尾矿砂液化特性试验研究

尾矿料多为无粘性细粒土,在地震荷载作用下极易发生液化。本文通过对辽宁某铜矿的尾粉砂进行室内动三轴试验,研究了尾粉砂在动力荷载作用下的变形强度特性。研究表明,尾粉砂动应变的发展主要可分为小应变和大应变两个阶段,对于本文所采用的尾粉砂,大、小应变的分界点在1%左右。通过不同饱和度尾粉砂的对比试验,研究了围压和饱和度对尾粉砂动强度的影响,即围压越大、饱和度越低,尾粉砂动强度越高。并进一步通过对不同围压下液化试验结果的归一化分析,提出了一种更加符合实际的孔压应力模型,该模型能很好地反映试验过程中的孔压增长模式。     

扰动土样粉砂的压缩试验的探讨

固结(压缩)试验是使试样在侧向不变形的条件下,受竖向力的作用,量测试样轴向变形速率和在每级荷载作用下的最终压缩量。土工试验是岩土工程勘察的重要工作内容,在土工试验室进行测试工作,可以取得土和岩石的物理力学性质指标,以供设计计算时使用。研究土工试验中扰动粉砂压缩试验注意的问题和土工实验成果的综合分析有十分重要的意义。     

基于广义塑性理论的堆石料动力本构模型研究

分析了堆石料在等幅与不等幅应力循环荷载作用下的变形特性,以此为基础,确定了不同加载过程中堆石料的剪胀方程,加载方向,切线模量及塑性模量,建立了一个可以考虑堆石料循环加载特性的广义塑性本构模型.模型将所有的加卸载阶段都视为弹塑性过程,并在剪胀方程中引入老化函数来考虑体积应变积累对剪胀(缩)性的影响.模型共有12个参数,均可通过常规室内单调及循环加载试验确定.为验证模型的有效性,依据试验资料确定了两种不同堆石料的本构模型参数,并对等幅循环三轴压缩与不等幅循环三轴压缩试验进行了模拟.两种材料在不同围压下的模型预测结果与试验数据均吻合良好,表明模型可以有效地反映循环荷载作用下堆石料应力应变曲线的滞回特性与永久变形的积累.     

地震荷载作用下海底管线周围砂质海床 的稳定性分析

地震荷载作用下海床液化是海底管线失稳的主要原因之一.建立地震荷载作用下海底管线周围砂质海床液化问题的有限元模型,利用先进的土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪,将在不排水循环扭剪试验条件下得到的孔隙水压力增长模式作为考虑地震循环作用所引起的孔隙水压力源项引入到二维动力固结方程中,基于有限元方法对推广的固结方程进行数值求解,得到地震荷载作用下砂质海床中累积孔隙水压力的发展过程与变化规律.通过变动参数计算研究砂质海床土性参数和管线几何尺寸对由地震所引起的管线周围海床中累积孔隙水压力分布的影响,进一步对管线周围砂质海床的液化势进行评判.通过计算分析发现,土的渗透系数对由地震所引起的管线周围砂质海床中的累积孔隙水压力比具有显著影响,而管线半径只影响管线周围海床的累积孔隙水压力比分布,在离开管线一定距离之外,其影响可以忽略.     

两级循环加载下路基土附加变形特性的试验研究

为研究既有路基运营变形稳定后,在新增加交通荷重情况下路基的附加变形发展趋势,基于动三轴仪,设计了两级动荷载的循环加载试验方案,在第一级动力加载变形稳定后,通过施加不同的循环荷载幅值、频率分析后续动力加载条件下路基土的附加变形。结果表明,路基土的附加变形随第二级循环荷载幅值增加显著增大,随第二级循环荷载频率的增大而减小;第一级循环荷载幅值越大或频率越低,第二级循环荷载作用下路基土的附加变形越小。路基土经历第一级循环荷载作用变形稳定后,再次受更大幅值水平的第二级循环荷载作用,由此产生的新的附加变形较第一级循环荷载引起的塑性变形小许多。试验结果为路基永久变形计算和评估提供了数据基础。     

单向循环荷载下超固结软黏土的永久变形特性

为研究超固结饱和软黏土在单向循环荷载作用下的永久变形特性,采用GDS动三轴,对不同超固结度的温州饱和软黏土试样进行了一系列单向循环加载试验,分析了循环动应力水平以及超固结比对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在单向循环加载作用下,超固结饱和黏土存在循环动应力阈值,通过几何作图法综合确定温州饱和软黏土的循环动应力阈值为0.59~0.68,可作为软土路基沉降控制的标准。基于试验结果并结合指数模型,构建了可以综合考虑循环动应力水平、超固结比以及循环次数的饱和软黏土永久轴向应变显式计算模型,适合饱和软黏土地基在交通循环荷载下的累积变形分析。     

反复张拉荷载作用下锚杆工作机理试验研究

三峡永久船闸高强结构锚杆在工程运行期将承担水压力、温度应力等周期性荷载的作用。该文叙述了反复张拉荷载作用下锚杆受力状态、变形特征和锚杆作用机理的现场试验结果,揭示出循环荷载作用下锚杆应力大小和影响范围向会深度传递,但变形相对稳定。     

循环荷载作用下流变性软黏土的边界面模型

为了预测交通荷载作用下流变性软黏土的长期运行沉降,提出了一个能够描述循环加载条件下饱和软黏土流变特性的弹黏塑性本构模型。本模型以边界面弹塑性理论为基础,采用滞后变形理论。模型不仅能单独考虑土体的流变效应和循环加卸载效应,还能考虑交通荷载作用下软黏土在循环荷载和流变耦合作用下的变形特性。模型概念清晰,参数少。通过多组上海软黏土循环加载流变试验结果的模拟,初步验证了本模型的合理性和有效性。     

界面变形对钢-混凝土组合梁挠度影响的分析

为深入研究界面对钢-混凝土组合梁力学行为的影响,在以往Goodman弹性夹层假设基础上,引入界面柔度系数,考虑了界面变形引起的整体变形效应。在界面相对滑移本构方程基础上,通过组合梁力平衡方程得到了钢-混凝土组合简支梁在均布荷载作用下的挠度变形理论计算公式。算例结果表明,该计算公式能准确反映钢-混凝土组合梁变形,为钢-混凝土组合梁在正常使用极限状态下的挠度计算提供了一种新的可靠计算方法。结果还表明,界面刚度对整体变形影响较大,忽略界面变形的效应,组合梁挠度可能被低估。     

考虑各向异性及循环效应的SIMSAND模型及应用

为了研究循环荷载作用下产生的砂土的动力响应问题,如液化,变形累积、刚度衰减等。基于一种简单的临界状态砂土模型(SIMSAND模型),引入剪应变反转技术,提出可模拟循环荷载效应的本构模型。再通过引入颗粒材料组构各向异性,实现材料在单剪状态下强度弱化等特性。进而通过模拟法国枫丹白露砂的三轴循环试验和单剪循环试验验证了所提的循环模型的有效性和可靠性。然后,针对ABAQUS动力模块进行了此改进本构的二次开发,通过法国国家路桥实验室的模型桩循环荷载试验,建立有限元模型并对比试验结果,研究桩在长期循环荷载作用下动力响应。研究结果表明改进的SIMSAND循环本构模型能较好地应用于有限元建模,并指导桩基在工程中的设计及应用。     

大直径锚盘变形的荷载传递分析法

根据锚锭板、钢绞线与水泥土的相互作用机理,以弹性力学为基础,建立了拉拔荷载下三者的受力平衡方程。锚锭板受力采用弹性半空间的Boussinesq解,钢绞线握裹力采用忽略水泥土体的无旋应变下的变形协调平衡方程,并以三者的协调变形为前提,利用传递矩阵方法,计算了土层中大直径锚杆内各锚锭板所受荷载和位移的关系。通过理论计算可知,靠近张拉荷载的锚锭板最先达到塑性,而后是距离较远的发挥其承载力,如果进一步考虑钢绞线握裹力的影响,当近张拉端锚锭板达到塑性时,较远处锚锭板构件承载力的发挥程度将进一步减小。     

基础底板净反力分布探讨

基底净反力的计算应在服从总体力平衡原则的前提下通过各点力对应计算求得。通过再分布荷载概念阐述基底净反力在不同荷载形式作用下的分布形式及计算方法,完全不同于传统的认识和理论中将基底反力与基础梁板自重(包括基础梁板之上的永久荷载和可变荷载)之差值作为基底净反力。通过逐级讨论阐述文章立论的正确性和应用价值。     

不同频率循环荷载下公路路基粗粒填料长期动力特性试验研究

 交通荷载作用频率随着车辆运行速度等因素变化而变化,目前对不同频率荷载下路基长期性能还缺乏一致性认识。为揭示不同频率荷载下路基粗粒土填料长期动力特性,利用GDS大型三轴试验系统对路基填料进行饱和排水循环荷载试验,分析不同应力路径下荷载频率对路基粗粒填料长期动力特性影响规律。试验结果表明,荷载频率增加使路基填料在密实阶段产生更大累积体缩应变而更密实,进而路基动力回弹模量随荷载频率增加显著增加。路基填料轴向累积变形在不同频率循环荷载下也呈现不同发展规律,路基填料密实阶段轴向累积变形在高循环应力比(ζ = 3,5)下随荷载频率增加显著增大,但在低循环应力比(ζ = 1)下,荷载频率对轴向累积变形影响较小;当填料进入变形稳定阶段,荷载频率对轴向累积变形基本无影响。该研究揭示了路基填料层在不同频率荷载下长期动力特性,发现降低路基中循环应力比,可大大减小荷载频率对路基长期动力特性影响,本研究可为准确预测和控制道路工后沉降提供参考。     

灰岩在三轴变围压循环压缩中的变形特征研究

 岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法,对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下,三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS–1000型岩石力学测试系统上进行,通过对试验结果的分析表明：(1) 灰岩在变、恒围压加、卸载循环中,形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小;而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大,而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2) 在三轴变围压循环压缩试验中,围压增加和循环上限应力不变,残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势,轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3) 在整个循环加卸载过程中,各个加卸载阶段变形模量值不同,卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4) 变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验,揭示灰岩在三轴变围压循环下,加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。     

岩石疲劳应力等效化及非线性疲劳变形本构模型

传统的岩石疲劳本构模型对循环加卸载次数敏感性方面存在明显不足,无法准确描述残余变形与疲劳损伤进程的关系。在蠕变与疲劳试验基础上,通过对岩石蠕变和疲劳的时间(循环次数)与变形归一化,分析验证了两者间存在某种"同源性"。运用流变理论描述疲劳荷载下岩石变形全过程,基于等寿命Gerber曲线方程与Goodman直线方程,提出了通过疲劳寿命与应力关系的方式,定义了一种新的疲劳应力等效方法。用村山黏弹塑性体替换Kelvin黏弹性体,并加入开关函数和岩石完整度参数对Bingham黏塑性体进行改造,建立了一种新的7参数岩石非线性疲劳变形本构模型。该模型能较好地表征疲劳荷载下岩石减速、等速和加速疲劳变形的全过程,其加速疲劳变形段的完整度参数随着循环次数N增加而减小,能够体现疲劳损伤对加卸载次数因素的敏感性。     

考虑变围压因素的饱和软黏土循环纯压动力特性

饱和土体的动力特性表现出对应力路径的依赖性。越来越多基于变围压动三轴的试验结果表明：循环围压应力路径对砂土等颗粒材料的变形和回弹特性存在较大的影响。基于变围压动三轴试验,通过循环偏应力与循环围压的耦合模拟真实交通荷载下竖向循环正应力与水平循环正应力的耦合,研究了循环围压对饱和软黏土孔压、永久和回弹变形的影响。试验结果表明：在不排水条件下,与常规恒定围压动三轴试验结果相比,循环围压的存在较大程度地改变了孔压的发展规律,减少了永久变形的累积速度,同时增加了回弹变形（即减少了回弹模量）;循环围压幅值与循环偏应力幅值的比值（RPD）越大,永久应变的减少值与回弹应变的增加值越大;并进一步建立了考虑循环围压因素的饱和软黏土永久沉降和回弹模量预测模型。     

钢框架结构顶底角钢梁柱连接滞回性能研究

通过对顶底角钢梁柱连接原型模型进行循环荷载作用下的试验研究,以及对试验模型进行非线性有限元分析计算,全面分析了顶底角钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理和极限变形状态,研究了高强螺栓预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特征,对工程设计有重要的参考价值。     

岩石疲劳应力等效化及非线性疲劳变形本构模型

传统的岩石疲劳本构模型对循环加卸载次数敏感性方面存在明显不足,无法准确描述残余变形与疲劳损伤进程的关系。在蠕变与疲劳试验基础上,通过对岩石蠕变和疲劳的时间(循环次数)与变形归一化,分析验证了两者间存在某种"同源性"。运用流变理论描述疲劳荷载下岩石变形全过程,基于等寿命Gerber曲线方程与Goodman直线方程,提出了通过疲劳寿命与应力关系的方式,定义了一种新的疲劳应力等效方法。用村山黏弹塑性体替换Kelvin黏弹性体,并加入开关函数和岩石完整度参数对Bingham黏塑性体进行改造,建立了一种新的7参数岩石非线性疲劳变形本构模型。该模型能较好地表征疲劳荷载下岩石减速、等速和加速疲劳变形的全过程,其加速疲劳变形段的完整度参数随着循环次数N增加而减小,能够体现疲劳损伤对加卸载次数因素的敏感性。     

竖向荷载下桩基础的通用分析方法

应用弹性理论中的变形协调关系、物理方程和力的平衡关系,研究了包含不同桩长、桩半径和刚度特性的竖向荷载作用下桩基础的分析方法。桩侧摩阻力分布采用幂函数有限项级数的表示方式,推导得出了联系桩顶荷载和桩顶位移之间的刚度矩阵,进而根据群桩荷载可方便求得桩基位移,从而形成一种分析竖向荷载下桩基础的通用分析方法。并针对不同的桩基布置形式与应用ANSYS商用软件分析的有限元方法结果进行比较,结果表明本文方法不仅精度上满足要求,而且计算矩阵仅与群桩中桩数相关而与其它变量无关,分析过程更简便。     

循环荷载下柔性路面路基变形的动力耦合分析(英文)

首先简要综述了循环荷载下路基变形的研究现状。然后 ,基于饱和土体的动力耦合分析理论 ,研究了平面应变条件下的柔性路面路基变形的数值分析模型和方法 ,并建立了一个简单的粘弹性动力计算模型来预测路基在循环荷载下的动力反应。该模型可以全面考虑路基材料的剪切模量、阻尼比、孔隙水压力以及永久变形。最后 ,以一个柔性路面为例 ,应用本文方法在循环荷载下的路基变形发展进行了分析。