有更高的承载能力和较好的变形能力;混凝土种类对方形截面试件轴心受力性能影响不大;方钢管内配置钢筋可加强对核心混凝土的约束作用,提高试件的承载力和变形性能。根据国内外相关规程对试件的轴压承载力进行了计算,引入尺寸效应影响系数,提出了方钢管混凝土柱承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋混凝土柱基于位移的变形能力设计方法

建立了钢筋混凝土(RC)柱屈服位移角和极限位移角的计算式,对141个试件的试验数据进行分析,得到了计算式的相关参数。RC柱的屈服位移角与受拉钢筋屈服强度、柱截面高度和轴压比有关,极限位移角与轴压比、配箍特征值、剪跨比等有关,与纵筋配筋率关系不大。提出了RC柱基于位移的变形能力设计方法。     

方钢管约束型钢混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的方钢管约束型钢混凝土短柱和1个相同用钢量的型钢混凝土对比试件的拟静力试验研究,试件的主要变化参数为轴压比(0.3,0.4和0.5)。试验结果表明：轴压比为0.3的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.4和0.5的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为剪切破坏和粘结破坏相结合。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。随轴压比的增加,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力提高,但延性和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。图8表2参13     

Laboratory tests on geosynthetic-encapsulated sand columns

Granular columns have been introduced into engineering practice to improve the bearing capacity and reduce settlement of sand column in a weak or soft soil. The improvement can be enhanced by encapsulating the column with tensile resistant material. The improvement depends on the confinement offered by the surrounding soil, the reinforcing material and the granular column material. In this study, the extent of improvement for a sand column subjected to constant confining pressures is studied through laboratory experiments. A series of triaxial compression tests were carried out in laboratory to investigate the response of sand columns encapsulated by geotextiles. The tests consisted of triaxial compression tests on sand columns with two different densities and encapsulated by sleeves fabricated from three different geotextiles. The increase in deviatoric stress, the reductions in volumetric and radial strains, and the increase in confining pressure generated by the encapsulating reinforcement were measured and analyzed. The mobilized pseudo-cohesion and friction angle corresponding to various axial strains are analyzed to interpret the reinforcing effect. The experimental results are compared with data obtained from analytical method reported in the literature.     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱抗震性能与损伤评价

为了研究海水珊瑚混凝土柱的抗震性能,以混凝土类型、纵筋配筋率、配箍率和轴压比为主要参数,开展了6个环氧涂层钢筋混凝土柱低周反复荷载试验,分析了柱的破坏形态、承载力、延性和滞回耗能等变化。研究结果表明：环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土具有良好的抗震性能,海水珊瑚混凝土对柱延性、刚度退化有明显影响,而对承载力与耗能能力影响较小;海水珊瑚混凝土柱位移延性系数和承载力较普通混凝土柱降低19.25%与6.67%,而屈服荷载和峰值位移分别提高5.94%、25.90%;环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱耗能能力和滞回特性随纵筋配筋率和轴压比的变化而显著改变;增大配箍率可提高其延性。针对环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱提出了骨架曲线模型与抗震损伤评估模型。分析表明,侧移达到弹塑性层间位移角限值时,海水珊瑚混凝土柱纵筋配筋率或配箍率宜分别提高10%、16%,可以使其震损水平与普通混凝土柱相近。