匀速加载下散体材料堆中拱崩塌沉降分析

基于匀速加载方式下碎石材料堆实验研究,对其加压实验中的沉降过程进行了分析,研究了散体材料结构中拱结构形成与崩塌的现象、散体材料结构的沉降特性及规律,并探讨了理论模型。     

竖向荷载作用下散体地基应力解析方法

竖向荷载作用下地基应力分析方法是基础工程设计与计算的重要依据,现有方法不能反映实际地基土的散体介质特性。为此,依据现有散体介质应力传递研究成果,首先假定竖向集中荷载作用下散体地基应力呈半无限曲线圆锥体形状向下传递,将竖向集中荷载作用下散体地基应力分析问题转化为锥顶作用竖向集中荷载的曲线圆锥应力分析问题,从探讨直线圆锥应力分析方法入手,获得了半无限曲线圆锥应力的求解方法,进而提出了竖向集中荷载作用下散体地基应力的解析方法;然后,将圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析问题视为竖向集中荷载作用下散体地基应力的积分求解问题,建立了圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析方法,该方法较充分地反映了地基土的散体介质特点,较现有Boussinesq解具有明显的优越性;最后,采用该方法、Boussinesq解以及颗粒流数值分析方法对圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分布进行了对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性。     

水平地震荷载下散体材料结构响应分析

实验模拟了基础工程中散体材料褥垫层,研究了水平地震荷载作用下基础褥垫层中出现的似"巴西坚果效应"引起的级配破坏和不均匀震陷,分析了不同的振动时间、频率对其破坏的影响程度.结果表明,时间和频率对级配破坏深度影响显著.对水平地震荷载作用下出现的散体材料结构响应给出了理论解释,并探讨了散体材料结构中小颗粒下沉形式的概率模型.     

竖向荷载作用下PHC管桩受力机理试验研究

通过对PHC管桩竖向承载力的现场试验研究,得出了试验桩的荷载—沉降曲线,研究了PHC管桩的受力机理,分析了PHC管桩竖向荷载传递特性,为进一步研究奠定了基础。     

变荷载下散体材料桩复合地基固结研究

研究了复合地基固结问题,给出了变荷载及排水影响区土体内水平向渗透系数沿径向任意变化情况下散体材料桩复合地基固结一般解,讨论了复合地基固结特性。研究表明,水平向渗透系数和加载速率对复合地基固结有重要影响。加载越快,复合地基固结越快,瞬时加载时固结最快;加载越慢,桩径比(n)、扰动区大小(s)和施工扰动程度(ks/kh)对复合地基固结的影响会逐渐减弱。     

新型人字支撑复合结构在竖向荷载作用下的试验研究

按1∶2缩尺模型,设计了一榀用于多层住宅的新型人字支撑复合结构模型试件。根据理论计算结果,确定了该试件在竖向荷载作用下的试验加载方案。通过试验,分析了复合结构在正常使用阶段和承载力极限状态时梁柱及支撑的各控制截面应力、裂缝、变形和破坏形态。结果表明,当荷载达到按"恒载 活荷载"计算的住宅竖向荷载标准值、设计值时,梁的最大裂缝宽度和挠度均远小于规范限值,直至破坏,支撑和柱截面的应力均较小。将计算值和试验结果比较,梁的裂缝宽度、挠度和支撑轴力均符合较好。     

重载列车作用下桥墩-桩基竖向动荷载特性试验研究

为探明大轴重、长编组和高密度重载列车作用下桥墩和桩基承台顶的动荷载特性,开展不同车速和轴重条件下的桥墩-桩基体系竖向动荷载响应现场试验。分析桥墩动荷载曲线的时域、频域特征,采用Kolmogorov法对动荷载幅值进行正态性检验,建立列车参数与动荷载频域特征的联系;基于3σ原则对不同敞车作用下的动荷载特征值(均值、均幅值和均峰值)进行统计,结合实测数据建立重载列车作用下的墩顶动力系数计算公式,并提出墩顶和桩基承台顶的荷载谱公式及其参数取值。结果表明:动荷载响应在时域上可分为快速增加,周期波动和快速衰减3个阶段,在频域上服从倍频规律和幅值调制效应,0～5Hz频段激振对动荷载起控制作用;动荷载幅值服从正态分布,动荷载均峰值和振动能量沿墩身衰减明显,动荷载均值和均峰值随轴重增大而增大,均幅值随轴重的增加而减小;建议采用φ=1+0.0045v计算墩顶动力系数,采用三角级数式拟合桥墩荷载谱效果显著。研究成果可为重载列车作用下桩基的长期承载变形性状及环境振动评估的研究提供关键参数和可靠检验样本。     

桩身混凝土在竖向荷载作用下的压缩量试验研究

从既有桩顶沉降量又有桩端沉降量及桩身各点位移量的静载荷试验资料入手，分析了钻孔桩的荷载传递和变形性状，揭示了不同规格桩在不同荷载水平下的桩身混凝土压缩量和弹塑性变化规律，并分析了桩身压缩量的影响因素。得出了一些有用的结论。     

密肋复合墙体竖向荷载下受力性能试验研究

本文介绍了4榀1／2比例模型的密肋复合墙体在竖向荷载作用下的受力性能试验,由试件的破坏过程和特征以及试验数据,研究了竖向荷载作用下复合墙体的破坏模式、高厚比对墙体承载力的影响、砌块对墙体抗压的贡献、肋梁的作用、轴力在边框柱、肋柱和砌块间的分配及其协同工作性能等受力性能,分析了复合墙体轴心受压承载力的影响因素,为建立计算公式提出了建议,试验和计算数据可为进一步确定计算参数提供依据。     

散体材料直剪试验数值模拟研究

文章利用有限元软件ABAQUS对散体物料的直剪试验进行模拟,分析不同的本构模型对散体适应性。结果表明,Cam-Clay（剑桥模型）和Drucker—Prager模型均能达到良好的模拟效果,其中Drucker—Prager模型能反映散体的剪胀特性。通过模拟,可直观地看到剪切应力的不均匀分布。     

加载路径对粗粒土非共轴性影响的试验研究

采用空心圆柱扭转仪,对 Portaway 砂进行排水试验,研究粗颗粒砂土主应力和主应变增量的非共轴性,以及应力路径（历史）对砂土非共轴性的影响规律。试验分两个系列,系列 1 中试件在排水固结后直接沿着固定的主应力方向进行加载,系列 2 中试件在排水固结后先进行轴向压缩,再沿着与系列 1 同样的加载路径剪切。试验进一步验证了颗粒材料的非共轴特性。试验结果显示：非共轴度与材料的加载方向密切相关,加载历史对于非共轴度有一定的影响;随着试件接近破坏状态,主应力和主应变增量趋于共轴。     

Effect of vertical stress rest period on deformation behaviour of unbound granular materials: Experimental and numerical investigations

Repeated load triaxial test is used to assess the deformation behaviour of unbound granular materials (UGMs) in flexible road pavements. Repeated load pulse characteristics (i.e. shape, loading period and rest period) are the stress configurations used in the experimental set-up to simulate the passing axle loads. Some researchers and standard testing protocols suggest a rest period of varying durations after a loading phase. A thorough review of existing literature and practises has revealed that there is no agreement about the effect of the rest period of vertical stress pulse on the deformation behaviour of the UGMs. Therefore, the main objective of this study is to investigate the effect of repeated stress rest period on the deformation behaviour of UGMs experimentally. Experiments are conducted, both with and without rest period, using basalt and granite crushed rocks from Victoria, Australia. Furthermore, in order to gain insight into the effect of the rest period, finite element modelling is also developed. Both the experimental and modelling results show that the rest period has a noticeable effect on both resilient and permanent deformation behaviours of UGMs. It is, therefore, recommended to take extra precautions while adopting a particular standard testing protocol and to supplement the results by additional tests with different loading configurations.     

粗粒料试验中界面摩阻力的试验研究

土工试验中界面摩阻力的存在对试验成果的影响不可忽视,摩阻力影响到试验成果的可靠性,摩阻力的大小和减小摩阻力的措施是普遍关心的问题。目前,还没有一种很好的试验方法直接测定土体材料与加载结构(钢结构)间的摩阻力,并研究减小摩阻力的措施。为此,专门设计了一种试验设备,并针对粗粒料进行了系统的试验,探讨了界面摩阻力的试验方法、粗粒料界面摩阻力大小和某种减小摩阻力措施的有效性。试验表明,粗粒料与加载结构间的摩阻力与正应力成正比,摩擦系数达0.45左右,经一定"减摩"措施处理后,摩擦系数可降至0.1左右,要更大程度上消除摩阻力是一件非常困难的事。因此,在土工试验设备设计及试验成果整理中有必要考虑界面摩阻力这一影响因素。     

后张拉预应力成形鞍形网壳竖向极限承载力试验研究

通过对一个静置于地面的单弦杆网架进行预应力后张拉,得到马鞍形网壳.对鞍形网壳模型进行了竖向加载试验,静载施加于上弦节点,分级加载.测试了各级荷载作用下的杆件应变和上弦节点挠度,得到荷载-挠度曲线,从而得出该结构模型的竖向极限承载力.试验结果表明,轴力是杆件主要内力形式;杆件破坏现象较少,仅支座附近腹杆发生了轻微屈曲;在成形阶段部分上弦节点即进入塑性,节点承载力降低,在加载过程中易发生断裂破坏,进而引起结构刚度下降,削弱了结构竖向承载能力;由荷载-位移曲线看出该结构的主要破坏形式不是整体失稳.最后给出改进结构的指导思想是在不降低节点铰接特点的同时,设法提高其承载能力.     

不同频率循环荷载下公路路基粗粒填料长期动力特性试验研究

 交通荷载作用频率随着车辆运行速度等因素变化而变化,目前对不同频率荷载下路基长期性能还缺乏一致性认识。为揭示不同频率荷载下路基粗粒土填料长期动力特性,利用GDS大型三轴试验系统对路基填料进行饱和排水循环荷载试验,分析不同应力路径下荷载频率对路基粗粒填料长期动力特性影响规律。试验结果表明,荷载频率增加使路基填料在密实阶段产生更大累积体缩应变而更密实,进而路基动力回弹模量随荷载频率增加显著增加。路基填料轴向累积变形在不同频率循环荷载下也呈现不同发展规律,路基填料密实阶段轴向累积变形在高循环应力比(ζ = 3,5)下随荷载频率增加显著增大,但在低循环应力比(ζ = 1)下,荷载频率对轴向累积变形影响较小;当填料进入变形稳定阶段,荷载频率对轴向累积变形基本无影响。该研究揭示了路基填料层在不同频率荷载下长期动力特性,发现降低路基中循环应力比,可大大减小荷载频率对路基长期动力特性影响,本研究可为准确预测和控制道路工后沉降提供参考。     

粗粒土试验研究

粗粒土是土石坝的主要筑坝材料,也是土力学的主要研究对象之一。介绍了粗粒土剪胀性、蠕变性、试验成果的不确定性方面的研究成果,并根据球形颗粒三轴试验成果论证了一般粗粒土的变形机理。试验成果表明,作为一种散体材料,土颗粒间的位置排列和粒间作用对粗粒土的力学性质有重要的影响,许多问题都涉及到粗粒土组构问题。     

磷石膏路基材料的实验研究

建立了用于路面基层的工业废渣体系,即磷石膏-粉煤灰-水泥胶凝体系。得出了使磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰复合胶凝材料强度达到较大值的磷石膏、粉煤灰、水泥和石灰之间的较佳用量比例关系。结果表明:磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰胶凝体系的最佳配合比为:P:F:C:L=45:50:10:5,水灰比为0.21;得到的无侧限抗压强度线性回归方程为:y=-4.186+0.029x1+0.107x2+0.28x3-0.0933x4;强度形成的基础是石灰与粉煤灰的火山灰反应,磷石膏的加入生成了钙矾石进一步提高了强度,水泥的水化使强度得到更大的提升。     

基于破碎能耗的粗颗粒料本构模型

现有的考虑颗粒破碎的本构模型主要是通过引入颗粒破碎率来反映颗粒破碎对材料力学性质的影响,由于颗粒破碎率只是粗颗粒料在受外荷作用下的一种外部表现,在测定的其它参数中实际上已经包含了颗粒破碎的影响,因此为反映颗粒破碎而引入颗粒破碎率的方法是不合适的。基于Ueng和Chen剪胀方程,通过分析三轴剪切试验过程中的能量平衡,提出了考虑颗粒破碎的剪胀方程及其参数确定方法。将Rowe剪胀方程和考虑颗粒破碎的剪胀方程分别引入Duncan E-非线性模型和沈珠江“南水”双曲服面模型,通过与三轴CD剪切试验成果的对比分析和工程实例的有限元数值分析,表明所提模型可较好地反映材料的剪胀特性。如采用弹塑性模型尚能反映颗粒破碎在增加变形的同时降低了材料的强度等特性,验证了所提模型的合理性和可靠性。与现有的考虑颗粒破碎的本构模型相比,所提模型具有试验工作量小、参数少和参数物理意义明确等优点,便于在工程中推广使用。