基础刚度对桩网复合地基的影响研究

应用ABAQUS软件建立了桩承加筋土复合地基三维数值模型,模型考虑了桩土接触和承载板与土接触,比较分析了不同刚度柔性基础下桩承加筋土复合地基的承载性状,并与刚性基础进行了对比.数值分析结果表明:随着基础刚度减小,桩承加筋土复合地基沉降及不均匀沉降增大、桩承担的竖向荷载减小、土工格栅应力增大.其中,基础刚度变化对不均匀沉降及格栅应力的影响显著.     

基于黏弹性接触的落石冲击混凝土棚洞板力学特性理论研究

混凝土棚洞板是防治落石的主要承灾体，现有研究中多将棚洞板简化为梁或薄板单元，以弹性或弹塑性接触理论为基础开展研究，往往低估棚洞板的抗冲击性能。为此，考虑落石与棚洞板接触过程中的阻尼特点，引入等效黏弹性接触理论，将棚洞板视为正交各向异性板，构建落石冲击棚洞板的力学模型，得到落石冲击棚洞板的动力控制方程，根据落石位移、速度和加速度不同组合初始条件，采用微分方程求解法，推导得到落石冲击棚洞板各特征参量的多种理论解，为验证理论求解的正确性，与数值计算结果进行了对比分析。研究表明：线弹性解只能近似描述落石冲击过程，求解得到的落石各特征参量时程曲线是近似对称的两阶段曲线；而以黏弹性接触模型为基础，速度和加速度组合条件下的落石冲击参量理论解和数值解更相近，能够综合考虑落石冲击棚洞板过程中棚洞板受荷变形以及落石的能量损失，更符合实际工程；落石参数敏感性分析表明，落石最大冲击力、达到最大冲击力的时间以及冲击作用时间和落石质量呈正比，随着落石质量的增大，落石冲击参量显著增加，对棚洞板的损伤更大；对比试验结果以及多种理论计算结果可以得到：所得到的落石冲击力时程规律和试验相接近，而且该理论解给出了直接的函数表...     

落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构的动力系数研究

以钢筋混凝土棚洞为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,考虑在不同能量的落石冲击不同位置的情况下,分析了钢筋混凝土棚洞的动静力响应及其冲击动力系数,得到了弹塑性状态下棚洞冲击动力系数的变化规律。据此,棚洞结构的动力冲击设计可转化为落石的静力荷载作用下的设计,即通过钢筋混凝土棚洞结构在落石静力荷载作用下的最大响应乘以考虑了能量因素的冲击动力系数可以确定落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构最大动力响应。     

基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。     

多位置分布配重下引导式落石缓冲系统冲击防护性能研究

引导式落石缓冲系统旨在约束落石运动轨迹和衰减落石冲击能量,以防止落石灾害的发生。为研究该系统的耗能性能,开展实验室条件下的落石冲击试验;基于对防护网变形特征的分析,设计多位置分布配重方案。在此基础上,建立防护系统的数值计算模型,对更高速率落石冲击下系统的响应进行了研究,进而模拟系统对多落石连续入射和多落石同时入射两种工况的防护过程。研究结果表明,多位置分布配重对引导式落石缓冲系统的防护性能有较明显的提高,试验得到的落石速率衰减率最多提高了20.02%,动能衰减率最多提高了21.56%;在防护网上不同位置配重对系统防护性能的提高程度不同,表现为越接近落石入射位置,提高程度越明显,同时,通过多位置分布配重,引导式落石缓冲系统对落石高速冲击和落石连续、同时冲击的防护能力增强。研究成果可以为引导式落石缓冲系统的设计和工程应用提供参考。     

桥梁冲击成孔桩基施工中冲孔顺序优化研究

针对桥梁既有桩周围的三个新建桩孔,比较八种不同施工顺序的冲孔方案,通过对其中最有利方案冲击荷载作用下既有桩位移、振速、桩身应力、承载力等参数的有限元分析,得出先从既有桩远端两侧2个桩孔同时冲孔的方案三为最优方案。同时数据表明,方案三冲击荷载作用下,桩身在水平方向受到的荷载影响较大。另外,冲孔过程中冲程的改变对既有桩身的水平荷载影响尤为明显,因此施工中应严格控制新建桩冲孔时的冲程。     

冲击作用下预加荷载钢筋混凝土板动力响应及破坏模式研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立预加荷载钢筋混凝土板的模型,对预加荷载钢筋混凝土板在冲击作用下的动力响应和破坏模式进行研究.模型考虑了应变率效应的影响,混凝土采用塑性损伤模型,钢筋采用Cowper-Symonds模型.为了验证有限元模拟的准确性,对已有试验进行有限元模拟,有限元结果与试验数据吻合良好,说明有限元模型的有效性.建立不同参数组合模型,分析冲击质量、冲击速度、预加荷载、配筋率参数对钢筋混凝土板动力响应和破坏模式的影响.结果表明:冲击质量和冲击速度是影响板动力响应的主要因素,冲击质量相同时,板中心挠度与冲击速度呈平方增长关系;在冲击过程中,板的损伤破坏主要集中在冲击块与板接触的区域.根据板的变形和应力损伤划分三种冲击响应模式,基于最大位移准则给出了三种响应模式对应板中心挠度与计算跨度比值范围.     

桩承加筋土复合地基试验及稳定研究

通过设计柔性荷载下桩承加筋土复合地基室内模型试验,研究了复合地基在极限柔性荷载作用下的相应沉降规律及桩土应力变化,并探讨分析加筋垫层对地基稳定性影响。试验结果表明:增大垫层厚度,复合地基沉降增大明显,桩身沉降增大,纯砂区沉降增大,不利于复合地基的稳定性;增加土工格栅的层数对于高厚度垫层的复合地基有明显的改善效果,复合地基的沉降减小,桩身沉降增大,纯砂区沉降减小,桩土应力比增大,有利于桩承加筋土复合地基的地基整体稳定性。     

冲击作用下钢护筒复合桩塑性区形成及迁移机制

为探究钢护筒复合桩在冲击作用下塑性区形成和迁移机制,基于经摆锤冲击试验验证的钢护筒复合桩船舶撞击数值模型,通过对比钢护筒复合桩(SCC桩)和普通钢筋混凝土桩(RC桩)塑性区产生和发展的异同,以及不同钢护筒尺度下基桩塑性区的形成和分布规律,深入分析了钢护筒复合桩在冲击荷载作用下塑性区域的产生和演化情况,探索了钢护筒长径比和厚径比对基桩塑性区域的影响规律。研究表明,钢护筒缩短了冲击作用下基桩的塑性区发展时间,使同种桩基中不同桩身位置的塑性区的产生部位趋于一致,增加了基桩参与受力的范围;钢护筒入土深度的增加和厚度的减小均导致基桩塑性区域向钢护筒包裹段转移,厚度偏小的钢护筒容易在冲击荷载作用下产生局部屈曲,导致基桩远离冲击侧也产生塑性区。     

CFG桩复合地基桩土应力比试验分析

对CFG桩复合地基进行了现场堆载监测和载荷试验,并对两者试验结果进行了分析。结果表明：在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,半柔性荷载条件下的复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,半柔性荷载条件下的复合地基,在沉降过程中,桩和桩间土的沉降存在差异性。     

循环荷载下复合地基受力工作特性研究

进行6组循环加载模型试验,研究了循环荷载作用下桩承加筋土复合地基的受力工作特性,分析了垫层厚度、桩土刚度比、桩间距、土工格栅层数对桩承加筋土复合地基桩土应力比的影响,得出了桩土应力比随这些参数的变化规律。     

水平荷载下基桩分布式变形检测模型试验研,

为克服传统测试技术获取水平荷载作用下基桩变形的不足,开展基于光频域反射(OFDR)技术的室内模型桩试验.将光纤对称粘贴于桩表面,检测水平荷载下基桩变形及应力分布,推导基于OFDR的桩身挠度和弯矩计算公式,采用有限元软件ABAQUS模拟桩变形和分析桩土作用.结果表明:基于光纤应变数据,可准确计算桩身沿深度的水平位移分布,...     

强冲击荷载下RC板失效仿真研究

为了更有效地模拟强冲击荷载作用下混凝土材料的失效行为,采用LS-DYNA软件,基于HJC模型,建立弹体冲击钢筋混凝土(RC)板有限元模型,研究失效类型、主应变、剪应变和应力等参数对弹体侵彻混凝土并贯穿RC板的影响规律。结果表明:当失效控制参数FS值取0或1.0～1.5时,部分模型的弹体未能贯穿RC板,与试验现象不符; 当FS值为0.1～0.9时,弹体侵彻贯穿RC板后的残余速度随FS值的增大而减小,其中FS值为0.3～0.8时,模拟得到的残余速度与试验值吻合较好; 在模型中添加失效准则,当主应变取0.225～0.275或剪应变取0.4～0.5时,弹体以606、746、1 058 m·s^-1的速度冲击贯穿RC板的残余速度计算值与试验值更接近; 在考虑主应变失效、剪应变失效或二者共同作用时,FS值为0.8时的模拟结果与试验结果的吻合程度较好; 拉伸应力失效准则不适用于较薄RC板遭受强冲击荷载作用的情况。     

纤维复材空心板集中荷载冲击下的动力响应试验研究

纤维复材(FRP)板在桥梁结构和水工结构领域有着极大的发展潜力,研究其动力性能十分有必要。通过对两边简支FRP空心板进行的一系列集中荷载冲击试验,来验证FRP板的抗冲击性能并分析其动力响应。分析了相同质量落锤在不同冲击势能冲击下,FRP板各点的位移、应变以及加速度的响应模式,包括时程分析以及最大值分析,得到了加速度在试验板内的峰值分布规律及最大挠度和最大应变随冲击势能的变化趋势。结果表明:FRP空心板具有良好的抗冲击性能及消能性能。试验还设置了三组对照组,对比了不同质量落锤、相同初始势能的荷载工况下FRP板的最大挠度及最大应变。     

水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的对比分析

在某高速公路试验段的基础上,对不同桩长的水泥土搅拌桩复合地基在载荷试验中和路堤填土期的桩土应力比结果进行分析,探讨了荷载特性对复合地基桩土应力比的影响。结果表明：在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,在路堤的半柔性荷载作用下,复合地基的桩土应力比较载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,并证明了路堤填土确实存在着拱效应。     

埋地管道在落石冲击作用下的数值模拟

采用刚体离散单元法进行数值模拟,对落石垂直冲击管道正上方时的管道受力特性进行了分析,得出在冲击荷载作用下土体竖向应力在管道表面集中且向两侧速减,同时管体形变为不规则的椭圆体,以及冲击过程是瞬间过程的结论,并得出可以通过加大管道埋深的办法来保护管道。     

水泥土桩复合地基荷载传递及变形的原位试验研究

为了获得桩长、置换率等对水泥土桩复合地基荷载传递及变形的定量影响,在5组4桩群桩和5组9桩群桩复合地基的桩体内埋设应变计,在桩间土体内埋设深层沉降标,实测到4桩群桩和9桩群桩复合地基中桩体轴力分布、桩侧摩阻力分布和桩间土变形分布。发现置换率相同时,承台板宽度大,水泥土桩的荷载临界深度也大,桩侧摩阻力分布深度下移。承台板宽从1.0m增加到1.5m时,荷载临界深度由14倍桩长增加到18倍桩长。变形影响深度约为承台板宽度的(1.8～2.5)倍。最大摩阻力出现在承台下1.5m处,该处的竖向偏应力最大,桩体容易在这里破坏。增加桩长能有效减少沉降。荷载水平达到70%以后,变形影响深度下移不再明显。     

不同冲击荷载作用下软黏土真三轴试验研究

采用SPAX-2000改进型静动真三轴测试系统,对典型的饱和软黏土试样(含水量50%~68%)进行了不同固结围压(100kPa、150kPa、200kPa)和不同冲击荷载频率(1Hz、5Hz、10Hz)下的三轴冲击试验和不排水剪切试验,研究了不同条件下软黏土的力学响应和强度特性。试验结果表明:冲击固结阶段,在相同围压、不同冲击荷载频率下,试样的偏应力峰值和轴向应变均随着荷载频率的增大而减小;在相同冲击荷载频率、不同围压下,偏应力峰值随着围压的增大而增大,轴向应变随着固结围压的增大而减小;根据测试数据,建立了适用于软黏土的变形模量增加率与冲击次数的经验关系,并给出了适用条件。     

刚性桩复合地基与复合桩基工作性状对比试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构的复合地基与复合桩基载荷试验,分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩身轴力和侧摩阻分布及桩土荷载分担比,研究了工作荷载下复合地基与复合桩基的工作性状。与复合桩基相比,得出复合地基总沉降大、差异沉降小、桩端平面以下沉降小、桩上段存在负摩阻、桩间土荷载分担比大、桩荷载分担比小的试验结果;复合地基可以更好地调动浅层地基土承载力,而复合桩基则能更好地调动深层地基土承载力,所得结论可为进一步理论研究及工程设计提供有益参考。     

滚石作用下钢质管道动力响应分析及其应用

落石是导致埋地输气管道破坏的主要载荷形式之一,工程中需要解决落石对管道的动态响应问题,落石对埋地输气管道动力响应问题的本质是落石-土-埋地管道组成的体系在冲击荷载下的动力响应。利用LS-DYNA有限元软件,从管道内压、落石水平距离、管道厚度等方面对落石冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟研究,得出了管道应力等变化规律。其计算结果对埋地输气管道的风险评估、设计和施工具有一定的参考价值。