滨海护岸工程设计特点及计算研究

五缘湾清淤整治及环湾旅游休闲道路工程位于厦门岛东北部五缘湾,是厦门市重点工程,其中环湾护岸长18 880m,工程效益良好,基此,主要就结合五缘湾清淤整治及环湾旅游休闲道路工程护岸设计,对滨海护岸工程结构类型、衔接段的处理、设计特点及计算研究进行探讨,对土压力计算破裂角的选择;对水压力、浮托力、渗透压力、扬压力、波浪力、上部荷载等作用力及整体建筑结构力学体系考虑提出见解。     

多支护形式共同作用下深基坑力学性能研究

在开挖深度较大时,组合支护结构得到越来越多的应用,但设计中一般是将各种支护结构单独进行分析,没有考虑共同作用。以某深基坑为例,通过FLAC3D建立有限差分模型,分析了土钉、顶撑以及排桩联合支护下深基坑的稳定性,得到排桩水平位移、土钉轴力、支撑轴力的变化规律。研究结果表明:随着开挖的进行,支护结构受力增大,但土钉变化不大;超载使桩身位移变大,地表沉降增大;过大或过小的排桩嵌固深度不利于受力;土钉的长度应合理设置。     

大直径直线钢顶管管周受力特性数值模拟研究

钢顶管作为薄壁结构，受力时与土体变形协调，故现有规范在计算钢顶管土压力时存在缺陷。通过ABAQUS有限元软件分析了不同参数设置下钢顶管土压力和摩阻力的数值大小与分布情况，并提出钢顶管侧向土压力的修正系数。模拟结果表明：DN2000钢顶管在113 kPa的竖向土压力作用下，水平向变形可达管径7‰，产生水平土体附加抗力；钢顶管土压力值与管道径厚比、埋深比呈显著正相关，土体变形模量的增大限制了管侧土压力的增加；侧向土压力系数随管侧变形呈指数增长；单位长度管壁摩阻力随径厚比和埋深的增加而上升，而管侧土变形模量对摩阻力的影响几乎不计。     

珊瑚砂岛礁钢板桩护岸结构影响因素分析

钢板桩护岸结构在珊瑚砂岛礁地区的应用并不常见。以马尔代夫维拉纳国际机场改扩建工程钢板桩护岸结构为依托,对珊瑚砂岛礁地区钢板桩护岸结构进行受力、变形研究,剖析设计关键影响因素,分析结构形式对钢板桩受力及变形的影响规律,研究结果表明:在其他影响因素不变的情况下,钢板桩高度仅对水平位移影响较突出,拉杆长度改变对结构受力、变形影响微弱,几乎可忽略;截面形式对钢板桩水平位移、侧向土压力及桩身弯矩影响均较大,应作为设计重点考虑因素。     

考虑剪切和压缩损伤的多面模型

基于土结构损伤和多面模型的基本理论,将弹塑性混合应变硬化与各向同性剪切损伤和压缩损伤结合起来,推导循环荷载作用下饱和软黏土不排水弹塑性本构模型。采用剪切损伤和压缩损伤两个变量分别描述土的结构损伤,并基于累积塑性偏应变建立损伤演化方程。分析结果表明,分别考虑土的剪切损伤和压缩损伤可描述饱和软黏土在不排水动荷载作用下泊松比的变化过程。通过对饱和软黏土地基的地震响应的模拟来检验模型的有效性。研究结果表明,考虑模量损伤可引起加载和卸载过程中塑性模量的差异,使得卸载塑性模量大于加载塑性模量,从而导致加载塑性应变响应大于卸载塑性应变响应,由此产生塑性偏变形的累积。     

黄河冲洪积土强夯作用下孔隙水压力增长与消散规律

黄河下游冲洪积土以粉土和粉质粘土为主，在夯击能作用下孔隙水压力表现出不同的增长与消散规律。以粉土为主时孔隙水压力增长与消散速度都比较快，适合用强夯的工法进行加固；以粉质粘土为主时，孔隙水压力的增长与消散速度相对较慢，在应用强夯法时，应考虑用低能量、长间歇时间的方法。     

地基沉降计算的新方法

根据原位土压板试验的P-S曲线来建立沉降计算的新方法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,建立双曲线模型方法,同时通过双曲线求得土体的切线和割线模量,把所求得的模量用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立原位土的双曲线切线和割线模量法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,所需要参数只是土体的初始切线模量Es0、土体内摩擦角(及黏聚力c.对压板试验P-S曲线为其他任意曲线时,建立土体切线模量与荷载水平的关系,用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立一般曲线的切线模量法.由于切线或割线模量是随着荷载水平的不同而呈现非线性特点的,新的计算方法可以计算接近地基极限承载力时的沉降,由此形成以原位土切线和割线模量法的地基非线性沉降全过程计算新方法.由于这样确定的土体变形参数能较好地考虑地基土的原状性和非线性性,因而可以较准确地计算基础的非线性沉降过程,同时该方法所需土体参数较少.将该方法分别应用于桩基、筏基以及复杂的路堤地基和复合地基的沉降计算,通过实际工程的检验,验证该方法的实用性和有效性,这可能是地基沉降计算的一个重大进展.     

相邻荷载对地基沉降影响的数值分析

考虑相邻荷载影响的地基沉降分析的研究目前仍较缺乏．本文运用非线性有限元法探讨了相邻荷薪的距离、地基土的变形模量、粘聚力、荷载大小等对测试点附加沉降的影响规律．结果表明相邻荷载的距离影响最大，土体变形模量与粘聚力次之，变形模量、粘聚力和荷载大小与沉降影响率均可认为是常数关系。     

土袋护岸结构施工技术

河道边岸第四纪松散堆积土坡,其结构疏松,力学强度低,极易被地表径流带走造成边岸侵蚀。土袋结构可以加固边岸、增强边坡的抗冲能力。采用合理的种植方式,植被可以在土袋中生长繁衍,重建群落。土袋护坡结构可同时解决边坡稳定和植被恢复两大难题。主要介绍了土袋护坡结构的基本组成以及施工技术,包括基础施工,土袋结构施工以及植被的选择与施工。     

考虑微观孔隙结构的非饱和土水–力耦合本构模型

非饱和土在应力和水力路径的作用下均会产生微观孔隙结构的变化,同时,不同的孔隙类型和结构也会对非饱和土宏观水力、力学特性产生不同的影响,尤其是在膨胀土、压实黏土等双孔结构土中,这种影响尤为显著。以Wheeler建立的非饱和土水–力全耦合模型(GCM)为理论框架,引入有效饱和度来描述土体内部宏观和微观孔隙对水–力特性的不同影响,提出考虑孔隙结构影响的Bishop有效应力表达式,建立了各向等压状态下考虑微观结构的非饱和土水–力耦合本构模型,并实现了模型的预测功能。通过与非饱和土等向压缩试验结果的对比,初步验证了所建立模型的合理性和有效性。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.