工程轮胎静力学特性实验研究与参数识别

对工程轮胎侧偏特性进行了实验测试。结果表明轮胎侧偏特性是随轮胎载荷、胎压变化而变化的,利用轮胎侧偏特性的半经验公式对实验数据进行了处理,识别出侧偏刚度、侧向附着系数等参数,并给出一般拟合公式,利用该公式可将有限载荷下实验结果推广至整个载荷实轴区间上。对轮胎径向刚度进行了研究,发现径向刚度也是随载荷变化而变化的,且在微小载荷范围内,径向刚度的变化非常剧烈,并给出了径向刚度随径向变形、载荷变化的一般拟合公式。文章给出的轮胎力学特性一般拟合公式,为利用可变侧偏刚度、可变径向刚度对整车动态特性建模提供了可能。     

轮胎与路面面接触包容特性建模

在轮胎线性包容模型的基础上，把轮胎与路面的接触描述为面接触过程，建立轮胎包容特性的计算模型．     

非线性有限元法在车轮—沙地相互作用中的应用

在对表层沙本构关系研究的基础上,首次将大型结构分析有限元程序 ADINA 应用到地面—车辆系统理论研究领域中,研究结果表明,非线性有限元法能有效地摸拟车辆行走机构与沙的相互作用,它能得到相互作用的渐变过程,揭示相互作用的微观机理。同时,对本文所涉及的沙的本构模型,相互作用问题非线性求解策略中带发散处理的 Aitken 加速修正 Newton 法并不是很有效的方法,而 BFGS 法是求解该问题较有效的计算方法,最后还获得了许多有关计算实践的体会。     

桩筏基础承载能力分析及模型试验设计

分析了考虑桩土相互作用时承载力的确定方法，设计了一个模型试验来研究桩筏基础的承载力，并根据试验结果分析了桩土相互作用的特性，对桩筏基础的全面认识和研究具有重要意义。     

轮胎条加筋土工程特性

轮胎条具有的特殊工程特性有益于土木工程应用。以废旧轮胎为加筋材料与砂土混合形成新型轮胎条加筋土，因轮胎条的低密度，高摩擦性，高弹性及高绝热性而大大改善了砂土的工程特性。这种新型土工复合材料，不仅为处理废旧轮胎开避了新途径，又为路堤、边坡及挡墙回填工程等提供了新思路和新材料。本文综述了轮胎条加筋土的密度特性、强度特性和压缩特性，分析了轮胎条加筋土工程特性改善的机理，给出了典型轮胎条加筋土的工程应用实例，期望推进这项环境岩土工程技术在中国的发展。     

碾压混凝土的压力－沉陷关系的研究

本文对碾压混凝土进行了压力－沉陷试验，分析了压力－沉陷特性，建立了描述这种耐性的数学模型．并提出了确定数学模型的方法，对模拟施工机具与碾压混凝土混合料相互作用有一定的意义．     

轮胎对架梁机结构仿真分析结果的影响

轮胎的弹性特征对设备结构存在较大影响，以JL120型架梁机为研究对象，在仿真计算中增加轮胎的仿真模拟并与常规无轮胎仿真的计算结果进行对比分析。分析结果认为：对于双支点的静定结构，轮胎的考虑与否对整机结构及支撑载荷等影响不大，在进行仿真计算时，可以考虑忽略轮胎；而对于多支点的超静定结构，轮胎对于局部结构的应力，以及各个支点载荷则有较大影响，需要在结构仿真计算中加以考虑。     

土-桩-结构相互作用对大跨悬索桥动力特性的影响研究

本文以国内第一大跨桥梁———润扬长江公路大桥南汊悬索桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,其中采用质量-弹簧体系模拟了土-桩-结构的相互作用。以此为基础对润扬悬索桥的自振特性进行了分析,重点研究了土-桩-结构相互作用因素对大跨悬索桥动力特性的影响,与现场动力测试结果的良好吻合表明了有限元分析结果的可靠性。研究结果为大桥的损伤预警和状态评估奠定了研究基础。     

西安小雁塔动态特性计算分析

为了研究土与结构相互作用对砖石古塔动态特性计算结果的影响规律,建立是否考虑土与结构相互作用时西安小雁塔的数值分析模型,计算了小雁塔的前2阶振型及周期,并将理论计算结果与实测结果进行比较。结果表明:采用理论计算法与数值分析法计算砖石古塔的动态特性时,第1阶周期的计算结果均与实测结果较为接近;第2阶周期的计算结果均与实测结果偏差较大,在考虑土与结构相互作用时,数值计算结果与实测结果偏差反而加大;土与结构相互作用对砖石古塔高阶振型的计算结果影响显著。     

轮胎条改良黄土剪切强度与体变特性试验研究

为了探究轮胎条尺寸效应及掺量对西北地区黄土剪切力学特性、变形特征影响,寻找体应变与剪切强度关系。通过室内大型直剪试验,研究了轮胎块-黄土混合土剪切过程中的力学和变形特性,研究结果表明轮胎条加筋土抗剪强度特性除与轮胎条的掺量、外观比及尺寸大小有关外,还与黄土的的密度及正应力等因素有关。试验发现轮胎条、黄土两种介质的相互影响发挥了混合体的强度效应,轮胎条的掺入改良了黄土的性质,改善了接触面上的摩擦特性。从试验上证实废弃轮胎改良块黄土效果较为显著,为黄土改良及减少黄土引起的工程地质灾害开拓了一个新的方法。     

单幅值循环动载下饱和砾砂动力特性试验研究

为探究动应力比和围压对饱和砾砂动力特性的影响,通过一系列饱和砾砂动三轴试验,分析了动应力比和围压对饱和砾砂轴向累积应变、回弹模量、动孔隙水压力以及滞回曲线的影响。结果表明:在同一围压下,动应力比增加时,砾砂的轴向累积应变、回弹模量增大,而动孔隙水压力减小;不同围压下,饱和砾砂的轴向累积应变、回弹模量以及动孔隙水压力均随围压的增加而增大;围压的增大有利于提高土体能量耗散的能力,而振次的增加会使土体的耗能作用减小;滞回曲线的倾斜程度随动应力比、围压以及振次的增加而增大,表明土体的回弹模量增加、刚度增大;滞回曲线的演化规律能够更加形象地反映出土体形变、刚度和耗能作用的变化,对土体动力特性进行分析时应结合滞回曲线的演化规律进行综合分析。     

苏州第四纪沉积土动剪切模量比和阻尼比试验研究

通过深入分析苏州第四纪土的海相、陆相沉积环境及土层分布特征, 对苏州第四纪土 311 个原状土样进行了土的动剪切模量比和阻尼比试验研究 ,结果发现：海侵作用和土层深度对苏州第四纪各类土的动剪切模量比、阻尼比与剪应变幅值关系曲线的影响有明显差异,深度 0 ～ 30 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别低于和高于陆相黏土的曲线,深度 30 ～ 100 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别高于和低于陆相黏土的曲线;土 层深度对海相黏土、粉质黏土和海、陆相粉细砂的动剪切模量比曲线 以及对海相黏土、粉质黏土和陆相粉细砂的阻尼比曲线的影响较为明显;对黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂按土层深度 0 ～ 30 m 和 30 ～ 100 m 以及淤泥质土、中粗砂不区分土层深度,给出了苏州第四纪各类土的动剪切模量比和阻尼比曲线经验关系的拟合参数值及其平均关系曲线推荐值。     

含泥量对填砂路基动态模量的影响

为掌握含泥量对填砂路基动态模量的影响规律,先通过现场便携式落锤式弯沉仪(PFWD)试验与压实度试验,分析了含泥量与填砂路基动弹性弹模量的关系;再结合现场检测数据,建立了动态模量随压实度、稠度和含泥量变化的回归模型;最后,结合现场检测与室内PFWD试验结果,提出了填砂路基含泥量的控制标准。研究表明:现场检测路段填砂路基含泥量绝大部分在3.0%~5.5%之间,现场动态模量随含泥量增大而减少,二者具有良好的幂函数回归关系;现场的动态模量与压实度、稠度和含泥量也具有良好的回归关系;当含泥量为0~10%时,随着含泥量的增加,路基动态模量呈先增大后减小的趋势。当含泥量较小(含泥量小于3%)和较大(含泥量大于8%)时,其动态模量要明显小于其他含泥量下的动态模量。当含泥量在3%~8%范围时,动态模量变化幅度较小,故建议含泥量的控制标准为3%~8%。     

初始静孔隙水压力对砂土静动力剪切特性影响的试验研究

选取福建标准砂和滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪开展了一系列不同初始静孔隙水压力条件下的不排水循环扭剪试验和单调扭剪试验,着重探讨初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力发展及其不排水抗剪强度的影响。试验结果表明:初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力的发展产生显著的影响,从而影响砂土的静动力剪切特性。具体地,在不排水循环剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,其超静孔隙水压力发展和变形发展越快;在不排水单调剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,在砂土剪胀阶段产生负超静孔隙水压力越大,从而使砂土的强度显著提高。基于试验结果,初步探讨了初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力及静动力剪切特性的影响机理。研究表明,研究地下水位以下土体(准饱和土)静动力剪切特性尤其是研究液化问题时,应充分考虑初始静孔隙水压力对砂土抗液化强度的影响,室内试验应根据砂土所处的地下水位深度来决定初始静孔隙水压力(反压)的大小。     

回填EPS混合土的防滑悬臂式挡墙地震稳定性分析

以一种带防滑齿的"T"型悬臂式挡土墙为对象,采用振动台模型试验揭示了分别回填EPS混合土和天然南京细砂时的挡墙地震稳定性特征。分析并比较了墙–土体系的地震反应以及墙背动土压力分布,重点讨论了试验的防滑悬臂式挡墙位移模式以及回填土性质对墙背动土推力的影响。试验结果表明,回填EPS混合土时,填土地表加速度反应相对更小。回填土的动土推力对墙体转动位移的贡献随激励峰值的增大而增大;墙–土惯性相互作用效应与回填土的动力变形模式密切相关。两种回填料下的墙背动土压力分布形态具有显著差异;砂土–挡墙体系的动土推力与地表峰值加速度间趋向非线性关系,作用点接近2/3墙高。回填EPS混合土时两者更接近线性关系,且动土推力作用点接近1/3墙高。两种体系的动土推力作用点随地表峰值加速度增大均略有下移。基于试验结果与几种经典的解析方法预测结果比较,给出了EPS混合土柔性挡墙抗震分析的几点建议。     

One-dimensional dynamic compressive behavior of dry calcareous sand at high strain rates

Calcareous sand has distinct characteristics in comparison with silica sand, such as dynamic behavior at high strain rates (HSRs). This is closely related to pile driving, aircraft wheel loading and mining activities. To understand the response of calcareous sand at HSRs, a series of dynamic tests is performed using the split Hopkinson pressure bar (SHPB) with steel sleeve, including 6 validation tests of bar-against-bar and 16 comparative tests relevant to the relative density and strain rate of calcareous and silica sands. The apparent dynamic stiffness of calcareous sand is approximately 10% of that for silica sand due to different particle shapes and mineral compositions. The axial stress-strain response of silica sand is mainly governed by the deformation of individual grain and soil skeleton, and particle crushing. However, porous calcareous sand shows yielding and strain-hardening responses that are always followed by particle crushing. As the applied loading increases, the particle crushing of calcareous sand develops from local instability to whole breakage. Calcareous sand has lower viscous flow effects compared with silica sand at HSRs.     

地震作用下液化土对单桩的影响分析

首先以上海市的地质条件为背景,建立桩土三维有限元模型,选取El—Centro波进行动力时程分析,然后依据规范,考虑在地震力作用下饱和砂土层液化,在同工况下进行动力时程分析,最后将地震作用下液化土存在时桩基受力特性与土体未发生液化桩基受力特性作一分析与比较,为地震常发地桩基安全储备提供一定的参考依据。     

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验，详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G／Gmax-γ和λ-γ曲线变化范围的对比，结果表明，不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析，给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值，对实际工程具有一定的借鉴作用。     

动态土工真三轴仪在砂土液化研究中的应用

为了模拟实际场地中土体变形和强度特性,研究开发了揭示侧限条件下饱和砂土震动液化机理的试验方法。文中采用了动态真三轴试验系统,该设备采用刚性板加柔性面的混合边界加载装置,并应用先进的CATS试验控制系统。试验结果表明应用动态土工真三轴仪进行砂土液化实验是可行的,并初步分析了侧限条件下的液化机理,即土体将在轴向压力、侧压和孔隙水压力相等的条件下发生液化,表明振动荷载过程中的应力重分布对砂土液化强度和孔隙水压力发展等具有显著的影响。     

Liquefaction response of loose gassy marine sand sediments under cyclic loading

Gassy sediments have often been encountered in the marine seabed, and they have different features from common saturated and unsaturated soil. By developing and improving an effective methodology, triaxial gassy sand specimens with different initial gas content (saturation ≥85%) were prepared in the laboratory. Their state parameters can be controlled in real time. A series of undrained dynamic triaxial tests by a Global Digital System (GDS) dynamic testing apparatus were conducted to investigate the liquefaction characteristics of gassy sand sediments. The results show that the gassy sand can liquefy the same as the fully saturated sand, but gas existence monotonically increases the sand liquefaction resistance. The occluded gas bubbles have significant influences on sand liquefaction properties. The dynamic pore pressure of gassy sand shows obvious features of slower accumulation, greater amplitude fluctuation, and deeper groove shape in time history curves of pore water, resulting from the effects of gas compression/expansion, migration, and dissolution/exsolution. By introducing a parameter of saturation, a modified model was proposed to describe the evolution of dynamic pore pressure of gassy sands. It was found that the model parameter θ is linearly dependent on the initial gas content (or initial saturation degree S_r).