建筑物掏土纠倾法单孔与多孔塑性区特性研究及工程应用

在建筑物水平掏土纠倾工程中，掏土孔间距是影响纠倾工程安全与工期的重要因素。为了快速准确地确定纠倾工程中的水平掏土孔间距，研究了单个掏土孔和多个掏土孔情况下孔周边土体塑性区发展特性。利用土体塑性力学分析计算得到了单孔下的孔周土塑性区半径，而后通过有限元模拟得到孔周土体塑性区半径的数值解，将孔周塑性区半径解析解与数值解进行了对比。并通过有限元数值模型研究了多个掏土孔相互影响情况下的塑性区发展规律，以孔间土体塑性区贯通时的距离作为掏土孔间距。考虑土体参数随机特性的影响，研究不同上部荷载作用下掏土孔间距的取值变化规律，上部面荷载与地基承载力特征值比值用p表示，孔间距与掏土孔直径比值用n表示。研究发现：多孔塑性区半径（孔间塑性区贯通时）是单孔塑性区半径的1.3倍左右;标准化荷载p与孔间距比值n二者呈线性关系;通过不同土体参数及上部荷载的不同情况下的p-n曲线，给出了掏土孔间距建议值。同时，将研究结果与三个实际工程进行对比，发现p-n曲线法与实际结果更为接近。     

土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究

在结构的强震倒塌研究中, 结构底部土体的变形会影响上部结构的非线性性能和倒塌机制。该文以一10层钢筋混凝土框架结构为例, 利用纤维梁模型模拟梁、柱的非线性反应, 并根据ATC-40的土体弹簧模型分别考虑软弱土、中软土、中硬土的影响。分析表明, 考虑土结相互作用后, 结构顶点位移变大, 由此产生的结构侧移会加大结构的整体二阶效应, 同时结构的变形明显集中于首层, 对结构反应不利;从结构的破坏形态来看, 不考虑土结相互作用, 结构的破坏始于首层柱底, 而考虑土结相互作用后, 首层柱顶首先屈服破坏, 在上部结构塑性性能未充分发挥前, 结构底层发生倒塌破坏, 结构的抗倒塌能力降低。     

框架柱托换节点界面力学性能试验研究

梁柱新旧混凝土结合面是框架结构托换节点的薄弱部位。为了提高梁柱结合面承载能力,进行了配置不同界面钢筋的14组托换节点试件的静力加载试验研究。结果表明：托换节点的破坏由两种形式控制,托换节点界面滑移破坏或托换梁受剪破坏。当梁柱结合面不设置界面钢筋或界面钢筋配筋特征值（钢筋屈服强度设计值与其面积的乘积）小于2 MPa时,托换节点发生界面滑移破坏;当界面钢筋配筋特征值大于2 MPa时,托换节点的破坏形式由界面破坏转变为托换梁的受剪破坏。提出考虑界面钢筋的摩擦剪切公式,并确定了其中的参数。在托换节点设计时,可以根据托换梁的受剪承载力及界面承载力计算公式确定界面钢筋的配置量,确保托换节点的结合面不发生破坏,实现托换节点的优化设计。     

框架结构平移小剪跨比托换梁节点受力性能试验研究

剪跨比是影响框架结构托换节点受力性能的重要影响因素之一。为了进一步考察托换梁剪跨比较小情况下,托换节点的承载能力及破坏特点,进行剪跨比λ(0.43≤λ≤0.70)较小的8个托换节点试件的静力加载试验研究。结果表明:随着剪跨比减小,托换节点的开裂荷载及破坏荷载均有所提高;托换梁斜剪裂缝出现较早并且发展明显,中部竖向裂缝出现较晚,且不明显,托换节点发生剪切破坏,破坏突然,为脆性破坏;梁柱结合面进行凿毛处理,试验中未发生破坏,托换节点与托换柱整体协同受力;与JGJ/T 239—2011《建(构)筑物移位工程技术规程》中托换节点承载力的理论计算公式对比表明,理论公式能够满足实际工程安全要求。     

框筒结构中剪力滞后效应的研究

“剪力滞后”是钢筋混凝土框筒结构受力中的一个重要现象。为进一步促进框筒结构的合理应用,提升分析与设计水平,对剪力滞后效应进行了概念层面的深入研究,深度剖析了其核心特征和本质,进而给出了全新的诠释方式,并提出了两方面的应用,为相关实际工程的分析与设计提供参考借鉴,并提升专业课程的教学质量。     

土-结构动力相互作用振动台试验中模型地基影响因素分析

为了给出土-结构动力相互作用大型振动台试验中模型地基设计的一般原则,结合各国已有的典型试验中模型地基的动力响应实测结果,以加速度峰值放大系数及其傅里叶幅值谱为分析依据,从边界效应、模型地基高度、土体含水量及地震波输入次数4个方面对模型地基的振动性态进行了比较分析.结果表明:土箱刚性、土的自振特性、地基高度、土体含水量及地震波的输入次数是影响模型地基动力特性的主要因素,并提出了相应的控制原则.该结论可为同类试验中模型地基的设计和试验的顺利开展提供有益的参考.     

基于拉-压杆模型的框架结构平移托换梁受剪承载力研究

在16个框架结构平移托换节点试验研究基础上,根据托换梁的裂缝开展规律及破坏特点,并结合有限元分析结果,将托换梁的荷载等效为两点集中荷载,建立托换梁的拉-压杆模型。针对托换梁剪跨比较小的情况,在斜压杆的主压应力中考虑拉杆传来的应力分量。依据Kupfer-Gerstle的双向拉压应力关系考虑混凝土的软化效应,推导了托换梁的受剪承载力计算式,并与试验结果进行了对比。结果表明：不考虑拉杆分量的拉压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为38.9%,考虑拉杆应力分量的拉-压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为26.9%。     

建筑物掏土纠倾法孔周土压力和破坏特性试验研究

掏土孔孔周土受力与变形以及破坏模式是建筑物纠倾研究的关键问题,影响纠倾设计中掏土孔直径及掏土孔间距等参数的确定。为了研究建筑物掏土纠倾法掏土孔周土压力变化、掏土孔破坏模式以及地基的沉降情况,设计并制作了可用于模拟掏土纠倾的模型箱,对掏土孔直径为200 mm,孔间距分别为400、600、800 mm的纠倾模型进行试验,分析了由于掏土孔开挖引起的地基土沉降及倾斜率。研究结果表明:掏土孔的破坏呈现立式椭圆、卧式椭圆及近似圆形三种破坏模式;通过孔侧和孔上部压力的变化,发现孔周土压力发生转移,从孔上部土压力向孔侧边土体转移,孔顶土压力减小,孔侧土压力增加,形成土拱效应;随着孔间距增加,土体形成稳定拱脚,从而不利于纠倾工程回倾;通过试验结果,建议孔间距为2～3倍掏土孔直径。     

多点人工地震动合成及位移误差分析

在进行结构非一致地震激励下的响应分析时,往往需要采用人工合成的多点地震动。首先讲述了利用谱表现合成地震动的方法,并且在合成地震动的过程中对模型的视波速公式进行了修正,合成了人工地震动加速度时程。对于人工合成的地震动加速度时程,采用直接积分的方法获取其位移时程,由于长周期分量的影响,发生了严重的积分漂移现象。针对此种情况,先运用Butterworth双向滤波分别对合成加速度数据进行滤波和零位调整,保证积分后结果没有零点平移。从直接积分法和滤波后的对比分析结果可以看出,本文提出的方法可以很好地消除积分漂移现象,具有良好的精度和适用性。     

桩侧扰动降阻纠倾施工控制技术应用

带有桩基的高层建筑物纠倾加固,由于荷载大、敏感度高、措施复杂,更需要理论和实践研究.在对某32层桩筏基础倾斜建筑物进行鉴定分析的基础上,采用微型桩止沉及桩侧扰动纠倾的方案,通过桩侧扰动对其承载力影响进行分析,合理确定桩侧扰动范围(角度和深度),并在止倾加固中采用全过程跟踪监测、分析及动态调整控制措施,成功将建筑物的倾斜...