静荷载与循环荷载作用下张紧式吸力锚承载

利用自行开发的电动伺服加载装置,在荷载控制方式下,进行了张紧式吸力锚在最佳系泊点受静荷载作用、受静荷载与循环荷载共同作用时的承载力模型试验。依据试验结果,分析了锚的破坏模式、加载方向与静荷载对循环承载力的影响以及循环承载力随循环破坏次数的变化规律。结果表明,静荷载与循环荷载作用下,如果锚受到的竖向极限抗力小于水平极限抗力,锚的破坏为竖向平移拔出土层的模式;静荷载作用下锚达到极限状态时,系泊点沿系泊方向的位移大约为 0.6 倍的锚径;同一循环破坏次数下, 循环承载力随静荷载比增加而增大,且 锚能承受的循环荷载取决于锚受到的静荷载比;当静荷载比为 0.5 左右时,锚承受的循环荷载最大; 对于同一静荷载比,当加载方向从 30 °变化至 40 °时对循环承载力比随循环破坏次数的变化关系没有 明显影响; 锚的循环承载力随循环破坏次数增加而降低;若锚受到的静荷载比大于 0.5 , 循环破坏次数不大于 1000 ,则循环承载力最多减小至静承载力的 75% 左右。     

循环荷载作用下吸力锚基础变形的数值分析方法研究

张紧式吸力锚是一种重要的深水海洋浮式平台锚固基础。静荷载与循环荷载共同作用下地基土体产生较大变形,严重影响吸力锚基础的稳定性。介绍了一种能够描述饱和软黏土不排水循环应力应变响应的拟动力黏弹塑性本构模型。该模型将等效黏弹性理论和蠕变理论相结合,利用等效黏弹性模型描述土单元循环应力应变关系中的非线性和滞回性,依据蠕变关系描述土单元的循环累积性。基于拟动力黏弹塑性本构模型,提出了一种分析静荷载与循环荷载共同作用下软土中张紧式吸力锚基础变形过程的拟动力黏弹塑性有限元方法。该方法并不详细追踪土单元的循环应力应变响应,而是将循环次数视为时间,通过等效黏弹性分析确定吸力锚基础的循环变形;根据土单元静应力和循环累积应变势,采用初应变法确定吸力锚基础的累积变形。结合循环变形和累积变形,确定吸力锚基础变形随时间的变化关系,即位移时程曲线。最后,将有限元计算结果与1g条件下吸力锚模型试验结果进行比较,结果显示两者基本一致。     

软土中张紧式吸力锚的破坏模式研究

在运用极限平衡法求解吸力锚承载力时,发现当改变某些参数时吸力锚的极限承载力变化的同时其破坏模式也会发生变化.为了研究这些参数的变化对吸力锚的破坏模式的影响,我们进行了一系列的静承载力模型试验,主要从长径比、土锚间摩擦系数、加载角度3个方面进行研究.     

加载方向对张紧式吸力锚极限承载力的影响分析

利用真空预压法在模型试验土池内制备了软黏土层,选择不同加载方向,进行力控制下张紧式吸力锚极限承载力模型试验,分析了加载方向对其破坏模式以及极限承载力的影响。结果表明,对于最佳系泊点受倾斜荷载作用的吸力锚,当加载方向从 40 °变化至 20 °时,尽管锚的水平位移和承载力明显增加,但锚始终表现为竖向拔出的破坏模式,且锚底以下土层的反向承载力是影响其极限承载力的关键因素。按照模型试验条件,分别通过塑性极限上限分析与极限平衡分析预测锚的极限承载力并与试验结果进行比较,发现如果将锚底的反向承载力系数取为常数,预测结果不能反映加载方向的变化对极限承载力的影响。因此,为了客观预测锚的极限承载力,依据模型试验结果,提出了一种反映加载方向对锚底反向承载力影响的修正关系。     

列车荷载作用下钢轨动力可靠度分析的拟静力方法

利用模态分析法,建立了车辆-轨道垂向耦合动力计算模型。在模型中,车辆为附有二系弹簧的整车模型,钢轨被离散为双层弹性基础上的欧拉梁。采用Wilson-θ数值积分方法,得到了钢轨在列车荷载作用下的随机振动响应。基于结构动力可靠度理论的拟静力分析方法,得到了列车荷载作用下武汉轻轨系统轨道结构的可靠指标。根据计算结果,建议我国既有无缝线路轨道交通的可靠指标为3.70。     

中粗砂中吸力锚的负压沉贯模型试验研究

吸力锚是海洋工程中广泛采用的一种基础形式。其沉贯能力（即达到预定海床位置）是其承载力达到设计要求的重要保证。国内外针对吸力锚在细砂、粉土和黏土中的沉贯性进行了较多理论及模型试验研究,但对中粗砂研究相对较少。分别针对不同水位深度和不同抽吸速度条件,对吸力锚在中粗砂中的沉贯性进行了大量模型试验研究和分析,得到了负压与沉贯深度的关系。通过沉贯方案对比,得出了吸力锚负压沉贯的最佳试验条件。通过有机玻璃吸力锚对比沉贯试验,直观展示了沉贯过程中吸力锚中u0093水塞u0094和u0093土塞u0094的形成过程。吸力沉贯与压力贯入对比试验表明,负压导致的渗流显著降低了吸力锚的沉贯阻力,是中粗砂中得以沉贯的主要原因。基于试验成果,提出了模型试验条件下,吸力锚沉贯计算的理论公式。     

软土地基竖向土锚承载力

作者通过模型试验和现场试验对竖向土锚进行了定性、定量的观察,从而加深了对土锚受力机理的认识。在试验分析的基础上提出了土锚承载力与位移的理论公式,这些公式与现场实测结果较一致,这说明公式具有实用价值。     

密砂中圆形锚上拔承载力尺寸效应分析

锚板因其具有良好的承载特性而被广泛应用,然而不同埋置深度下的锚板承载特性存在差异。为研究锚板的抗拔承载特性,利用自主开发的可视化拉拔装置,考虑埋深和拉拔速率的影响进行锚板拉拔模型试验。通过粒子图像测速技术和测力计分别获取填料位移、剪应变云图与锚板拉拔荷载。试验结果表明：密砂中的锚板临界埋置比约为4。浅埋锚板拉拔过程可分为峰前增长、峰后软化、残余稳定3个阶段,峰前增长阶段土体处于局部剪切破坏状态,峰后软化和残余稳定阶段土体处于整体剪切破坏,位移与剪应变云图呈倒梯形分布。深埋锚板拉拔过程可分为峰前增长与峰后波动2个阶段,土体始终处于局部剪切破坏状态,位移云图呈气泡状分布,剪切面始终位于锚板上方3倍锚板宽度范围内。无量纲化荷载与无量纲化位移符合双曲线关系,给出了锚板承载力与位移关系式,并与其他研究结果做了对比。引入形状系数的修正Giampa公式能较好预测锚板承载力系数。

     

地下结构抗震计算中拟静力法的地震荷载施加方法研究

分析了地下结构横截面抗震设计中常用的拟静力计算方法的误差来源.从地震时一维土层反应应力入手,对拟静力法中有限元反应加速度法的地震荷载加载方法进行改进,提出了有限元反应应力法.对某给定地质条件下的浅埋箱型地铁车站结构,用有限元反应应力法﹑反应位移法﹑有限元反应加速度法和有限元动力反应分析进行了对比计算.结果表明:有限元反应应力法最接近有限元动力分析结果,是一个精度较高的实用性很强的拟静力计算方法.     

车辆荷载作用下公路软基沉降的拟静力计算方法研究

基于车辆动荷载的特点和我国车辆普遍超载的现状，将车辆动荷载等效简化为静荷载，并假定了简化后等效静荷载的3种分布形式：集中分布、矩形分布和带状分布。依据Boussinesq解答和Flamant解答推导出3种分布形式下的计算公式，再应用分层总和法计算车辆动荷载作用下公路软土地基的沉降量。以沪宁高速公路4个断面为例，应用拟静力法研究了3种荷载分布形式下车辆动荷载对高速公路软土地基沉降的影响，研究结果表明：由超重车辆引起的地基沉降量可以达到厘米量级，车辆荷载的影响深度大约在12m范围以内。     

裙式吸力基础水平承载数值分析

裙式吸力基础是传统吸力基础的改进形式,即在原有桶形结构基础上增加了“裙”结构。采用有限元方法,对饱和砂土地基中传统吸力基础和裙式吸力基础分别进行水平单调加载和循环加载承载性能研究,分析了基础、土体的变形,得到了荷载-位移关系曲线以及基础位移随荷载振幅、频率变化的关系曲线。数值分析结果表明,与传统吸力基础比较,裙式吸力基础在单调荷载作用下的水平承载力提高约28.6%,同时基础的侧移量显著减小,约为传统吸力基础位移的50%;在循环荷载作用下,两种基础的水平位移均随振幅及频率的增加而增大,但裙式吸力基础水平位移量减少约40%。因此,裙式吸力基础更适合作为以水平荷载为主的结构的基础,例如海上风电工程,更能满足上部结构正常工作状态需求。     

钢-混凝土深肋组合扁梁整体楼盖承载性能拟静力试验研究

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖利用组合作用很好地发挥了两种材料的力学特性,同时由于钢梁埋在混凝土楼板中,组合扁梁楼盖还具有降低层高和改善钢梁防火性能的优点。为了考察钢-混凝土组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和破坏机制,构造了一个双层1×2跨足尺(6m×12m)深肋组合扁梁楼盖,并对其在水平低周往复荷载作用下的受力情况进行试验研究。试验结果表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较高的承载能力和较好的延性,并形成了梁端、柱脚塑性铰破坏机制,同时根据试验结果给出试验构件的加载滞回曲线、骨架曲线以及试件的混凝土裂缝分布、结构变形、破坏模式等试验现象,最后给出组合扁梁梁柱节点的建议改进形式。研究内容能够为进一步深入分析组合扁梁楼盖水平承载性能提供直接有效的验证依据。     

地震作用下预应力锚索对岩石边坡稳定性影响的模拟方法及锚索优化研究

以西部某水电岩石高边坡为背景,采用杆单元和杆单元节点集中力的方法模拟边坡自由式预应力锚索,通过有限元模拟和拟静力法分析相结合的分析方法,由有限元软件计算在地震作用下的锚索内力分布、边坡位移,并通过自编后处理程序计算出最不利结构面组合下的边坡整体稳定性安全系数。在此基础上,研究预应力锚索的锚固角度、预应力大小、锚固深度、锚索排间距与结构面之间的空间关系对地震作用下边坡变形和整体稳定性的影响规律,并以此为依据提出预应力锚索优化设计方法。     

基于圆锥体与棱柱体组合破坏面的土层锚杆承载力分析

根据实际工程中土层锚杆的拉拔破坏以锚杆体周围的土体屈服或破坏为主的特点,以极限平衡理论为依据,考虑锚固土体在最不利条件下的稳定性,提出在土层和风化岩层中的单根锚杆破坏形式为锚杆周围土体产生圆锥形的剪切破坏面,并进一步假设单排锚杆的破坏形式为三棱柱和半圆锥组合破坏体模型,分别推导了其极限承载力计算公式.     

拉力型扩体锚杆抗拔模型试验研究

利用自制锚杆拉拔仪,针对锚杆扩体段直径(D)和长度(L)两个变化因素,对4组模犁扩体锚杆进行抗拔试验发现,Q-s循环张拉曲线分为线性增强、强化、衰退3个阶段,扩体段直径的大小对扩体锚杆极限承载力影响很大,而扩体段的长度长短对扩体锚杆极限承载力影响相对较小.试验结果表明,扩体锚杆存在尺寸效应,在工程实践中,对扩体段的直径...     

桶形基础抗拔力试验研究

简要介绍了桶形基础在抗拔承载力方面的研究现状 ,根据桶形基础应用地区的滩海地质情况制备模型试验地基基础。为了了解桶形基础在这一地区的抗拔承载力情况 ,对不同桶深的桶形基础进行抗拔承载力试验 ,分析桶形基础抗拔承载力的作用机理 ,同时 ,考虑了负压对抗拔承载力的影响 ,为桶形基础在这一地区的使用提供了一定的参考     

建筑锚栓抗剪承载力研究综述

介绍了国内外在建筑锚栓抗剪方面的研究成果,得出了锚栓受剪破坏模式主要为两种形式:钢材剪切破坏和混凝土破坏。分析了影响锚栓抗剪承载力的因素,并对锚栓抗剪承载力计算公式进行了对比分析,提出了合理的建议。