计算黄土卸荷湿陷量的模量折减法研究

黄土卸荷湿陷现象普遍存在于湿陷性黄土场地试坑和桩间土浸水等工况中,探究卸荷湿陷影响下的黄土湿陷量计算方法对于在保证黄土工程稳定安全的前提下,提高设计合理性、节约资金具有重要意义。为实现黄土卸荷湿陷量的快速计算分析,首先根据黄土恒载湿陷试验结果进行反算分析,利用黄土遇水后变形模量降低的特性,建立恒载条件下黄土湿陷系数与模量折减系数的对应关系。进一步对卸荷湿陷试验结果进行反算分析,建立卸荷条件下黄土卸荷湿陷系数与模量折减系数的对应关系。根据湿陷系数与卸荷湿陷系数的相关关系得到计算黄土卸荷湿陷量的模量折减法。然后利用黄土卸荷湿陷系数与模量折减系数在卸荷量为零时可退化至恒载湿陷条件下的对应关系,对模量折减法的合理性进行退化验证。并将其用于桩间黄土湿陷时的桩侧负摩阻力计算以验证可靠性。研究成果为黄土卸荷湿陷变形分析提供了便捷途径,并对湿陷性评价体系进行一定的补足和验证。     

关于黄土和黄土状上湿陷性评价问题

本文首先分析了当前国内对于湿陷性黄土研究的情况和存在问题。针对提出的问题,第一部分提出用变形模量计算湿陷系数,并推导出湿陷系数与变形模量的理论关系。第二部分提出在黄土和黄土状土的压缩和湿陷变形计算中如何考虑土的非线性特性,阐述了计算程序,最后作出算例。     

太原东山地区黄土湿陷试验数据统计分析

对太原东山地区黄土试样的湿陷试验数据进行统计分析,并对该地区黄土的特性及其湿陷特性进行了总结,得出黄土的湿陷系数与压缩模量衰减的规律,指出采用压缩模量衰减来评价黄土的湿陷等级计算比较简便,更具实用性。     

某浸水试验场地黄土自重湿陷特征的分析探讨

我国湿陷性黄土分布广泛,鉴于湿陷性黄土的特殊性和复杂性,黄土场地的湿陷类型及地基湿陷等级是湿陷性黄土地基处理前必须要准确查明的关键问题。按规范进行自重湿陷量的计算时,其修正系数因地区土质而异。本文通过分析某浸水试验场地不同深度的湿陷变形量的变化规律,揭示了地层湿陷系数随深度的变化规律以及地层岩性对浸水湿陷变形的影响,为该湿陷性场地评价提供指导性意见。     

黄土地基变形计算三参数存在问题的探讨

本文从理论和实践两方面分析了压缩模量、变形模量和湿陷系数存在的问题,介绍了用弦线模量改进的结果。     

对《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)10.2.5条的商榷

1.该条对变形模量的定义是 :根根 p- s曲线的初始直线段 ,按均质各向同性半无限弹性介质的弹性理论计算。问题是中高压缩性地基的初始直线段很短 ,所以变形模量应用的工程实例很少 ,计算湿陷变形全无效。用于低压缩性地基在《高层建筑箱形与筏形基础设计技术规范》( JGJ6- 99)中所举也只有 1 6栋建筑物。前苏联多次编制的《地基规范》变形模量表实用性很差 ,所以该条没有类似资料。弦线模量将变形模量的适用范围延长到极限荷载 ,用载荷试验实测值和黄土软土弦线模量表计算高低压缩性地基工程沉降和黄土湿陷都取得大量成功的实例。以上两本…     

湿陷性黄土的变形机理与本构关系

基于微结构突变失稳假说,深入研究湿陷性黄土的变形机理,将体积湿陷与剪切湿陷统一到同一个突变模式,给出了黄土湿陷变形的一个完整的本构关系。计算和实验结果都表明:湿陷变形与应力状态及应力路径有很大关系,且体应变与八面体剪应变受球应力与八面体剪应力的交叉影响。发现不同应力比对应的剪切曲线上的交叉现象是湿陷性黄土的物理特征之一。最后,利用该理论对与黄土湿陷变形有关的问题进行了讨论     

湿陷性黄土湿陷系数测定方法探讨

目前湿陷性黄土地区建筑规范规定的黄土湿陷系数计算方法存在不足,且试验压力也存在一定的缺陷。分析了湿陷性黄土湿陷系数测定方法,针对目前试验过程中上覆压力的取值及湿陷系数的计算提出新观点,分析了两种不同计算方法存在的差别及安全性,并给出了两种计算方法计算得到的湿陷系数之间的关系。研究表明,目前采用试验上覆荷重存在不合理性,所得到的湿陷系数值偏低,湿陷系数计算方法采用原始高度h0作为变形基准,与现场实际条件不符,尽管试样回弹变形很小,但从湿陷系数的定义和计算结果对比看都应该考虑这一因素,湿陷性土试样在上覆压力作用下的变形量远小于在水作用下的变形量,这也充分说明水是诱发湿陷变形的主导因素。     

西安市金华北路邮政局营业楼裂缝分析

本文用弦线模量计算了营业楼地基的压缩变形和湿陷变形,以及由它们引起的差异沉降值和局部倾斜。计算结果和楼房的裂缝情况吻合。计算湿陷变形时考虑地基浸水后的含水量为30.00％,这是由实测情况确定。根据浸水的实际状况计算建筑物的湿陷变形,分析工程事故在文献中似未见到。     

大厚度自重湿陷黄土湿陷变形评价方法的研究

黄土湿陷变形是地基工程的关键问题。依据大量的现场试坑浸水试验和室内湿陷性试验结果,区分不同黄土地区,分析了场地浸水自重湿陷变形实测值与计算值之间的关系,表明陇西地区、陇东—陕北—晋西地区、关中地区和其他地区自重湿陷变形计算值的修正系数分别为2.0,1.7,1.2,0.4。依据典型场地黄土自重湿陷系数、自重湿陷变形、地层结构随深度的变化特征,通过现场试验实测不同埋深黄土自重湿陷变形的平均自重湿陷系数与室内试验测试自重湿陷系数的加权平均值之间的关系,揭示0~10 m,10~15 m,15~20 m不同埋深范围黄土原位浸水产生自重湿陷变形时,对应的室内试验自重湿陷系数的加权平均值依次为0.015,0.020,0.025,确定了大厚度自重湿陷性黄土的自重湿陷系数起始门槛值。关中地区不同场地Q2黄土的自重湿陷变形实测值一般小于7.0 cm。该地区不同场地Q2黄土的自重湿陷系数的均值约为0.029,其自重湿陷系数的起始门槛值可取0.025。     

卸荷条件下黄土湿陷系数的计算方法及验证

自重湿陷性黄土场地桩间土在浸水作用下存在卸荷与湿陷的伴生过程,考虑卸荷作用的黄土湿陷变形还难以计算。首先探讨了卸荷湿陷与传统湿陷的差异性,分析了湿陷完成比、卸荷应力比等因素对黄土卸荷湿陷变形的影响,然后考虑各影响因素进行了卸荷湿陷试验,采用湿陷完成比、卸荷湿陷比和卸荷应力比来描述原状黄土的卸荷湿陷过程。由于逐级多次卸荷试验更符合工程实践中的连续卸荷工况,重点进行了多次卸荷试验。基于单次卸荷与多次卸荷试验结果,建立了考虑卸荷作用的湿陷系数计算方法。进一步采用卸荷湿陷系数,得到了考虑卸荷作用的自重湿陷性黄土场地桩间土自重湿陷量的计算方法,并通过室内验证试验与工程实例计算,论证了卸荷条件下黄土湿陷系数计算方法的合理性。     

黄土的结构屈服及湿陷变形的分析

黄土是一种典型的结构性土,其湿陷性是浸水后黄土结构破坏的反应。黄土的结构性可用构度指标定量地描述,它既包含了土的物质组成,还包含了不同沉积年代黄土的结构特征。加载和浸水均可引起黄土结构性衰减,加载结构性衰减可由一定含水率黄土的压缩结构屈服应力和压缩变形曲线表征;浸水结构性衰减可由浸水的压缩结构屈服应力减小和压缩变形曲线的变化表征。针对不同场地、不同沉积年代的Q_3黄土和Q_2黄土,依据不同含水率黄土的压缩曲线,分析了不同黄土构度指标与其压缩结构屈服应力之间的关系,以及黄土压缩变形过程中孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和压缩结构屈服应力比值对数之间的关系。表明不同沉积年代黄土的构度随其反映基本物性的综合物理特征量单调变化,压缩结构屈服应力与构度之间近似呈线性关系,压缩结构屈服前后的孔隙比比值和压缩应力比值对数之间服从近似一致的变化规律。建立了由黄土沉积年代和基本物性指标确定构度,进而确定压缩结构屈服应力;依据孔隙比比值与压缩应力比比值对数的关系,分别描述天然含水率黄土和浸水饱和黄土的压缩曲线;进而,确定饱和自重作用下黄土的自重湿陷系数,计算场地自重湿陷变形的评价方法。该方法应用于西安地区黄土场地自重湿陷评价,得到了与现场浸水试坑试验实测自重湿陷量比较一致的结果,论证了考虑黄土结构性的湿陷性评价方法的合理性和准确性,为建筑黄土地基湿陷变形和大厚度湿陷性黄土地下结构地基湿陷变形评价提供了一种新途径。     

增减湿黄土压缩与湿陷变形特征的探讨

通过湿陷性黄土变含水量情况下的室内压缩试验和分别采用单线法和双线法做的浸水湿陷试验，结合试验曲线分析了湿陷性黄土随含水量变化的特征，总结出黄土的压缩变形与湿陷变形随饱和度以及压力变化的规律，借以描述湿陷性黄土在增减湿过程的湿陷与压缩变形性状以及不同应力路径对黄土变形特性的影响。     

基于不同本构模型的混凝土结构地震倒塌对比分析

基于混凝土材料本构模型,结合精细化结构单元模型和高效稳定的数值算法,实现了混凝土结构的动力倒塌全过程分析。对建模方法、结构分析方法、材料与构件失效准则等进行了简要介绍。以某钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,分别采用混凝土弹-脆性本构模型、弹塑性本构模型和随机损伤本构模型进行了结构地震倒塌全过程分析。结果表明：混凝土本构模型对结构倒塌分析具有重要的基础地位,本构模型选取不当,将给出错误的倒塌模式或分析结果;混凝土随机损伤本构模型能够准确地预测结构的强非线性行为,可用于复杂混凝土结构倒塌全过程的模拟。     

覆盖型岩溶塌陷注浆治理工程实例

覆盖型岩溶地区主要工程地质问题是地面塌陷,地面塌陷的成因很多,往往是多种机制综合作用的结果。针对某工程岩溶发育特征与规律,对其覆盖型岩溶地面塌陷进行注浆加固处理,论述了钻孔注浆加固的设计要求、注浆量计算方法、施工工艺及技术要求。经多种手段检验,表明注浆加固效果良好。     

结构周期延长对倒塌分析中地震动强度指标选择的影响

当结构在强震作用下接近倒塌状态时,其刚度和承载力的退化会导致结构周期延长,为此,研究了周期延长对地震动强度指标选择的影响,将不同周期调整系数β对应的谱加速度(Sa(βT1),T1为弹性基本周期）作为地震动强度指标时,研究其倒塌分析结果的离散性。基于等效单自由度结构周期（Teq）,提出了等效周期谱加速度（Sa(Teq)）。研究结果表明：当周期调整系数β增大时,结构抗倒塌能力分析结果的离散性呈现先减小后增大的趋势。与传统地震动强度指标Sa(T1)相比,所提出的Sa(Teq)可以考虑结构非线性变形引起的周期延长,能有效降低倒塌分析结果的离散性达30%以上。     

湿式连接装配式混凝土框架抗连续倒塌静力试验研究

梁柱节点连接在大变形下的承载和变形能力对装配式混凝土框架结构抗连续倒塌性能具有显著影响。对4个不同湿式节点连接的装配式混凝土框架试件和1个现浇试件进行了静力连续倒塌试验,其中梁采用了机械套筒、弯起锚固和预应力连接,柱采用套筒灌浆和浆锚搭接连接。研究发现：采用机械套筒时梁钢筋在套筒处集中断裂,试件在压拱机制和悬链线机制下的倒塌抗力均显著降低;梁钢筋采用弯起锚固时,试件受力行为和倒塌抗力与现浇试件基本一致;预应力能够显著提升试件在两个机制下的倒塌抗力,但是在极限倒塌变形下预应力锚具传递较大的集中力,导致节点区混凝土的局部劈裂破坏;柱钢筋的套筒灌浆和浆锚搭接连接能够承受连续倒塌大变形下的水平剪力作用,但是柱接缝灌浆层在显著的水平剪力作用下发生滑移,减弱了柱对梁的约束;机制转换时,压拱机制轴压力对试件倒塌抗力产生负贡献;机械套筒和预应力连接试件的梁轴力对倒塌抗力贡献比例分别高于和低于现浇混凝土试件。     

装配整体式混凝土框架结构抗连续倒塌试验研究

节点连接的破坏和失效显著影响装配整体式混凝土框架结构在连续倒塌大变形下的抗力机理、破坏模式和变形能力。为研究装配整体式混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,设计了3个1/3缩尺的两跨梁柱子结构试件,开展了拟均布加载下的静力连续倒塌试验和理论计算分析。包含1个现浇对比试件RC和2个采用不同梁柱纵筋连接方式的装配整体式试件PC,即梁钢筋通过机械套筒连接和锚固板锚固、柱钢筋通过半灌浆套筒连接的试件,梁钢筋通过90°弯折锚固、柱钢筋通过约束浆锚连接的试件。试验发现：由于后浇区混凝土强度的提高,装配整体式试件的压拱机制峰值荷载较现浇对比试件分别提高22.9%和20.2%;拟均布加载下,梁最终变形呈曲线,该变形模式下节点需要提供更高的转动能力才能保证梁整体变形满足T/CECS 392—2021《建筑结构抗倒塌设计标准》的挠度要求;在悬链线峰值荷载时相邻跨梁提供的水平约束能有效限制边柱的水平变形和装配式试件的坐浆层滑移。理论计算表明,装配整体式试件的压拱作用的倒塌抗力贡献率低于现浇对比试件,其原因是边柱坐浆层滑移削弱了梁端约束,进而降低了压拱机制承载力。采用能量原理评估了试件的动力倒塌抗力,由于压拱机制下的累积耗能能力较高,装配整体式试件的动力倒塌抗力分别比现浇试件提高了16.8%和18.8%。     

建筑结构火灾下倒塌监测及预警技术

对我国近年来建筑结构在火灾中发生倒塌的部分典型案例及长时间火灾下未倒塌的案例进行了总结,介绍了倒塌监测及预警的流程及关键技术,总结了近年来国内外针对建筑结构火灾下的倒塌进行监测及预警的相关研究情况。分析表明,利用结构变形、温度、振动等特征参数进行倒塌监测及预警的相关研究较多,但仍处于理论研究阶段,距离实际应用仍存在很大距离;面向消防救援实战需求,便捷、易用、精准、有效的系统和多方法联用的倒塌监测及预警方法是值得关注的研究方向。     

基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅱ:关键问题与数值算例

采用有限质点法求解结构倒塌破坏的关键问题，包括结构动力反应、几何非线性和材料非线性分析以及构件断裂。采用虚拟运动分离单元的刚体运动和纯变形，用以模拟结构的几何非线性行为；根据不同的本构模型计算质点内力，求解材料非线性问题；为模拟构件的断裂，建立了杆单元和梁单元的断裂准则，提出了断裂发生后的结构计算方法；综合考虑各关键问题，给出结构倒塌过程模拟的分析流程。通过对一个空间刚架的几何非线性、材料非线性和断裂行为的模拟和分析，验证了有限质点法在结构复杂行为计算中的正确性；最后对某悬挑网架结构在台风作用下的倒塌破坏过程进行研究，并将分析结果与现场破坏情况进行对比和分析。研究表明，该方法适用于结构的倒塌破坏研究，可以对倒塌全过程进行模拟，计算结果能够揭示结构的倒塌破坏机理。