应变累积对黏土动剪模量和阻尼比影响的试验研究

通过对比试验,研究了分级循环加载试验中的应变积累现象,分析其对土动剪模量和阻尼比的影响,并指出:由于剪切应变的积累,分级循环加载试验得出的滞回曲线随着加载级数的增加,而沿着剪应变轴逐渐发生平移,但其形状特性并未发生变化。讨论了分级加载试验数据处理的方法,试验结果表明:先前的较小幅值荷载作用下产生的累积应变对后继较大幅值荷载下测得的动剪模量和阻尼比影响较小。最后,分析了分级循环加载试验方法的意义。

基于提离模型的基础隔震结构支座拉应力研究

在隔震结构设计中橡胶支座的拉应力问题至关重要.为研究隔震支座在出现拉应力后的受力状态,提出了一种支座提离行为假定,将提离状态概括为一种受力平衡的减支座体系,实现提离状态的简便解法.类比偏压构件提出适于衡量倾覆效应大小的荷载等效偏心率概念,采用转换系数统一表达各荷载组合,从而得到较简明的表达式.推导了各受力阶段的等效偏心率、支座内力和应力、整体转角的解析式,提出支座临界平均面压要求,计算了有关的高宽比限值.结果表明,支座拉应力主要受水平地震作用、高宽比、支座性能及布置形式的影响;在8度(0.2g)、8度(0.3g)、9度(0.4g)地区,允许支座出现拉应力时等效偏心率限值分别为0.24、0.22、0.20,相应的高宽比限值分别为4.5、3.5、2.5.

橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量的试验研究

橡胶与土的混合物已经广泛用于边坡、挡土墙以及路基回填中,将其当作一种隔震材料用于基础隔震中去,从基础隔震的角度来研究橡胶颗粒-砂混合物的动力性能。利用循环单剪仪测出不同固结压力下不同配比的橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量,绘出动剪模量随动剪应变的变化曲线,并对其进行比较,研究表明:橡胶颗粒的存在可以有效地降低橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量,橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量随固结压力增大而增大。

饱和土中桩水平振动分析

基于Biot动力固结方程,将Novak薄层法应用于饱和土介质桩土相互作用研究中。首先引入势函数对方程解耦,采用算子分解及分离变量法结合桩土耦合条件求出桩土相互作用阻抗函数。与Novak薄层法得到的单相土层水平振动阻抗系数对比,阐明了两解之间的关系。通过参数分析,表明渗透系数及桩土模量比、桩长径比对单桩水平、摇摆及水平–摇摆耦合振动阻抗有一定影响。

振动台试验模型地基土的设计与试验研究

本文在动力相似关系的分析基础之上,设计了一种以锯末为主要成分,用于地基-基础-上部结构动力相互作用振动台试验的模型土。用循环单剪仪对原型土和设计的模型土分别进行了试验,得出了2者的动剪切模量比Gd/Gdm ax和阻尼比λ随动剪应变γd变化的关系曲线,对两种土的动力特性进行了相似对比。试验结果表明,设计的模型土与原型土的动力特性具有较好的相似性。采用等效线性本构模型,给出了原型土和模型土的动力特性参数。对采用本文所设计的模型土进行振动台试验的动力相似问题进行了初步讨论。

粉质粘土动剪切模量的试验对比研究

在100、200、300kPa三种固结压力下,分别进行了原状土样的循环单剪试验、扰动土样的动三轴试验。得到了最大动剪模量Gdmax和G/Gdmax-γ曲线,并进行了对比分析。结果表明:由循环单剪试验得到的原状土的最大动剪模量Gdmax比相同固结压力下的扰动土样的动三轴试验结果稍低,Gd/Gdmax-γ曲线也有一定差异,且随着固结压力的不同而变化。

大比例模型结构-桩-土动力相互作用试验研究与理论分析

介绍了一个土-桩-框架结构1/2比例模型动力相互作用野外试验研究,通过对模型进行地脉动测试得到了其基频,并分别在忽略重力、欠人工质量、人工质量三种工况下进行了模型的顶部牵引激励试验和顶部机械激励试验,且在时域和频域内分析了试验结果,得到了一些有益结果。此外,研究了考虑土体动力非线性特征的粘弹性人工边界,提出了考虑桩土动力相互作用中桩土分离、滑移以及基础提离效应的接触模型,并引入阻尼项表征桩土动力作用中的能量损耗。建立了试验模型结构的三维有限元分析模型,通过对模型试验的模拟计算验证了有限元模型的可靠性,进而进行了不同地震动输入下的地震反应分析,总结了一些规律性结果。

预应力碳纤维板加固系统的预应力损失试验

采用自主研制的一套预应力碳纤维板(CFRP Plate)张拉和锚固机械装置,在12 m长的工字形钢梁上对国产碳纤维板材进行了预应力张拉和锚固试验;检测国产碳纤维板的基本材料力学性能,研究并分析该加固系统的预应力损失情况;运用光纤光栅传感元件(FBG)对长期预应力下的国产碳纤维板徐变性能进行了近4 000 h的观测。试验结果表明碳纤维板在锚固端的滑移极小,该预应力碳纤维板加固系统具有良好的机械性能;长期预应力下国产碳纤维板徐变很小,徐变性能对加固长期效果的影响不大。

土-箱形基础-结构动力相互作用的模态试验分析

进行了野外大比例(1∶2)土 箱形基础 框架结构动力相互作用模型的试验研究.在假定环境激励是有限带宽白噪声的前提下,用NEXT法测试并分析了该7层框架结构模型脉动响应信号及其动力特性.借助在Matlab环境下编制的程序计算各点响应的功率谱,得到了模型前5阶自振频率.通过现场实测值与底部固结假定下结构三维有限元计算理论值的比较发现,考虑土 结构动力相互作用(SSI)时的自振频率比不考虑土 结构动力相互作用时结构第一阶自振频率最大降低8.5%.

土-结构动力相互作用结构自振周期的研究

土与结构动力相互作用(简称SSI)存在于大多数的建筑物,在普通结构设计中,并没有考虑SSI,这和缺少一种简单有效的计算方法有关。通过调整结构的自振周期,可以很好地考虑SSI,实际情况是,一般的计算方法都偏于保守,计算结果与实测结果的误差离散性比较大。土是非线性很强的材料,结构振动过大,土容易进入非线性状态,使得计算变得复杂。找出由于土的非线性导致结构自振周期的增大的规律,对于实际工程很有意义。本文通过对刚性基础与土槽中柔性地基上的钢框架模型进行激振,分别测得上部结构在不同刚度以及不同激振加速度时的结构自振周期。并根据实验结果,拟合结构自振周期与激振加速度、上部结构与地基相对刚度比的关系。通过拟合后的公式对两个文献中的试验模型的自振周期进行计算,结果显示,本文拟合的公式能很好的考虑土的非线性,有效地减少简化模型计算与实测的差别。

一种新型隔震层的构造及其振动台试验研究

介绍一种新型隔震层的构造和工作原理,通过对多种工况下的隔震层试件进行振动台试验,研究隔震层在不同隔震层高度和不同加速度幅值输入时的动力特性,研究隔震层在不同隔震层高度和不同加速度幅值输入时的隔震层相对位移及加速度的减震效果。试验结果表明,该隔震层减震效果明显。当隔震层高度增加或加速度输入幅值加大时,隔震层的减震系数提高。当输入加速度到达一定幅度时,相对位移增加幅度下降,说明该隔震层具有可靠的位移限制能力。

钢筋-沥青复合隔震层实际工程应用研究

农村地区的房屋多为'低矮宽胖'一至两层的砌体结构,且抗震能力普遍不足.基于对钢筋-沥青复合隔震层大量的理论与试验研究,特将该种隔震效果明显、造价低廉、施工方法简易的隔震层应用于一个实际的农村三层民居.结构完工后采用锤击法并配合941B型拾振器拾取该房屋一层楼面和地下室地面加速度波,通过分析计算得该隔震房屋的隔震系数.结果表明,该房屋的隔震层可以将地面水平运动加速度衰减40%左右,具有良好的隔震效果.同时经对比计算得知该隔震房屋的造价没有增加.因此可知,这种新型隔震层非常适用于广大农村地区.

一种钢筋-沥青复合隔震层的性能

针对广大农村民居低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,根据结构隔震理论,提出了一种廉价、施工简便的钢筋-沥青复合隔震层。并以刚体质量块代替刚度较大的砌体建筑物,进行了振动台的模拟试验。结果表明,在不同加速度幅值地震波输入下,由于隔震层吸收了大部分的地震能量,质量块顶部加速度衰减40%-60%,具有较好的减震效果;在加速度幅值为0.30g以下时,隔震层钢筋处于弹性工作状态,在振后能自动复位,并能较好的满足“小震不倒”要求。加速度衰减系数βα随台面输入加速度峰值的增大而整体上呈增大趋势,隔震层上梁和下梁之间的相对位移随台面加速度幅值的增大而增加。

复合隔震墩隔震性能的振动台试验研究

通过对农村民居特点的研究,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术—钢筋-沥青复合隔震墩。根据相关理论设计了相应的隔震墩试件。通过地震模拟振动台试验输入El Centro和Taft地震动与结构地震反应的对比,研究了钢筋-沥青复合隔震墩模型的振动特性。试验结果表明,隔震墩加速度折减系数在0.34～0.55之间,可有效吸收地震能量并适用于不同抗震设防烈度地区,对地面运动加速度峰值高达1.5g的罕遇地震情况也有明显的减震效果,是一种廉价的实用技术。

钢丝网复合砂浆加固混凝土受弯构件非线性分析

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究。试验包括16根用钢丝网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(钢丝网复合砂浆包裹了梁的受拉面及两个侧面)。试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。理论部分采用非线性的方法得到加固构件的荷载-挠度曲线,与试验结果比较,有较好的吻合。

上部结构与地基相对刚度比对土-结构体系基频影响试验研究

本文进行了室内刚性地基上和土槽中1:4钢框架模型的顶部牵引释放试验。对采集的信号进行频谱分析,得到不同刚度时刚性地基上钢框架模型的基频和土槽中土-结构体系的基频。比较钢框架在土槽中的基频和在刚性地基上的基频,发现土-结构动力相互作用(SSI)使土-结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%,且基频折减率与上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。根据试验结果得出钢框架模型基频折减率随上部结构与地基相对刚度比变化拟合公式。本文试验结果还表明即使在Ⅱ类场地上的结构,当上部结构与地基刚度比较大时有必要考虑土-结构动力相互作用。

无机植筋在砌体中应用的试验

对砌体无机植筋的抗拔和抗剪性能进行了试验研究,探讨了不同植筋深度和砂浆强度等级对砌体植筋的抗拔承载力的影响及破坏机理,以及植筋对砌体与砂浆粘结面抗剪性能的影响。试验得到了砌体无机植筋的最小植筋深度和施工要求;结果表明无机植筋能显著提高砌体与砂浆粘结面强度。

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载—挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明:预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。

农村民居隔震技术

2008年5月12日在我国四川汶川地区发生了里氏8.0级特大地震,给人民群众的生命财产造成了极大的损失。湖南大学为了支援灾区震后重建,进行农村民居隔震技术的试验研究工作,在此基础上提出了经济、实用、简单、可靠的隔震实用技术。

基于阻尼的地震循环荷载作用下黏土非线性模型

提出一种基于阻尼比的黏土动应力应变模型,通过在滞回曲线中显示地引入代表阻尼比大小的形状系数,使得理论滞回曲线真实地反应土体的滞回阻尼性能。首先推导在等幅对称荷载下滞回曲线的理论方程。然后,为将该模型应用于随机地震荷载的情况,对扩展的曼辛不规则加卸载准则进行了改造,提出当沿小圈加载时,滞回曲线奔向曾经到达过的最大加卸载点。最后,介绍对一种粉质黏土进行的等幅循环荷载和不规则荷载作用下的循环单剪试验。试验结果表明,模型能够较好地模拟土在地震循环荷载作用下的滞回特性。