土工格栅加筋包边填砂路堤模型试验研究

为探究包边填砂路堤荷载作用下的极限承载力特性、破坏形态规律及加筋性状,设计了土工格栅加筋包边填砂路堤结构,改装美国GCTS公司的USTX-2000动静三轴加载装置进行加载,通过改变加筋层数、筋材布置长度及包边土厚度对土工格栅包边填砂路堤进行一系列试验。对不同工况下包边填砂路堤的极限承载力、封层及坡面法向累积变形、位移变化进行研究。试验结果表明:土工格栅加筋和增加包边土厚度可以显著提高包边填砂路堤的极限承载力,并能减小封层中、封层右及坡顶、坡中的法向累积变形;无筋路堤的滑动面在路堤内呈折线状且并未通过坡脚侵入地基,在坡顶的黏土和砂芯交界处产生最大位移;土工格栅加筋及增加包边土厚度可以使滑动面向路堤内部迁移但形态不变,且最大位移处向路堤内部迁移。     

免共振沉桩原位试验研究

为解决传统桩基施工过程中存在的环境污染、挤土效应、效率低及能耗高等突出问题,以某高架桩基工程为例,基于免共振液压振动锤系统沉桩施工工艺,通过原位沉桩试验测试、现场振动测试,研究钢管桩沉桩过程中桩周土体、地铁运行期间桥墩变形特征及其振动变化规律。研究结果表明:钢管桩沉桩过程中桩周土体水平位移集中分布在近地表0~2/3L(L表示桩长)范围内,地表以下0~1/4L范围水平位移较大,土体水平和竖向位移最大值分别为2.37 mm和3.13 mm,桥墩倾斜0.4‰~0.7‰,分析发现沉桩过程中挤土效应不明显;现场振动测试结果显示,当无地铁经过时桥墩振动速度最大峰值为0.823 mm/s,有地铁经过时为1.90 mm/s,充分表明沉桩过程对周边环境影响程度弱;实现了对环境“低影响”的效果,为沉桩施工新技术的研发提供理论和实践指导。     

带加强节点双向土工格栅的拉拔试验研究

在传统双向土工格栅的节点上设置一定厚度的加强节点,以形成具有立体加筋效果的带加强节点土工格栅。通过室内拉拔试验,研究了带加强节点土工格栅筋-土界面作用特性,探讨了横肋间距和加强节点厚度对极限拉拔阻力的影响。结果表明,拉拔曲线在法向应力较小时出现峰值,法向应力较大时表现出应变硬化的特征。带加强节点土工格栅的极限拉拔阻力较传统土工格栅都有一定程度的提高,且随着横肋间距的增大而减小,随着加强节点厚度的增加而线性增大。基于试验结果分析极限拉拔阻力的组成发现,随着横肋间距的增大,极限拉拔阻力的主导作用力由横肋极限端承阻力转变为筋-土界面间的极限摩阻力。     

受施工振动土体的工程性质研究

 博士学位论文摘要　结合兰州地区黄土的特点, 分析总结了不同施工活动对土体扰动的影响因素, 系统研究了受施工振动土体的工程性质, 获得以下主要成果:(1) 受施工活动的扰动影响, 引起土体应力状态、应力路径的改变, 土体的孔隙比、含水量及压密固结状态发生变化, 某些施工方法还可能引起土体成分的混合置换、化学成分的改变, 这些主要指标的变异将影响土体强度、变形特性的改变。对密实度相同的土体, 随含水量增加, 土体峰值强度降低; 对含水量相同的土体, 随密实度增加, 其峰值强度增加。(2) 三轴加载试验表明, 在较小的侧压力作用下, 含水量较低或密实度较大的土体, 随着荷载的增加, 其体积应变表现为剪胀性, 其余表现为剪缩性。不同的卸载应力路径, 其破坏形式不同, 孔隙比的变化规律也不同, 对以侧向卸载为主, 其e 随卸载过程不断减小, 破坏形式为压缩破坏; 对竖向与侧向卸载比例相同的应力路径, 卸载过程中e 保持不变; 对以侧压加载为主, 其e 随加载过程不断增大, 破坏形式为挤长破坏。不同应力路径下应力2应变曲线差别很大, 就破坏时的轴向应变而言, 挤长破坏要比压缩破坏小很多, 约为1ö 3～ 1ö 2。对于同一种破坏形式(如挤长破坏) , 其抗剪强度指标基本接近; 若对于不同的破坏形式, 其抗剪强度指标不同, 挤长破坏的粘聚力c 比压缩破坏低15% 左右, 挤长破坏的内摩擦角U比压缩破坏低21% 左右, 因此采用常规加载强度变形数据代替卸载问题是偏于危险的。(3) 黄土受卸载扰动后的应力2应变曲线呈双曲线, 具有良好的归一化特性; 其初始的变形模量比常规加载情形高得多。(4) 基坑开挖卸载作用产生对周围土体的扰动, 侧向扰动范围约为开挖深度的113 倍, 在基坑底部的竖向扰动范围约为开挖深度的3 倍。(5) 强夯施工对土体产生的扰动范围可分为强扰动区、中扰动区、被动扰动区及弱扰动区, 在强夯作用的强扰动区, 士体的密实度、比贯入阻力、承载力、锤击数等有大幅度提高; 在中扰动区, 也有一定提高。(6) 提出了考虑建筑物附近地面最大水平加速度、最大水平速度、振幅及建筑物强度刚度等因素的强夯所引起的扰动影响系数, 可用来衡量强夯振动对建筑物扰动程度。推导了在非饱和黄土中打桩扰动的小孔扩张理论公式, 根据模型试验实测资料, 初步划分为受打桩扰动影响周围土体的强、中、弱、非扰动区及桩底扰动增强区与桩周地表隆起区。(7) 土体受加筋扰动作用后表现明显的各向异性, 土工合成材料加筋土表现为应变软化特性, 推导了加筋土挡墙正交各向异性基数解及土工合成材料加筋土应变软化的本构方程。加筋土挡墙的模型试验与数值分析结果表明, 采用合适的加筋方案, 加筋扰动作用导致加筋土挡土的面板只承受很小土压力, 荷载通过筋条位力来平衡。(8) 提出了在p 2q2e 坐标系中建立破坏曲面以描述扰动的概念, 建立了以平均应力、偏应力及孔隙比增量相对值的扰动度公式, 可用于衡量受不同施工扰动影响对周围土体的扰动程度。     

低超载下条带式带齿加筋界面特性

在提出立体加筋的基础上,对条带式带齿加筋砂土进行了低超载下大量的拉拔试验来研究筋土的界面特性,分析了带齿筋的条带式加筋对拉拔性能的影响,探讨了不同上层覆压下筋条的拉拔力与水平位移的关系以及似摩擦系数f*的变化规律。在试验成果分析的基础上,分析了条带式带齿加筋与砂土的相互作用机理,建立了条带式带齿加筋砂土的拉拔力模型。并将试验结果与理论值比较,二者基本吻合。     

打桩对周围黄土的扰动特性影响

在饱和软土小孔扩张理论的基础上 ,推导了非饱和土 ( φ≠ 0 )的弹塑性解 ,主要包括弹性区、塑性区任一点的应力增量、塑性区边界上径向位移、塑性区半径及桩土间的挤压应力 ,分析了非饱和土层中沉桩挤土效应及扰动特性 ;通过模型试验 ,研究了打桩引起的侧向挤压应力变化 ,打桩对桩周土体的密实度与变形的影响等扰动特性 ,并划分了不同的扰动区域     

箱梁大吨位预应力的锚端应力分析

本文以三滩黄河连续刚构件大桥为例 ,比较系统地进行了张拉力为 371 0 7kN锚固区的应力分析。通过对 0 # 、1 1 # 块在纵向预应力 ( 1 91 5j1 5 2 4mm)作用下的大量三维有限元分析 ,研究了混凝土表面与纵向的应力变化规律、局部承压强度及抗裂性能     

单层立体加筋砂土性状的三轴试验研究

针对加筋土中传统的筋材布置特点,提出了立体加筋土的概念,并设计了采用轴对称布置的单层立体加筋砂土的试验方案,进行了48组镀锌铁皮和橡胶板两种筋材的单层立体加筋砂土的室内三轴试验,探讨了不同立体加筋方式、不同围压作用下应力–应变及强度变化规律。通过试验结果对比,分析了立体加筋砂土同传统水平加筋砂土之间应力–应变关系和强度指标的差异规律,竖向筋高度对立体加筋砂土的强度影响,单侧和双侧布置竖向筋材等两种布筋方式对立体加筋砂土强度的影响,以及不同变形模量的加筋材料对立体加筋土强度的影响。试验结果表明:立体加筋砂土的强度随竖向筋的高度增加而增大;立体加筋不仅能提高砂土的粘聚力,同时也能增加砂土的内摩擦角,尤其是双侧立体加筋砂土;在竖向筋总高度相同时,双侧立体加筋形式比单侧立体加筋能更有效提高砂土的强度。     

打桩对周围黄土的扰动特性影响

在饱和软土小孔扩张理论的基础上，推导了非饱和土(甲≠O)的弹塑性解，主要包括弹性区、塑性区任一点的应力增量、塑性区边界上径向位移、塑性区半径及桩土间的挤压应力，分析了非饱和土层中沉桩挤土效应及扰动特性；通过模型试验，研究了打桩引起的侧向挤压应力变化，打桩对桩周土体的密实度与变形的影响等扰动特性，并划分了不同的扰动区域。     

火荷载下沉管隧道结构的热-力耦合分析

以上海外环线越江沉管隧道为背景,用有限元程序模拟火荷载作用下沉管隧道结构温度场及应力场,并将计算结果与试验数据对比分析,从而确定最佳的分析模型和边界条件,为该领域的研究提供参考依据。根据沉管隧道的结构形式及其特点建立有限元分析模型;参考隧道火灾的试验资料和研究成果确定模型边界条件;通过分析选取合理的混凝土和周围土体的本构模型;分析时还考虑到混凝土热工参数随温度的变化。通过对火灾时沉管隧道不同温度量级的稳态温度场和瞬态温度场分析,得出温度随空间和时间的变化规律,并把分析结果与试验结果进行对比分析。分别进行常温下和火灾时沉管隧道的热-力耦合分析,从而更直观地了解温度场对应力场的影响,得出沉管隧道各个部位在火灾发生时的应力分布情况以及随着不同温度量级的变化规律,以便更有效地为优化设计和防火救灾提供理论指导。最后根据计算结果,结合大量的隧道火灾资料总结火灾时隧道内部的温度场及应力场的危险区域。