非饱和膨胀土-桩界面大型剪切试验与本构模拟

目前对于膨胀土-桩接触面的研究较少,没有合适的接触面本构模型能够考虑土体含水率对接触面的影响,为揭示含水率影响下的膨胀土-桩接触面的强度特性以及在剪切过程中的剪胀性,对膨胀土-桩接触面开展不同含水率的大型直剪试验。试验结果表明,不同含水率和法向压力下的接触面剪切强度曲线均呈现硬化的特性,接触面法向位移均呈现先剪缩,达到相变状态后再发生剪胀,最终趋于临界状态的现象。提出了一个接触面弹塑性硬化本构模型,并将所提出模型通过Fortran语言编写为ABAQUS有限元软件的UINTER子程序,并对试验结果进行了应力-应变模拟,合理地再现了含水率对桩-土界面力学行为的影响规律。     

粉土—混凝土界面与粉土剪切对比试验研究

采用自制的大型直剪仪开展不同含水量条件下黄泛区粉土-混凝土界面剪切及粉土直剪试验,研究不同含水量下粉土-混凝土界面及粉土剪切力学特性。试验结果表明:粉土-混凝土界面和粉土直剪的剪切应力-剪切位移曲线均为应变硬化型;粉土直剪的剪缩变形明显大于界面剪切结果;相同条件下,粉土-混凝土界面的剪切强度大于粉土的直剪强度,随着含水量的增大,粉土-混凝土界面与粉土剪切强度的差异逐渐减小,粉土趋近饱和时,两者强度基本相同;粉土直剪破坏时的剪切位移大于界面剪切破坏时的剪切位移;粉土直剪的黏聚力和界面黏聚力、摩擦角随含水量的增大均近似呈线性减小趋势,粉土直剪的内摩擦角随含水量增加呈现先缓慢后加速减小的变化趋势。     

含水率对桩-土界面剪切特性影响的试验研究

摩擦桩的承载性能决定于桩-土界面之间的剪切特性。为了研究含水率与土质条件等因素对摩擦桩侧摩阻力的影响,设计了摩擦桩的桩-土接触面剪切特性试验装置,进行了粉质黏土、粉土和细砂三种桩周土与三种含水率共9组室内试验。结果表明:摩擦桩的侧摩阻力随着桩的沉降均呈双曲线规律,其初始剪切刚度系数与达到极限摩阻力的沉降量临界值决定于土的类别和含水率大小,细砂的初始剪切刚度略高于相同压实系数的粉质黏土和细砂;而粉质黏土的极限侧摩阻力高于相同压实系数的粉土和细砂;含水率变化对粉土和细砂的极限摩阻力改变显著,而对粉质黏土的极限摩阻力变化相对不敏感,且极限摩阻力最大值均在最优含水率时发生。     

筋土界面剪切特性的研究综述

介绍了拉拔试验和直剪试验两种筋土界面参数的测试方法,阐述了影响试验的主要因素以及试验方法的选择标准,并对筋—砂土界面剪切特性和筋—粘性土界面剪切特性进行了研究,最后论述了接触面上剪应力—位移的关系,以保证加筋土结构的内部稳定性。     

基于非饱和黏性土桩土界面剪切特性试验研究

通过自制的大型恒刚度直剪仪对非饱和黏性土进行桩土界面剪切试验,探讨了非饱和黏性土桩土界面剪切特性及受黏性土饱和度的影响规律。试验和研究结果表明:在分析了非饱和黏性土桩土界面土压力和孔隙水压力的变化规律后,得到桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移随黏性土饱和度的增大而降低的结论,同时还受界面粗糙度和法向应力的影响,界面粗糙度和法向应力越大,桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移越大,在法向应力不同时最大剪切破坏位移相差9.81~12.23 mm;桩土界面黏聚力在饱和度80%~90%时最大,摩擦角随着饱和度的增大呈衰减趋势,因此在桩基设计中需要考虑黏性土饱和度对桩土界面抗剪强度参数的影响,否则会使设计结果过于安全。     

锚–土界面剪切蠕变试验及其经验模型研究

为了研究土层灌浆锚杆锚–土界面剪切蠕变特性,提出了一种新颖的锚–土界面蠕变试验方法,并设计制作了相应的试验装置。通过分级加载蠕变试验,得到了锚–土界面剪切蠕变曲线,采用"陈氏加载法"将分级加载曲线转化为分别加载曲线。分析试验结果发现,锚–土界面衰减蠕变阶段的位移–应力关系采用幂函数、位移–时间关系采用改进双曲线函数拟合效果最好。由此建立了适合锚–土界面衰减蠕变阶段的经验蠕变模型,该模型可更好地拟合并预测衰减蠕变曲线。同时,在该衰减蠕变模型基础上,引入Kachanov损伤因子考虑加速蠕变损伤,建立了适合锚–土界面加速蠕变阶段的加速(损伤)蠕变模型。     

锚-土界面力学分析及拉拔试验研究

基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明：在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。     

黏性土中单桩贯入桩–土界面超孔压和土压测试现场试验

黏性土地基中静压桩沉桩过程桩–土界面受力变化是岩土工程中常见的问题。在东营某工地黏性土地基中进行了足尺静压桩的贯入试验,重点监测了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力和土压力随入土深度的变化规律,并分析了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力的关系,在同一入土深度桩–土界面土压力的变化特性,重点研究了影响桩–土界面有效土压力分布的原因。测试结果表明:沉桩引起的桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力比值最大是1.08,且该比值沿桩身向上逐渐减小;同一入土深度桩身不同h/L位置处桩–土界面土压力存在"侧压力退化"现象,且随着h/L的增加,该退化现象会越发明显,h/L=11/12位置处桩–土界面土压力仅约为10 kPa;除h/L=11/12位置处,桩身其它不同h/L位置处桩–土界面有效土压力是桩–土界面超孔隙水压力的1.88～2.20倍。研究成果对黏性土地基中静压桩施工和承载力确定具有一定的工程指导意义。     

考虑桩-土-桥梁结构相互作用振动台试验研究

实验室进行相互作用试验对进一步认识和完善桩 -土 -结构相互作用研究有十分重要的意义。本文设计实现了一个进行桩 -土 -结构相互作用试验研究的土箱模型 ,并在振动台上进行了自由场模型试验 ,通过自由场土层反应理论分析检验了土箱设计的合理性。在此基础上进行了单柱桩墩模型、单柱墩 2× 2模型、双柱墩 2× 2模型和双柱墩 3× 2模型的试验 ,探讨了不同桩基形式和桥墩结构在不同输入地震动下的地震反应规律及结构破坏特征 ,对比研究了单柱墩与双柱墩桥梁抗震性能 ,为进一步验证和研究相互作用理论分析提供了基础数据     

新型建筑结构住宅体系发展与应用

结合我国建筑结构的发展及墙体改革的需要 ,简要介绍了几种广泛应用的新型住宅结构体系及其构造特点、受力特性和应用前景     

基于互联网络的钢结构CAI系统的开发

随着计算机技术、网络技术的迅速发展 ,传统教学方式的弊端逐渐显现 ,计算机辅助教学CAI逐步兴起。网络计算机辅助教育作为计算机辅助教育的一个组成部分 ,受到人们越来越多的重视。通过对时代大环境、钢结构课程教学特点等的分析 ,阐述了开发基于网络钢结构CAI系统的迫切性 ,同时对该系统的构建提出了具体的方案     

大断面水下盾构隧道原型结构加载试验系统的研发与应用

 针对大断面水下盾构隧道衬砌结构特点,提出管片结构(包括接缝结构及整环衬砌结构)的原型试验加载方法,并自主研发多功能盾构隧道结构加载试验系统,该系统可根据不同需求进行组装和拆卸,既可进行管片接头力学试验,又可成功将水压与土压分离,进行管片衬砌结构的加载试验。随后,采用该试验系统对南京长江隧道及珠江狮子洋隧道管片衬砌结构进行原型加载试验,包括错缝拼装、通缝拼装结构的加载试验,接头抗弯、抗剪试验等,并选取部分试验结果与数值计算对比,验证该试验加载方法对大断面盾构隧道结构体系进行系统研究的正确性及可靠性,为科研、设计和生产提供可靠的试验手段。     

深部开采承压突水机制相似物理模型试验系统研制及应用

 研制的深部开采承压突水机制相似物理模型试验系统主要包括模型箱、水平侧压力加载装置、竖向压力加载装置、测量装置及数据自动记录设备。模型试件尺寸为1 600 mm×800 mm×200 mm(长×高×宽)。试验系统中,水平侧压力和竖向压力通过闭路伺服加载装置实现。最大水平侧压力设计为300 kN,最大水平位移为100 mm。不考虑流–固耦合效应时,试验系统最大竖向压力为300 kN;考虑流–固耦合效应时,最大水压力为1.0 MPa。测量装置包括用于观测裂缝发生、发展和破坏的体式显微镜,以及基于数字图像分析位移的先进测量设备。在模型箱中根据工程需要按照一定的相似比构建试验模型。该系统可实现深部采矿时复杂应力、水压力及采动影响等联合作用下岩体的受力、变形和破坏过程,以及水的渗流、突变等宏细观运移规律的模拟和测试,进而从理论上分析不同应力场、水压力以及采矿活动本身对采场安全的影响。显然,该装置为深部开采中的岩石力学问题以及矿山突水机制与防治的试验研究与测试工作提供了新的、具有重要作用的平台。     

预应力钢组合结构的发展及应用

结合预应力钢结构及预应力组合结构的特点、应用和国内外研究状况简要论述基础上 ,介绍了其发展方向和目前正在进行的研究工作。     

结构安全监测信息系统的设计与开发

在土木水利工程中,对结构安全定期检测、监测是工程施工期和使用期的重要工作内容。随着数字化技术的发展,结构健康诊断与安全监测智能化系统成为当前工程施工和运行使用中的迫切需求。目前健康诊断与安全监测智能化系统通常采用数据库方式对监测数据进行存储和管理,以保证数据的安全性。     

膜结构工程的发展和应用

膜结构是古老又现代的建筑结构形式,它随精细化工工业和现代合成技术的发展而日趋成熟、升华,计算机技术用于造型设计和结构分析,使膜结构的高科技含量进一步提高。膜结构建筑力学特性好,光学、热学性能优,阻燃又自洁,工艺性能佳,成本低,工期短,使其广泛应用于体育健身设施、文化娱乐设施、商业及交通运输设施、工农业建筑及标识性建筑     

真三轴软岩非线性力学试验系统研制

根据深部软岩非线性力学行为研究的需要,针对目前的试验系统不能进行三向拉压、拉剪复合应力试验及加卸载过程模拟的不足,研制了一套能进行三轴拉压、拉剪等多种组合试验和对不同加卸载过程进行模拟的试验系统。介绍这一试验系统的主要结构、技术标准、功能和为取得满意的试验效果所研制和采用的减摩、传力和应力集中消除等技术,所述的试验系统为深入研究深部工程岩体的力学行为提供新手段。     

板片空间结构的应用与发展

板片空间结构是一种半连续化、半格构化的新型空间结构体系,它是在综合薄壳、网架、网壳、悬索与张力膜五种空间结构体系的基础上发展起来的一种新型结构体系,具有良好的技术经济效益和建筑视觉效果。介绍了这类结构的应用与发展,并对其形式与分类进行了分析,最后简述了板片空间结构的受力性能分析。     

土与结构相互作用的可视化剪切试验装置研制及应用

 土与结构的相互作用是岩土工程中普遍存在的力学问题,在已有大型直剪试验系统平台上,设计局部可透视的刚性剪切盒和数据采集分析系统,研制相应的设备。在接触面力学参数可靠获取的基础上,通过高清数码摄像实时采集剪切试验过程中接触面剪切带的数字图像,利用GeoPIV分析获得剪切带土砾的变形和剪切带的厚度,实现土与结构接触面直剪试验剪切带变形的可视化与定量化。以三峡库区堆积体滑坡工程为背景,开展不同含水率条件下土石混合体与混凝土接触的剪切试验,得到接触面抗剪强度参数的变化规律和剪切过程中土砾颗粒运移特征,定量分析土砾颗粒在剪切过程中的位移变化规律,获得试验条件下接触面剪切带厚度为17～23 mm,试验结果表明上剪切盒中的土砾剪切过程中发生显著的位移,其相对下剪切盒的水平位移小于上下剪切盒的相对位移,呈现非线性的变化趋势,并给出土砾实际位移与剪应力的关系。该研究成果可为土与结构相互作用的可视化剪切试验、接触面力学特性和本构模型分析提供重要支撑。