加筋土结构筋-土界面特性和筋材位移变化规律试验研究

基于拉拔试验研究加筋土结构筋-土界面正应力、填土压实度与含水率、拉拔速率等对筋-土相互作用特性和筋材位移变化的影响,分析筋材位移的演变规律。研究结果表明：土中筋材各点位移均不同程度滞后于加载端位移,且随与加载端的距离增加而增加,筋材位移呈非线性递减趋势;增加界面正应力、压实度或含水率,相同拉拔力下同一位置处筋材位移呈减小趋势,且距加载端越远,筋材位移受影响越小;筋材拉拔以整体拔出和拉断破坏模式为主,筋材拔出破坏时拉拔力峰值与加载端位移呈近似线性关系,且格栅拉拔力峰值与界面正应力、压实度、含水率或拉拔速率呈正相关关系;增加压实度或含水率,筋-土界面相互作用增强,筋-土界面摩擦角略有增加,但筋-土界面似黏聚力增加明显,且接近填土最佳含水率时界面似黏聚力较大。拉拔特性试验表明,加筋土工程中应严格控制填土含水率,适当的筋-土界面变形有利于发挥筋材作用。     

装配式结构钢筋连接界面的破坏演化规律研究

为了获取装配式混凝土结构钢筋浆锚连接界面的破坏演化规律,借助数字散斑相关方法(DSCM),对装配式混凝土结构进行了纵向钢筋浆锚连接拉拔试验.通过观测钢筋浆锚连接的破坏过程,并对散斑图像进行分析,研究了装配式混凝土结构浆锚连接钢筋受力变形演化特征、锚固体系受力位移场演化特征、锚固体系受力应变场演化特征.研究结果表明:锚固...     

土遗址用变径木锚杆锚固机理数值模拟研究

基于室内拉拔试验的物理模型,利用FLAC^3D建立变径木锚杆拉拔数值计算模型,分析了变径木锚杆锚固系统的荷载传递规律、界面剪应力分布和传递规律、浆体土体应力场和位移场,并通过数值试验研究锚孔直径、锚杆直径和锚固长度对锚固效果的影响。研究结果表明：数值试验结果与室内拉拔试验结果较为吻合,证明数值模拟木锚杆拉拔过程的可行性和科学性;木锚杆浆体界面剪应力沿锚固段分布不均,主要集中在锚固段顶端和末端的0.1 m范围内,末端界面剪应力呈增大的趋势与其变径的结构特征有关,其变径的特点在一定程度上提高了木锚杆的抗拔力;变径木锚杆同时具有拉力型和压力型锚杆的特征,径向具有剪胀作用;锚固影响因素中锚孔直径、锚固长度对木锚杆抗拔力影响显著,而锚杆直径对其影响相对较小;提出了木锚杆极限抗拔力计算公式。     

锚杆受拉拔荷载渐进失效全过程与影响因素

为研究锚杆受拉拔荷载作用下渐进失效机理与锚固界面应力分布规律,基于四线性黏结滑移模型,考虑残余强度对剪胀和软化应力区域长度的影响,通过锚固单元受力平衡条件修正了前人提出的剪胀-软化-脱黏阶段、软化-脱黏阶段和完全脱黏阶段的荷载-位移解析方程.根据2项拉拔试验研究,对分析模型进行了标定和验证.讨论弹性模量、锚杆半径和锚固长度参数对荷载-位移、应力分布曲线敏感性.结果表明,锚杆半径和弹性模量的增大提高了极限荷载且较大地限制了锚杆延性;加载端进入脱黏应力状态之前的荷载-位移曲线与锚固长度无关;弹性模量对轴应力峰值呈正相关,但锚杆半径对轴应力峰值呈负相关.     

泸定大渡河桥冰碛土剪切蠕变特性试验研究

川藏高速公路泸定大渡河桥康定岸为巨厚层冰碛土。为研究冰碛土剪切蠕变特性和桥梁重力锚长期变形,采用自动数据采集系统开展现场剪切蠕变试验。基于试验成果,分析冰碛土剪切蠕变特性、蠕变模型和重力锚长期变形。研究表明:冰碛土瞬态蠕变持续时间一般不超过0.1 h,且具有加载后延迟变形的现象;减速蠕变阶段蠕变速率呈波动性下降;稳态蠕变阶段往往表现出阶梯状增长和多段变化特征,在剪切变形时间曲线上出现跳跃现象,反映了土体骨架颗粒的变形调整作用。在冰碛土剪切蠕变试验中,当剪应力低于长期强度时蠕变变形量较小,呈蠕变速率逐步减小的收敛型蠕变特征;当接近及超过长期强度时,蠕变变形量快速增大。针对冰碛土收敛型蠕变特征,采用非线性修正的Burgers模型描述冰碛土的剪切蠕变特征。根据泸定大渡河桥重力锚应力水平对应的试验成果拟合模型,预测泸定大渡河桥重力锚长期变形为毫米量级,并采用时序InSAR技术和深部位移监测结合的方法进行初步验证,给出了利用剪切蠕变试验成果分析构造物长期变形的方法,可供设计参考。     

不同拉拔速率作用下锚固体力学响应试验研究

为了研究动态拉拔作用下锚固体的力学响应规律,采用自制的锚固体装置和万能试验机,研究了锚固体在不同拉拔速率下的响应特征。结果表明:随着拉拔速率增大,峰值位移逐渐增加,所对应的峰值拉拔逐渐增大,但增加幅度随加载速率增加而趋缓;拉拔速率一定时,锚固段逐渐向里脱黏破坏,孔壁的粗糙度对峰后的残余黏结力有较大的影响。声发射监测结果表明:声发射次数和能量在接近峰值时开始急剧增加,高振铃次数及高能量事件仅仅在峰值附近出现,峰后流动阶段各试件声发射现象基本一致;破裂次数随着拉拔速率的增加而增大,破裂事件大都从基体上端开始,然后中间、底部交替出现;随着加载速率的增加,破裂事件逐渐向基体底部过渡。针对冲击动载条件下的锚固支护巷道,提出了采用加长锚固、增加孔壁粗糙度和提高锚固剂的密实度等措施。     

压力型锚杆锚固段流变特性试验研究

为了研究压力型锚杆锚固段流变特性,进行了室内锚固系统拉拔蠕变试验。通过设计不同锚固段长度和灌浆体强度,试验研究了不同长度的锚固体在不同荷载作用下轴向位移随时间变化的规律,深入对比了不同强度的砂浆和不同锚固段长度对锚固效果的影响。试验得出:试件的破坏形式与灌浆体的长度和灌浆体的强度等级密切相关,灌浆体长度为300 mm的试件发生钢筋断裂,长度小于300 mm的试件则沿第二锚固界面的破坏,基体强度较小时在径向压力增大到一定值时,基体率先开裂。     

夯土-水硬石灰与石英砂浆液-木锚杆锚固系统性能

运用室内物理模型试验和原位试验,对基于水硬石灰与石英砂浆液的木锚杆锚固系统在夯土介质中进行了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应变分布与传递特征。试验结果表明,该锚固系统50 cm 锚固长度可以提供30～45 kN（室内）与16．2～19 kN（现场）的极限锚固力;锚固系统具有较强的延性;在加载进程中杆体-浆体界面的应力分布与传递特征具有单峰值或双峰值分布、界面应力向锚固末端传递、压应力出现在锚固段中末端等特征,表现出复杂的受力特性。研究结果表明,该锚固系统在结构形式和力学性能上适合于夯筑土遗址加固,并与遗址体具有较好的兼容性。     

土工格栅与压实膨胀土的界面模型及其参数

针对土工格栅与膨胀土界面特性研究的不足,采用单向和双向土工格栅,以及南水北调中线工程新乡段的膨胀性泥灰岩风化土,在填土尺寸为600mm×600mm×600mm的大型叠环式剪切仪上进行一系列拉拔试验,研究了不同含水量及干密度下筋土界面的平均摩阻力-相对位移特征和界面强度特征。采用理想弹塑性模型模拟界面行为,并将界面强度曲线表达为线性函数,基于界面平均摩阻力和筋土平均相对位移研究了界面参数。此外,探讨了考虑渐进屈服时界面参数的反馈分析方法。     

静载与循环荷载作用下的锚杆拉拔数值模拟分析

为研究土层锚杆在静载与循环荷载作用下的锚固机理。采用FLAC3D有限差分软件建立单根锚杆拉拔计算模型,对静载与循环荷载作用下锚杆不同位置的轴力及水泥砂浆-土体界面剪应力及其分布规律进行数值模拟研究。静载作用下锚杆数值分析结果表明:锚杆顶端的轴力最大,并且沿着锚固深度呈逐渐减小趋势;随着拉拔力增大,界面剪应力峰值沿锚固深度移动,土层锚杆两端界面发生塑性破坏;锚杆周围土体位移逐渐增大,且土体发生位移的区域传递到到远离锚杆的区域。循环荷载作用下锚杆数值分析结果表明:正弦波的频率与幅值对界面剪应力有较大影响,界面剪应力沿着锚固深度呈先增后减的趋势。在锚固长度的1/10处,界面剪应力达到峰值,锚固体两端的界面剪应力较小,锚固体两端发生塑性破坏。     

干密度对土工格栅与膨胀土界面拉拔性状的影响

采用高密度聚乙烯(HDPE)单向土工格栅与聚脂(PET)双向土工格栅,以及南水北调中线工程新乡段的膨胀性泥灰岩风化土,在填土尺寸为600 mm×600 mm×600 mm的大型叠环式剪切仪上进行拉拔试验,研究了干密度对土工格栅与膨胀土界面拉拔性状的影响.结果表明:干密度较大时,土工格栅刚体平动及其速率增大时的拉拔力较大,峰值拉拔力较大,峰值时土工格栅的变形量较大;干密度较大时,筋土界面摩阻力-相对位移曲线更偏于弹塑性特征,其界面切向刚度较小;干密度对界面似摩擦角的影响显著,而对似粘聚力的影响较小.     

夹心保温外墙板连接件力学性能试验

目的研究三种不同形式玻璃纤维筋连接件的弯锚锚固能力、弯锚抗拉强度和弯锚抗剪强度,为使这三种连接件早日应用于夹心保温外墙板实际工程提供依据.方法采用自行设计的多组混凝土试件,首先对玻璃纤维筋进行直锚拉拔试验,然后对三种连接件进行弯锚拉拔试验,最后进行剪切试验,通过试验数据和试验现象分析三种连接件的力学性能.结果璃纤维筋拥有很高的抗拉强度和直锚锚固性能,最大拉应力值高达532 MPa.连接件端部弧度越大,连接件越容易发生剪切破坏,抗拉强度就越低,其中U型连接件的抗拉强度最强.V型（45°）连接件的开裂位移和极限位移最小,U型连接件的开裂荷载和极限荷载最大.结论玻璃纤维筋具有良好的力学性能,可充当预制夹心保温外挂墙板内部一种连接件.     

串联式竖向双锚板抗拔性能数值分析

锚定板支挡结构是一种适用于填方边坡支挡的轻型支挡结构。为提高锚定板锚固系统的抗拔承载力，提出了串联式锚定板锚固系统。基于FLAC3D有限差分软件，建立了串联式竖向矩形双锚板与土相互作用的有限差分模型。探讨了前后锚板间距、锚板埋深、土体黏聚力及内摩擦角对锚固系统抗拔性能的影响。研究结果表明：为避免前后锚定板相互影响而降低锚固系统的承载能力，前后锚板的间距不得小于3倍锚板边长；当锚板埋深小于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为非对称破坏模式，呈现出浅埋锚板破坏特征；锚板埋设深度大于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为对称破坏模式，表现为深埋锚板破坏特性。提高锚定板周围土体的内摩擦角是提高锚固系统抗拔能力的有效途径。     

具有荷载作用历史的CFRP-钢界面粘结性能试验

为研究荷载作用历史对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢结构界面粘结性能的影响,开展4种界面剪应力水平、6种持载时间的CFRP-钢双剪试件长期加载试验,对达到规定加载时间的试件进行静力拉伸破坏.根据CFRP轴向应变数据,给出了界面剪应力分布及粘结滑移曲线,考虑到界面蠕变损伤对粘结滑移本构关系的影响,在双线性模型中引入系数β、η、γ,回归分析得到了这3个系数的表达式.结果表明:胶黏剂的蠕变变形会引起界面应力重分布,随着时间的增加CFRP应变增大,界面剪应力峰值减小;加载90 d后,在12.5 mm处B组、C组、D组、E组试件界面剪应力分别减小了26.6%、59.2%、73.8%、85.4%;当界面剪应力水平较高时,应考虑界面蠕变损伤对粘结滑移曲线的影响,界面剪应力水平越高持续时间越长,蠕变损伤越显著;当CFRP粘贴长度大于有效粘结长度时,界面蠕变损伤对极限承载力没有明显影响.     

流变性粘土变形特性的弹/粘塑性研究

通过对已有边界面模型的改进,得到一个能够反映土的弹/粘塑性性质且依赖于时间的流变性粘土边界面模型。为了准确模拟包括蠕变破坏在内的粘性土的整个蠕变反应过程,还将一个反映微观结构损伤的内变量引入到依赖于时间的边界面模型之中;运用该模型对流变性粘土在不排水条件下的蠕变反应进行了数值模拟,并将模型预测结果与试验结果进行比较,发现模型在模拟不排水条件下土的蠕变反应全过程时起到很好的作用。     

界面厚度对双丝拉拔混凝土力学性能的影响

考虑三维状态下界面、钢丝和混凝土基体三相材料物理力学参数的介观非均匀分布,利用有限元软件建立了双丝拉拔混凝土三维模型,研究了界面厚度对双丝拉拔混凝土力学性能的影响及界面的作用机理,获得试件声发射演化过程图和声发射-位移-荷载曲线,得到峰值荷载、韧性和声发射耗散总能量随界面厚度变化的曲线.研究结果表明,试件的界面越厚,界面传递应力的能力越强,平均界面剪切强度越大,双丝发生脱黏的时间也越晚.此外,适当增加界面的厚度有利于提高双丝试件的拉拔强度和韧性.     

软岩巷道锚注支护结构蠕变分析

对锚注前软岩巷道围岩应力状态进行弹塑性分析,计算出锚注前围岩残余强度区半径;在此残余强度区内进行注浆,并将注浆区再细化为弹性区和塑性区,引入岩石蠕变的鲍尔丁-汤姆逊模型,建立了软岩巷道锚注支护结构的蠕变分析模型,采用塑性区岩体体积不变的假设,对锚注支护结构进行了黏弹性分析和黏塑性分析,推导出软岩巷道锚注支护结构应力及位移的蠕变公式.理论分析与相似模拟结果表明:软岩巷道锚注支护结构弹性区应力与时间无关,塑性区应力随时间而变化;弹性区、塑性区位移随时间的推移而不断增大,最后趋于一定值,且塑性区位移与半径成反比关系.     

大变形锚杆锚固效应及防冲吸能支护机理

大变形锚杆支护是冲击地压灾害防治的重要手段之一,为研究大变形锚杆拉伸及锚固特征,建立了大变形锚杆拉伸及拉拔数值模型,研究了拉拔力、锚杆轴力和锚固段界面剪应力演化规律,分析了结构元件设计位置对其锚固效应的影响,探讨了大变形锚杆防冲吸能支护机理.结果表明:普通锚杆在拉伸或拉拔过程中,拉拔力、锚杆轴力和锚固段界面剪应力均随着...     

流变性粘土变形特性的弹／粘塑性研究

通过对已有边界面模型的改进，得到了一个能够反映土的弹／粘塑性性质且依赖于时间的流变性粘土边界面模型。为了准确模拟包括蠕变破坏在内的粘性土的整个蠕变反应过程，还将一个反映微观结构损伤的内变量引入到依赖于时间的边界面模型之中；运用该模型对流变性粘土在不排水条件下的蠕变反应进行了数值模拟，并将模型预测结果与试验结果进行比较，发现模型在模拟不排水条件下土的蠕变反应全过程时起到很好的作用。     

土工格栅 黏性土界面特性的拉拔试验分析

筋-土界面特性是影响加筋土结构性能的重要因素之一,利用中型拉拔模型试验分析了界面正应力和黏性土含水量对格栅黏性土界面相互作用特性的影响,试验结果表明黏性土含水量对格栅极限抗拔力、界面黏聚力和摩擦系数影响明显.不同界面正应力下格栅极限抗拔力在含水量较小时差别显著,随着黏性土含水量增加,格栅极限抗拔力和界面摩擦系数呈现减少趋势,而筋-土界面间黏聚力先增大后减小,且当含水量达到塑限含水量时,三者均趋于稳定.格栅抗拔力-位移曲线均经历线性和非线性增加以及拉拔极限阶段,并随含水量增加,抗拔力-位移曲线由线性增长向极限状态发展的中间阶段逐渐缩短.在拉拔最大载荷下持续一段时间后卸载,发现格栅的横肋应变有增大的趋势,而纵肋应变呈现减小的趋势.