荷载作用下斜坡上单桩的有限元分析

无论桩承载竖向荷载还是水平荷载,桩土相互协调工作非常复杂,其受力机理与桩身材料、几何特性、桩周土特性等因素有关。本文采用ABAQUS数值模拟分析结果表明:桩顶沉降量的大小主要取决于桩顶竖向荷载的大小,桩顶沉降随竖向荷载的增大而缓慢增大。随着水平荷载的增大,在加载前期(水平荷载为0到200N时),桩顶侧移较小。在加载后期(水平荷载为200N以后),水平侧移幅度增大。模拟桩均在距离桩端1/3段,发生了较大的侧移,在这段范围内,水平侧移量随着桩埋深增大呈现逐渐减小的趋势。在桩身0.3m-1m之间,模拟桩表现出良好的锚固现象。     

动静加载条件下花岗岩声发射b值特征的研究

通过分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统及MTS322型试验机分别对花岗岩试件进行冲击加载和不同加载速率单轴压缩的声发射试验研究,对比分析不同加载条件下岩石破裂的声发射b值特性。结果表明:冲击荷载下岩石声发射b值要小于静载,且随着加载速率的增加b值逐渐减小。在不同加载速率的单轴压缩试验中,动态b值的波动幅度随加载速率的增加而变大,各试件的b值在达到峰值应力时均有明显的减小。此外,在冲击荷载下,破碎程度低的试件b值较小,而破碎程度高的试件b值较大,因此,b值可以作为冲击荷载下岩石破碎程度的一个评价指标。     

加载速率对不同界面强度钢筋混凝土梁的影响

为研究加载速率对不同界面强度钢筋混凝土梁力学性能的影响,采用Weibull统计学理论从细观角度模拟混凝土材料的非均匀分布,针对不同界面强度下,加载速率对钢筋混凝土梁力学性能的影响进行数值模拟,得到了试件从裂纹萌生、扩展直至贯通的破坏全过程图和峰值荷载曲线、累计声发射能量曲线。结果表明:随着加载速率的增大,构件的破坏模式从以弯曲裂纹为主的弯曲拉裂破坏逐步演变为以斜裂纹为主的剪切破坏,且在界面强度适中时,加载速率对梁裂纹扩展模式的影响最为显著。构件的峰值荷载随加载速率的增大呈现先增大后减小的规律,但不同界面强度的构件达到最大峰值荷载时所对应的加载速率不同。加载速率相同时,累计声发射能量随界面强度的增大而减小;界面强度相同时,累计声发射能量随加载速率的增大而增大。     

分级等荷循环受压下橡胶水泥砂浆的疲劳损伤演化

为探究橡胶水泥基材料的疲劳及损伤演化特性,以橡胶水泥砂浆为研究对象,对其分别进行10、20、30 kN荷载等级下的10次(低次/限次)等荷循环加-卸载试验,并对试件产生的加载应变、加载应变差、累积残余应变、累积残余应变差、不闭合度、累积残余应变损伤(塑性损伤),以及加载和卸载变形模量进行分析.结果 表明:试件的加载应变和累积残余应变均随着循环荷载等级的增大而增大;试件的加载应变差和累积残余应变差随着循环次数的增加以互相交错波动的形式逐渐减小至0附近;随着循环次数的增加,试件的不闭合度减小,塑性损伤增大,且两者均随循环荷载等级增大而增大;试件的加载和卸载变形模量随着循环次数的增加以分段线性波动的形式增大,也随着循环荷载等级的增大而增大.同时建立了基于临界塑性损伤假定条件下的塑性损伤模型和刚度变化模型,对试件在高次/不限次等荷循环加-卸载过程中的疲劳塑性损伤和刚度演化特征进行了初步预测和表征.     

冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学特性研究及分形评价

为了研究冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学性能,采用落锤试验机装置,测定废玻璃粉掺量分别为0、5%、10%、30%的混凝土梁在冲击荷载中的力学强度和变形性能。根据盒维数算法思想及数字图像存储原理,设计了基于Matlab计算功能的冲击荷载下混凝土试件损伤裂缝分形维数的简易算法。结果表明:相同废玻璃粉掺量下,随落锤下落高度增加,加载时间均在0.40 ms左右,加载速率、荷载峰值、混凝土梁竖向位移、对混凝土梁所做的功及裂缝分形维数值均逐渐增加,具有显著的应变率相关性;相同高度随着废玻璃粉掺量增加,荷载峰值略有增加,而加载时长略有减少。     

剪切速率和法向加载频率对筋土界面剪切特性的影响

加筋土结构在道路工程中广泛应用,而车辆等动荷载对筋-土界面相互作用特性的影响不可忽略。采用动态直剪仪开展了一系列法向循环荷载作用下的砾石-土工格栅界面直剪试验。试验研究了4种剪切速率(0.1,1,5,10mm/min)、4种法向加载频率(0.1,0.5,1,2 Hz)以及3种法向初始应力(20,40,60 kPa)对筋土界面剪切特性的影响。试验结果表明:法向循环荷载下的剪切应力及法向位移呈周期性动态变化;上峰值应力、上残余应力及剪切应力幅值随频率的增大而减小,随剪切速率的增大而增大,而下剪切应力受影响较小;剪切应力和法向应力的峰值相对时间差分别在频率为0.5 Hz和速率为1 mm/min时最大,而摩擦系数与法向应力的相对时间差约为0.5个周期;上峰值摩擦角随频率的增加而减小,随剪切速率的增加而增大。     

冻融循环后高温冻结粉土在循环荷载下的动力特性试验研究

对经过10次冻融循环的青藏人工冻结粉土试样在-1℃恒温状态下进行了3Hz和5Hz两种加载频率、不同动应力幅值的单轴循环动荷载压缩试验。试验结果表明:冻融循环后高温冻结粉土的累积应变随着振动次数的增加呈增长的趋势,在相同的振次时,动荷载应力幅值越大,累积应变越大;频率越高,临界动应力越小;初始阶段应变速率随时间的增大而减小,但随着振动时间的增加,破坏型曲线的应变速率达到一个最小值后开始增大,稳定型曲线的应变速率则在一定幅度的范围内波动;在振动时间相同时,动应力幅值越大、动荷载振动频率越高,应变速率越大;动应力幅值越大,破坏应变越大,破坏时间越短;同一动应力幅值下,频率越高,破坏时间越短。     

高强冷弯薄壁型钢骨架带交叉支撑墙体抗剪性能研究

对无竖向力水平单调加载和有竖向力低周反复加载两种加载方式下的2榀高强冷弯型钢骨架带交叉支撑墙体抗剪性能进行足尺试件试验研究。在单调加载墙体模型得到试验充分验证的基础上,对影响墙体抗剪性能的5个因素进行有限元参数分析。分析结果表明:立柱间距、交叉支撑截面对墙体抗剪承载力影响较小;随立柱截面尺寸的增大,墙体抗剪承载力增加;随竖向荷载值的增加,墙体抗剪承载力降低;单面设置交叉支撑墙体比双面设置交叉支撑墙体的承载力降低幅度较大。     

原竹材料抗弯性能试验研究

开展了原竹材料抗弯性能试验,探究了竹材抗弯强度和弹性模量与高度、壁厚、周长的关系,采用Bootstrap法分析了竹材抗弯强度标准值,基于可靠度理论研究了原竹材料的抗弯强度设计值。结果表明:竹片抗弯加载经历较长的弹性阶段,塑性阶段较短,竹材抗弯承载力随高度增加而减小; 竹片抗弯强度和弹性模量随高度增加而增大,随壁厚和周长增大而减小,竹片抗弯强度、弹性模量与高度、壁厚和周长具有较好的拟合优度,拟合公式可对竹材力学性能进行预测; 样本数量对竹材抗弯强度的抽样误差具有显著影响,通过Bootstrap重抽样法分析标准值能够有效减小误差,采用该法进行10 000次重抽样分析得到的原竹材料强度标准值为126.75 MPa; 可靠度指标β随抗力分项系数γ_R和荷载比ρ的增大而增大; 荷载比ρ>0时,目标可靠度下的抗力分项系数γ_R在恒载+雪荷载情况下最大,在恒载+办公楼面活荷载情况下最小,计算得到的3个安全等级下的原竹材料抗弯强度设计值分别为27.670,29.884,32.084 MPa。     

不排水桩复合地基固结解析解

以轴对称固结模型为基础,得到了不排水桩复合地基固结问题的控制方程,从理论上证明了不排水桩复合地基土体内只会产生竖向渗流,而且桩体施工扰动造成的扰动区土体径向渗透系数变化对地基固结不产生影响。然后分别给出了外部荷载瞬时施加和单级施加两种情况下的地基固结解析解,最后对不排水桩复合地基的固结性状进行了分析。结果表明：不排水桩复合地基的固结速率大于天然地基而又小于散体材料桩复合地基的固结速率;随着井径比（影响区与桩体半径之比）的减小或桩–土压缩模量比的增大,地基固结速度加快;井径比对地基固结的影响存在一个最佳值,大于该值,地基固结速率没有明显变化;加载历时对地基的固结影响较大,加载历时越久,地基固结越慢。