三轴循环荷载下岩石的变形及阻尼特性试验研究

对取自露天矿边坡的粗粒辉长岩,在MTS815岩石力学试验系统上进行三轴循环荷载试验,研究在三轴循环荷载下粗粒辉长岩的变形及阻尼特征,探讨在相同围压下轴向循环荷载周次对粗粒辉长岩动弹性模量、阻尼比的影响,及其相互关系;并分析在相同轴向振动荷载作用下,围压对动弹性模量和动阻尼比的影响,以及相互之间的变化规律。结果表明:在相同的轴向振动荷载作用下,动弹性模量和动阻尼比随围压的增加而逐渐增加;在相同围压和轴向振动荷载的作用下,当围压为3 MPa和4 MPa时动弹性模量随振动次数的增加逐渐增加,围压为2 MPa时动弹性模量随振动次数的变化规律不明显。在相同围压和轴向振动荷载的作用下,动阻尼比与振动次数没有明显的变化规律;在相同轴向振动荷载和振动次数作用下,动阻尼比随围压的增加逐渐变大。     

三轴循环荷载下饱和板岩的滞后特性研究

为进一步探究岩石在高应力条件下循环加载的滞后现象,取某深基坑工程含水岩层中的板岩制成饱和岩样,运用MTS815试验机进行三轴循环加卸载试验,研究其不同围压下的滞后特性.试验结果表明,在卸载转变为加载的过程中产生应变差,但这并不完全由能量损耗引起,主要原因是弹性因素.此过程中岩样与垫块发生碰撞产生与加载方向相同的反弹力,...     

地铁振动荷载作用下隧道周围加固软黏土动弹性模量试验

对地铁隧道周围软黏土进行加固,已应用于地铁隧道沉降的治理,但是对软黏土加固后的动力特性研究还不够深入。通过对上海地铁隧道周围加固软黏土进行GDS试验,系统探讨循环荷载振动频率、循环动应力幅值、初始偏应力及围压对动弹性模量的影响。试验结果表明:随着循环振动次数的增加,动弹性模量的衰减过程可分为急剧衰减阶段和缓慢衰减阶段,且缓慢衰减阶段的时间要明显长于急剧衰减阶段;循环荷载振动频率对动弹性模量有显著影响;随着循环应力幅值、初始偏应力、围压的增大,动弹性模量都有了很大的提高,但其变化对动弹性模量的衰减速率并无显著影响。采用对数函数对试验数据进行回归分析,建立了加固软黏土在循环荷载作用下动弹性模量衰减模型,较好的反映了动弹性模量的衰减规律。     

三轴循环荷载下岩石动态特性参数研究

利用MTS815 Flex Test 40岩石力学试验系统对粉砂质泥岩和泥质粉砂岩进行三轴循环荷载试验。研究两种岩石在三轴循环荷载作用下,动剪切模量和动泊松比参数的变化规律。结果表明:1)在相同轴向振动荷载和振动次数作用下,两种岩石的动剪切模量随着围压的增加呈现出先增加再减小的变化规律,动泊松比没有明显的变化规律。2)在相同围压和轴向振动荷载作用下,两种岩石的动剪切模量随着振动次数的增加呈现逐渐减小的变化规律,动泊松比呈现逐渐增加的变化规律。3)在相同围压和振动次数下,两种岩石的动剪切模量与动泊松比随着轴向振动荷载的增加都无明显规律。试验成果对研究岩土工程地基岩石的地震反应和边坡工程的安全稳定性评价可提供参考依据。     

循环温度作用下饱和黏土中摩擦型桩变形特性研究

能量桩兼具支承上部荷载与能量交换的双重功能,循环温度作用下端承型桩的承载性能、摩擦型桩的变形问题是两大主要问题;目前针对长期循环温度作用下饱和黏土中摩擦型桩变形特性与机理的研究仍相对较少。该文针对饱和黏土中的摩擦型桩,开展了长期循环温度作用下桩基热响应特性模型试验研究,实测了桩/土温度分布、温度引起的桩周土体孔隙水压力以及桩顶变形等发展规律,初步探讨了桩顶累积沉降的产生机理与变化规律。研究结果表明：单次温度循环过程中,桩顶位移变化率在制热时略小于制冷时,桩顶位移变化率的差值随着循环次数的增加而逐渐减小,从而累积沉降也逐渐趋于稳定;该文试验条件下,经过长期（20次）温度循环,摩擦型桩的桩顶累积沉降逐渐稳定在2%D（D为桩径）。     

循环荷载作用下超高性能混凝土的轴拉力学性能及本构关系模型

对具有不同拉伸应变特性(应变强化和应变软化)的超高性能混凝土(Ultra high performance concrete, UHPC)进行了单调和循环荷载作用下的直接拉伸试验。试验结果表明:应变强化UHPC基体开裂后进入多点微裂纹分布的应变强化段,达到极限抗拉强度后进入单缝开裂的应变软化段;应变软化UHPC基体开裂后直接进入单缝开裂的应变软化段;循环荷载下两种类型UHPC的轴拉应力-应变曲线包络线与单调荷载下的应力-应变曲线基本一致;基于刚度退化过程建立了两种类型UHPC的轴拉损伤演化方程,根据实测应力-应变曲线和试件的裂缝分布形态建立了两种类型UHPC的轴拉本构关系模型,与试验结果基本吻合;采用能量法研究了应变强化UHPC两阶段轴拉本构关系在数值计算时的等效方法。最后,通过无筋应变强化UHPC抗弯试验梁的数值模拟对本文建立的应变强化UHPC轴拉本构关系模型和损伤演化方程及相关假定进行了验证,结果表明本文建立的应变强化UHPC轴拉本构模型能较好地预测UHPC弯拉构件的极限承载力,轴拉损伤变量能在宏观层面上较好地反应试件的裂缝分布状态。      

循环荷载下大孔隙红砂岩的动力响应及损伤研究

为探究循环荷载下不同孔隙率红砂岩的动力特性和损伤规律,采用SHPB冲击实验系统,选取了2组不同孔隙率的红砂岩进行循环冲击实验,分析大孔隙率红砂岩的动力波形,本构曲线及损伤度,得到不同孔隙率红砂岩的变形模量、峰值应力、峰值应变及损伤度的变化规律。结果表明:不同孔隙率的红砂岩试件在循环荷载下的应力时程基本一致,随着循环次数的增加,岩石经历了孔隙闭合-裂隙开展-应力硬化-应变软化直至破坏的阶段,其变形模量和峰值应变呈现出先减小,再增大,再减小的趋势,峰值应力与速度呈正相关的关系。随着循环次数的递增,孔隙率大的岩石的峰值应力下降趋势大于孔隙率小的岩石,并且损伤累积使岩石在冲击破坏前表现出了较明显的塑性特征,不同孔隙率红砂岩的损伤度变化趋势基本是先增大后减小,孔隙率大的岩石累计损伤度大于孔隙率小的岩石,其损伤裂纹基本都是从透射杆端部开始,随着裂纹的产生扩展直至破坏。     

循环荷载下大孔隙红砂岩的动力响应及损伤研究

为探究循环荷载下不同孔隙率红砂岩的动力特性和损伤规律,采用SHPB冲击实验系统,选取了2组不同孔隙率的红砂岩进行循环冲击实验,分析大孔隙率红砂岩的动力波形,本构曲线及损伤度,得到不同孔隙率红砂岩的变形模量、峰值应力、峰值应变及损伤度的变化规律.结果表明:不同孔隙率的红砂岩试件在循环荷载下的应力时程基本一致,随着循环次数...     

不同循环上限荷载下泥质石英粉砂岩力学特性试验研究

通过开展循环加卸载转单调加载试验和疲劳破坏试验,揭示循环荷载下泥质石英粉砂岩的变形和力学响应特征.试验与研究结果表明,当循环上限荷载位于疲劳强度前后,试件的轴向和横向累计残余应变由单调递增凸曲线向凹曲线延伸,滞回环间距由"疏-密"向"疏-密-疏"发展,残余应变率和滞回环相对面积由L形向U形转化;弹性模量由初始快速上升、...     

重复荷载作用下土工格栅包生态袋加筋土挡墙动力特性试验研究

设计并制作了土工格栅包生态袋加筋土模型挡墙,测试了模型挡墙在不同幅值、不同频率重复交通荷载作用下的加速度、动土压力、累积变形和土工格栅拉应变,获得了挡墙在重复交通荷载作用下的动力特性和累积变形发展规律。研究表明：在交通重复荷载作用下,土工格栅包生态袋加筋挡墙顶层的加速度响应最大,沿墙高按指数模型衰减,且水平加速度衰减较竖向加速度快;挡墙内的动土压力也是在顶层最大,随墙高降低而减小;挡墙的变形和土工格栅拉应变增量在加载初期较大,随加载次数的增加而增大,受荷载幅值的影响明显,受频率变化的影响较小;竖向累积变形主要来自挡墙上部土体的沉降;水平累积变形总体上为上部大下部小。     

考虑初始荷载影响下梁动力特性的有限元分析

从非线性弹性理论出发,应用Hamilton原理,给出了考虑初始弯曲和轴向应力影响的一般形式的单元刚度矩阵,建立了考虑初始荷载影响时梁动力分析的有限元方法,编制了电算程序。通过与解析解结果的比较,验证了有限元公式。讨论了初始荷载的类型、大小及结构自身刚度（惯性矩、惯性半径、跨度）等因素在考虑初始弯曲应力影响时对不同约束情况下梁动力特性的影响。结果表明,荷载初始弯曲应力的存在提高了梁的自振频率,这种影响与荷载的大小及结构自身的刚度有关。     

静风荷载作用下覆冰导线的动力特性

在风荷载作用下均匀覆冰导线静力构形和动力特性的分析中,通过对三种静力构形计算方法的比较,给出静风荷载作用下均匀覆冰导线的静态构形计算公式。由静风荷载作用下覆冰导线动力特性分析可知,考虑静风荷载作用的覆冰导线自振特性分析能更全面的反映导线模态随弹性几何参数变化的规律及导线模态间耦合关系,该模态可作为基函数建立用于导线动力响应分析的离散模型。     

超长期循环荷载作用下海上风机大直径单桩动力特性演变规律研究

大直径单桩基础是目前应用最广泛的一种海上风机支撑结构,其现有相对成熟的研究主要集中在承载力、累积变形和初始动力特性计算等问题。而海上风机对海洋环境中的风、浪、流、地震波及其运行荷载等动荷载非常敏感,因此在长期循环荷载作用过程中,其振动特性变化规律必须得到充分研究。通过在干砂中对大直径单桩进行室内1g模型试验,以模型桩承载力为参考值,施加相同频率、不同幅值的循环荷载,并在加载过程中进行频响分析,得到桩顶水平位移频响函数,进而得出了以下结论：(1)桩基一阶共振频率随循环次数增大而增大;(2)阻尼比随循环加载次数整体呈降低趋势;(3)桩顶刚度则受循环荷载的致密作用和振动坑的形成等多因素影响,割线刚度主要呈下降趋势,卸载刚度呈增大趋势。     

循环荷载下混凝土开裂-闭合行为计算方法研究

为建立混凝土塑性损伤(concrete damaged plasticity,CDP)模型中描述循环荷载下混凝土开裂-闭合行为的受压刚度因恢复因子wc计算方法,基于混凝土开裂断裂能GF建立了指数型软化应力σ-开裂位移w关系;对比评价了现有的混凝土拉、压损伤参数(分别为dt、dc)计算模型,选择了适用于钢筋混凝土(rei...     

低频动荷载下装配式下穿隧道的防水耐久性试验研究

该文以成都市一环路磨子桥装配式下穿隧道埋深较浅为背景,基于过往车辆产生的低频反复动荷载和相似材料模型试验,分析了预制拼装隧道框架环在车辆荷载作用下,水平接缝处的受力及变形特征。试验结果表明,加载200万次后,试验模型的大跨侧边墙接缝周边位移和小跨侧边墙接缝周边位移均小于橡胶止水条的压缩量,预制构件的分块形式和接缝的接缝位移均满足低频动载条件下的防水耐久性要求。     

暴雨荷载作用下伞形膜结构动力响应的理论与试验研究

研究了伞形膜结构在暴雨荷载作用下的动力响应问题.通过研究雨滴谱、雨滴体积占有率、雨滴降落末速度等暴雨荷载的计算参数,建立了雨荷载计算模型.利用Ansys和Fluent有限元分析软件对伞形张拉膜结构在暴雨荷载作用下的动力响应进行分析,并得到其动力响应规律.进行了人工模拟暴雨荷载试验,模拟了三种不同强度的暴雨荷载对伞形膜结...     

基于非局部Biot理论的循环荷载下饱和土地基动力特性研究

为探究循环动荷载下,孔隙尺寸对饱和土地基动力特性的影响,利用虚位移原理及Newmark积分法对非局部Biot模型进行了空间及时间离散,并采用有限单元法编制了循环荷载下饱和土地基动力响应的计算程序。将该程序计算得到的饱和土一维固结结果和二维单相弹性地基的动力响应结果与已有文献对比,验证了该程序的正确性。研究了循环荷载下孔隙尺寸效应对一维饱和地基,二维饱和地基及饱和路基动力特性的影响。结果表明：荷载频率较高时,随着非局部参数的增加,饱和土地基的动力响应明显滞后,孔隙尺寸效应对饱和土地基动力响应的影响明显,即荷载频率较高时,孔隙尺寸效应不可忽略。     

循环荷载水平与加载频率耦合作用下的软粘土特性研究

通过不排水循环三轴试验,并考虑不同循环应力水平及加载频率的影响,研究了软粘土在循环荷载作用下的孔隙水压力及变形特性,分别探讨了这些特性随循环加载时间和加载次数的不同变化规律。研究结果表明,对于相同循环应力水平,相同加载次数下不同加载频率的软粘土特性有所不同,而相同加载时间下不同加载频率的软粘土特性基本相同。此外,无论加载频率为何数值,一旦循环应力水平超过临界值,软粘土破坏必将发生。为了深入研究应力水平和加载频率的耦合作用,该文从应力控制循环加载试验中的应变速率着手,对软粘土的特性进行了分析。结果表明,在应力水平相同的情况下,软粘土在不同加载频率下的应变速率是基本相同的,由此可得对于软粘土在循环荷载作用下特性的影响,应力水平比加载频率更为重要。     

充液及内空圆柱壳在爆炸荷载下动力屈曲特性研究

采用实验与数值模拟相结合方法,对充液及内空圆柱壳在爆炸载荷下动力屈曲响应特性进行对比研究。将壁厚δ=2.0 mm、外径Φ=100 mm钢圆柱壳（内空及充水）置于75gTNT药柱、200gTNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,获得不同工况下圆柱壳变形破坏模式。利用动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法进行数值计算,分析壳壁屈曲变形过程及壳壁关键点速度、水介质内压力等动态参数。计算结果与实验结果一致性较好。研究表明,由于内充水介质的近似不可压缩性,承受冲击荷载时内压增大,因而参与对外界爆炸冲击载荷抗力作用,圆柱壳抗爆能力显著提高。