大型沉井群的沉井下沉阻力监测技术

介绍了向家坝水电站大型沉井群中的6号沉井下沉阻力的监测技术。在沉井下沉的过程中,采用钢筋应力计监测沉井的侧摩阻力,采用土压力计监测沉井刃脚的土压力,分别得到了每节沉井的侧摩阻力、沉井与土层的摩擦系数以及沉井的刃脚的土压力。通过这些监测数据,既控制了沉井的安全平稳下沉,也为类似的大型沉井的监测和施工提供了有益参考。     

软土地层中压入式沉井下沉的土塞效应及其影响

针对软土地层中压入式沉井的下沉稳定性控制问题,基于土塞形成机理推导出土塞高度的计算表达式,采用耦合欧拉-拉格朗日法（CEL）模拟沉井的动态压入过程,分析下沉中的土塞演化过程及土体应力、应变场,探讨土塞效应对沉井侧摩阻力和刃脚阻力的影响. 结果表明：在软土地层中,土塞高度的计算表达式能够较准确地得到下沉时的井内土塞高度;沉井压入下沉时土塞效应逐渐增大,在下沉深度约为25 m时变化趋势放缓,土塞率(PLR)约为0.56,土塞增量填充率(IFR)约为0.41,土塞为不完全闭塞;土塞效应引起的井内土体水平和竖向应力激增及土体等效塑性应变主要集中于有效土塞高度范围内;土塞效应会使沉井侧摩阻力尤其是内壁侧摩阻力显著增大;土塞效应会使沉井刃脚阻力增大,尤其在软弱地层中最明显.     

嵌岩桩竖向承载机理的数值分析

嵌岩桩的极限承载力高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时分析嵌岩段摩阻力的分布特征.在有限单元法的基础上,采用ANSYS软件,对两个嵌岩桩模型进行了竖向承载机理模拟.分析了桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布等状况.数值模拟结果表明:嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力与桩端阻力共同承担,桩侧阻力占60%～70%,桩端阻力和嵌岩层阻力占30%～40%;土层侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层的侧摩阻力还可以进一步的发挥.     

桩锚支护中锚杆内力分布的现场试验

本文以邯郸某桩锚支护中锚杆的实测应变值为基础,推导锚杆轴力分布及侧摩阻力分布规律。研究表明:锚杆的轴力沿锚固段递减,在自由段存在最大值且变化幅度小,随时间的推移而增加;锚杆的侧摩阻力在锚固段递增,在自由段值很小且基本不变,整体呈不均匀分布,且随着灌浆所形成的水泥土强度和基坑变形的增加而增加。     

地基附加应力和桩基沉降计算的修正Geddes应力解

Geddes应力解计算桩周土沉降是工程中常用的计算方法,其假设端阻力为桩端集中力,侧摩阻力沿桩身轴线线分布.此假设下计算得到的附加应力不能反映截面几何形状和大小的影响,存在一定的误差.为了更精确地计算桩附加应力与沉降,得到可以反映截面几何形状和大小的计算方法,在Geddes应力解的基础上,假设端阻力在桩端均匀分布,侧阻力为桩侧表面均布力和线性力的综合.采用2重积分的思想,推导出了圆形桩端阻力和桩侧摩阻力在桩周土产生的附加应力系数的计算公式,称为修正的Geddes应力解.通过对Geddes应力解和修正Geddes应力解的对比计算表明:随着桩径的增大,Geddes应力解计算误差随之增大桩径从0.2m到3m,Geddes应力解估算端阻力、均匀分布侧摩阻力、线性增长的侧摩阻力产生沉降的误差分别为小于20％、140％和40％.综合端阻力与侧阻力结果,Geddes应力解计算沉降结果偏大.将2种计算方法的计算结果与3维有限元ABAQUS计算结果进行了对比,结果表明修正的计算方法更接近于模拟结果.因此工程中使用修正Geddes应力解计算桩基沉降更合理.     

低承台对桩侧摩阻力、端阻力的效应分析

分析了低承台复合桩基，在竖向荷载作用下承台底压力作用对桩侧摩阻力，端阻力的效应，以及不同几何心尺寸的桩与承台对桩侧摩阻力、端阻力的影响。     

不同变截面桩竖向承载特性的数值分析

基于现场试验,采用Abaqus有限元软件对等截面桩及变截面桩单桩竖向承载力测试实验过程进行数值模拟。结果表明:弹性变形阶段,竖向荷载-沉降曲线呈线性变化趋势,等截面桩比变截面桩桩身沉降较小;塑性屈服阶段,等截面桩与变截面桩单桩承载力几乎一致。变截面位置对桩侧摩阻力沿深度的分布有一定影响,最大侧摩阻力位置根据变截面的位置而变化。变截面桩的平均侧摩阻力较等截面桩的平均侧摩阻力大,变截面桩侧摩阻力效果较等截面桩更有优势。在相同承载力条件下,变截面桩所耗费的材料较等截面少,对于竖向承载特性,变截面桩与等截面桩表现基本一致,因此使用变截面桩能节约工程成本。     

计算静压桩沉桩阻力的综合调节系数法

利用静力触探的资料,结合图形显示技术计算沉桩阻力,并通过调节桩端阻力和桩侧摩阻力的两个修正系数α、β来使计算曲线和实测曲线吻合。计算中可以变化选取桩尖以上、桩尖以下不同深度范围内土的静力触探锥尖阻力qp,以考察对沉桩阻力的影响;并可将压桩力分离为桩侧摩阻力和桩端阻力,分别加以研究和调整。文中称这种计算压桩力的新方法为综合调节系数法。计算实例表明,在压桩过程中,入土浅时主要是克服桩端阻力;随着桩入土深度的增加,桩侧摩阻力累计值也逐渐增大,占沉桩阻力的比例提高。当桩端进入较硬在持力层后,桩端阻力有明显的提高。用静力触探侧摩阻力fs计算桩的侧摩阻力时,土层性质不同调整折减的幅度不一样,在粘性土中调整幅度较大,而在砂性土中调整的幅度较小。     

桩侧桩端注浆超长桩侧摩阻力增长规律试验

目的 研究后注浆长桩侧摩阻力的变化规律,以提高竖向荷载作用下的侧摩阻力及竖向承载力机理.方法 结合某工程后注浆超长灌注桩的现场静载荷试验,应用BOTDR光纤测量技术,试验研究了复式后注浆超长灌注桩在竖向荷载作用下,桩身应变随逐级加载过程的发展规律,分析总结桩侧桩端注浆超长桩在竖向荷载作用下侧摩阻力的提高机制及基桩竖向承载力的提高机理.结果 在粉质黏土及砂土土层中,后注浆灌注桩在竖向荷载作用下,桩侧摩阻力的发挥水平与竖向加载之间呈现较为严重的非线性关系,表现较为复杂.结论 光纤技术用于桩基检测时必须注意成孔施工及后注浆施工工艺和技术参数对试验数据处理的影响问题,检测结果为后注浆桩基工程的工程应用提供了现场试验资料.     

水泥−粉煤灰搅拌桩复合地基承载特性

开展水泥?粉煤灰搅拌桩（CFMP）复合地基模型试验,分析应变片及土压力传感器的信号,探究加载过程中桩身及粉煤灰地基中的应力传递特性. 结果表明：CFMP复合地基荷载沉降曲线为缓降型,CFMP复合地基的承载能力是粉煤灰地基的2.2倍;桩侧摩阻力沿桩身深度呈单峰分布,阻力峰值位于桩身中端;当桩顶荷载累加至1 600 N时,桩侧摩阻力到达极限值,并随荷载增加出现侧摩阻力软化现象;当桩顶荷载达到800 N时,桩端持力层的作用凸显,桩端阻力比进入迅速上升期,CFMP呈现以承担桩侧摩阻力为主的受力性状.     

微细颗粒物在过滤介质中过滤特性的CFD-DEM模拟

基于CFD-DEM(离散单元法)方法模拟了微细颗粒物在纤维过滤介质中的气-固两相流动特性,模拟时,充分考虑了颗粒群组成、粒径分布、颗粒间及颗粒与纤维间的反弹作用以及颗粒团聚等因素,分析了纤维过滤中颗粒群的运动特性和微细颗粒的沉积形式。结果表明:采用CFD-DEM模拟过滤介质的过滤过程以及微细颗粒在介质表面沉积过程和形式的方法是方便且可行的,模拟结果与前人的实验观测结果基本吻合;在过滤过程中,表面过滤的贡献较大,大部分的颗粒在介质表面即被捕集,进入到介质内部的部分粒径较小的颗粒经深层过滤作用而被捕集;大量的颗粒捕集是由颗粒-颗粒捕集机制来实现的;不同颗粒体系的颗粒群其过滤效果也有所差别,对于本文所研究的过滤介质模型,多颗粒体系的过滤效率比单一的颗粒体系的过滤效率高20%左右。     

井筒式地下连续墙基础荷载传递法

井筒式地下连续墙基础是近年来出现的一种较新颖新的深基础形式,其封闭的结构形式,可合理利用墙体本身和内部土芯共同承担上部结构的荷载。为了研究井筒式地下连续墙基础的竖向承载特性,根据井筒中土体可能的运动和受力状态,结合不同的假定条件,用荷载传递法分析不同状态下的墙身内力和墙顶位移,将其受力变化过程分为三阶段:弹性剪切阶段、弹塑性剪切阶段和塑性剪切阶段,分析了不同受力阶段下的墙身内力和位移及其影响因素,并探讨了这些因素对荷载传递的影响。最后将荷载传递法分析一例实际工程,并与实测结果进行了对比,吻合较好。     

多样本动态聚类分析海陆交互相软土分类的CPTU试验研究

孔压静力触探试验能较快速度、经济地获得较多参数,目前主要应用于判别岩土场地特征。海陆交互相土层土性复杂,应用孔压静力触探试验识别土层具有重要意义。通过将多样本动态聚类分析技术应用于典型海陆交互相沉积土体的CPTU主要指标锥尖阻力qt、侧壁摩阻力fs、孔压u2数据分析中,实现了对海陆交互相土体夹层、透镜体、过渡层的识别,并根据归一化后数据进行土层分类、合并及场地的宏观特征评价。结合崇启大桥工程引桥段工程,将动态聚类分析结果同Robertson分类法、相邻钻孔柱状图和其它物理力学性质指标试验进行比对。结果表明该方法在土层分类、特性土层的识别以及土层合并方面具有较大的优越性。     

非线性弹粘塑本构模型开发及应用

讨论了岩体非线性流变的复杂力学行为,基于Peirc比例因子,提出一种非线性弹粘塑性本构模型,并推导了有限元应力返回算法及一致切线模量。根据ABAQUS的UMAT格式要求,编制了相应的接口程序,将该模型引入ABAQUS中。数值试验结果表明,所建立的非线性弹黏塑性流变模型可以统一描述不同应力状态下的蠕变过程,具有广泛的适用能力。采用该模型对岩石隧道进行弹粘塑蠕变数值计算,得到了隧道拱顶下沉及接触压力的随时间的变化规律。结果表明该模型是正确和可靠的,具有良好的应用前景。     

阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的数值模拟

该文针对阳极支撑中温固体氧化物燃料电池建立了三维数学模型,以氢气作为燃料、空气为氧化剂,模拟了单电池内的组分扩散、气体流动、热量扩散、电荷运输等主要物理化学过程。将自己制备的电池各组元材料性能代入模型中进行了计算。计算出阴阳极催化层与扩散层交界面的O2、H2和H2O浓度的分布;扩散层中间和气体通道的燃料气与氧化剂气体速度矢量分布;各流场的压力分布及电极催化层的电流密度分布等电池特性。为阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的设计和优化提供了充分合理的参考依据。     

工程素质教育中理论与实践教学的关系及重要作用

对高等教育中理论教学和实践教学在工程素质教育中的重要作用进行了分析和探讨,提出工程素质教育重在理论与实践应用的有机结合,要通过理论与实践教学的结合增强学生解决实际问题的能力,并在工程素质教育中贯穿始终。     

Ca(OH)2对低掺量水泥土的强度影响

用低掺量水泥加固3种不同的土进行室内试验研究,测试了不同Ca(OH)2掺量及不同龄期下3种水泥土的无侧限抗压强度。分析了随Ca(OH)2掺量的增加,不同龄期的3种水泥土无侧限抗压强度变化规律及原因。试验结果表明:水泥红粘土强度随Ca(OH)2掺量的增加提高最为明显,粉质粘土次之,砂土最弱。分析原因是由于土体的细度对水泥土强度影响较大。土体越细,土体中粘土矿物越多,Ca(OH)2掺量的增加促进了更多的离子交换作用和火山灰作用的发生,从而提高了水泥土强度。试验所用的3种土中红粘土最细,所以水泥红粘土强度随Ca(OH)2掺量的增加提高最为明显。     

大跨度铁路钢桁斜拉桥传感器优化布置

为了解决大跨度铁路桥梁健康监测中的传感器优化布置问题,建立了基于改进自适应遗传算法的传感器优化布置方法。引入二重结构编码方法改进了遗传算法的个体编码方法。在最优保存策略中,采用自适应的部分匹配交叉和逆位变异方法,随适应度值的大小自动改变交叉概率和变异概率,确保布置结果收敛于全局最优解,克服了其他遗传算法应用于大型桥梁结构时收敛速度慢且易陷入局部最优的缺陷,加快了收敛速度。最后以某铁路钢桁梁斜拉桥健康监测系统的传感器优化布置为例,验证了该算法较基本遗传算法和广义遗传算法具有较好的全局寻优能力、计算效率和可靠性,所提方法可应用于实际铁路斜拉桥健康监测系统的传感器优化布置。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点(狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点)抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

土体应变软化对盾构掘进面稳定性的影响

随着盾构隧道的大量兴建,掘进面稳定性的合理分析显得十分重要。采用有限差分法程序对应变软化砂土的剪切带进行模拟,分别与实验结果和解析结果比较,验证了数值方法的正确性。建立盾构隧道的三维数值模型,分析不考虑渗流时土体应变软化对掘进面极限支护压力的影响,对比渗流条件下考虑应变软化和不考虑应变软化时盾构掘进面极限支护压力的差别,以及相应的土体位移、塑性区范围和地表沉降的不同。结果表明,考虑应变软化时数值都明显增大,更容易导致掘进面失稳。同时探讨了剪胀角和内摩擦角的不同软化行为对掘进面稳定性的影响。最后,考虑了土体的应变软化行为,对天津地铁九号线施工中的支护力进行预测,预测的结果与工程监测值相吻合。