3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

填充墙作用框架结构动力分析

目的 为了解填充墙对框架结构振动周期、振动形态、动力反应等的影响特点,给结构设计提供参考和建议.方法 建立了29个带填充墙的框架结构空间有限元对比分析模型,研究了结构的自振周期、振型特点,并且输入三种不同的地震波进行了时程分析.结果 填充墙体对结构振动形态的影响不明显,但是当因减少填充墙体造成的"薄弱楼层"在建筑底部时,对结构的整体振动形态影响较大.随着填充材料刚度的减小,填充墙较少楼层处的刚度突变减弱,振型曲线更趋平滑;通过对比有限元方法 和简化手算方法 所得结构自振周期,认为考虑填充墙体影响时框架的自振周期折减系数取0.6较为合适;填充墙体的材料、位置、布置方式等对框架结构的动力时程反应均有一定影响.结论 在进行框架结构填充墙体布置时应注意将其均匀分布于框架结构中,并尽量不在中部楼层设置过少的墙体;在结构计算时对填充墙框架自振周期应进行折减.     

钢绞线（丝）网-聚合砂浆加固混凝土梁的变形计算

钢绞线(丝)网-聚合砂浆加固技术是一项新型加固工艺,具有耐火、耐腐蚀、耐老化等优点.在以往试验研究的基础上,采用换算截面法计算加固梁的等效刚度,推导出加固梁正常使用阶段在集中荷载作用下跨中挠度的计算公式,并通过46根加固梁的80组试验数据对其验证,吻合良好,结果可为实际工程加固设计提供参考,同时也为进一步研究加固梁的力学性能建立理论基础.     

不同干密度压实黄土的非饱和渗透性曲线特征及其与孔隙分布的关系

压实黄土在水分入渗条件下容易产生湿陷、不均匀沉降等工程地质问题,因此有必要对其渗透特性进行研究。本文采用基于滤纸法的竖直土柱试验测试了3种不同干密度压实黄土全吸力范围的渗透性曲线。试验结果表明,压实黄土的渗透性曲线随着基质吸力减小分为缓升段、陡升段和饱和段三个阶段,且干密度越小的土三段特征越明显。压实黄土干密度的差异主要影响低吸力段渗透系数,干密度越大,渗透系数越小;基本不影响高吸力段渗透系数。由于渗透系数与孔隙分布密切相关,孔隙越多渗透性越强。因此本文用压汞试验测得了3种土样的孔隙分布曲线。试验表明不同干密度的压实黄土,微孔数量基本相同,对应吸力范围的渗透系数也相同;孔径为1.3μm d 8μm的小孔数量随干密度增大而减小,对应吸力范围的渗透系数也相应地减小;中孔、大孔数量很少,其对土样的渗透性的影响甚微。这反映了渗透性受孔隙分布控制的内在机理。     

冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力

为研究板组效应对冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力的影响,对组成其截面各板件局部屈曲时的变形协调情况进行理论分析,提出考虑该效应的腹板局部屈曲计算模型,基于能量法和静力平衡条件推导了冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载的解析解,并分别与有限条法和中国规范GB 50018—2002规定的方法进行对比.将所推导的解析解引入直接强度法,对21根冷弯薄壁C形受压短柱试验的承载力进行计算,并分别与承载力试验结果和按GB 50018—2002规定方法计算的承载力进行对比分析.结果表明:在屈曲荷载方面,本文推导的解析解合理可靠,而按中国规范规定的方法则存在系统误差,当截面高宽比小于4.5时,其结果偏于保守,当截面高宽比大于4.5时,其结果偏于不安全;在承载力方面,按本文方法计算的承载力与试验结果较为接近,合理可靠,而按中国规范规定方法计算的承载力较保守,并且随着截面宽高比的增大,保守趋势不断增大.     

H形柱传统弱轴连接抗震性能的有限元分析

为研究H形柱传统弱轴连接节点的抗震性能,对已有缩尺试验进行了有限元模拟和8个足尺模型的有限元模拟分析.通过与缩尺试验模型相同尺寸的有限元模型对试验进行了模拟,两者吻合较好.并且对8个足尺有限元模型结果的分析和对比,得出了该种连接的抗震延性、塑性转动能力等相关结论.并给出了对该种连接不足之处的一些改进建议.     

宽板弯曲成形过程中板厚变化精化模型

基于弹塑性力学基本理论,在考虑板材真实本构关系基础上建立了宽板板厚变化精细化模型。同时,借鉴分三层思想,较好地考虑了宽板在弯曲成形过程中部分纤维层应力反号过程,因此具有较好的精确性和较强的普适性。最后,以铝板为例进行分析,发现计算值和实验值吻合较好。本文研究成果为深入研究弯曲变形过程和科学制定弯曲成形工艺具有一定的理论价值和实用意义。     

强腐蚀环境下锚索强度指标及表观特性试验研究

利用自行制做的试验装置,以配制出的强腐蚀环境土为介质,对非预应力锚索和预应力锚索的裸筋以及对有注浆缺陷的锚索试件进行了腐蚀试验,从外观腐蚀状况和腐蚀后的钢绞线力学性能的改变特性进行了研究.结果表明:从外观上看,预应力锚索试件的腐蚀程度总体上比非预应力试件的腐蚀程度要重,含注浆缺陷的锚索试件的腐蚀程度比裸筋的腐蚀程度要重...     

CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪承载力计算方法

为揭示碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)网格-聚合物水泥砂浆(Polymer cement mortar,PCM)抗剪加固钢筋混凝土(RC)梁的受剪机制并建立其承载力计算方法,对RC梁进行了四点弯曲试验和有限元模拟,重点分析了CFRP网格对RC加固梁的抗剪贡献,建立了基于改进的桁架拱模型的抗剪承载力计算方法。结果表明：RC梁侧粘贴CFRP网格-PCM加固层不仅可以抑制斜裂缝的发展,而且还提高了抗剪承载力;CFRP网格与钢筋之间具有良好的协同工作性能,其中,横向CFRP网格筋分担了约16%的箍筋应变;回归分析指出纵向CFRP网格筋的应变约为横向CFRP网格筋应变的0.29倍;综合考虑纵向CFRP网格的销栓作用和横向CFRP网格分担的箍筋应变,提出了基于改进桁架-拱模型的承载力计算方法,具有更好的适用性和准确性,能够满足设计要求。     

大断面软弱围岩隧道洞口段施工工法比较分析

山岭隧道建设条件复杂,通常洞口段埋深较浅、围岩破碎,在施工过程中易发生坍塌、边仰坡失稳等事故．根据某隧道洞口段地质情况、地形条件以及设计参数,对拟采用的交叉中隔壁法和双侧壁导坑法进行施工和数值分析对比．研究结果表明：从施工上看,采用交叉中隔壁法有利于工期;从数值分析看,采用交叉中隔壁法和双侧壁导坑法完成开挖后,隧道结构y向最大沉降分别为6．65cm和1．68cm,临时支撑X向最大变形分别为20．5cm和4．42cm,采用后者施工变形更小;从计算结果看,采用双侧壁导坑法施工,围岩和隧道支护结构受力更小．采用交叉中隔壁法施工后,C25喷射混凝土Y向最大拉应力为3．07MPa,远大于采用双侧壁导坑法的1．27MPa,且超过该喷射混凝土的极限抗拉强度．因此,从隧道变形和受力分析看,采用双侧壁导坑法施工更安全．