竖向与水平复合荷载作用下后注浆灌注桩承载性能试验研究

基于自主发明的基桩双向复合试验加载装置,通过足尺现场试验,研究了竖向与水平复合荷载作用下后注浆灌注桩的承载性能。结果表明:后注浆灌注桩在桩顶施加竖向荷载时,水平临界荷载H cr和水平极限荷载H u都有一定的提高,且最大水平承载力优于同条件下未注浆灌注桩;水平荷载施加到破坏荷载值时,基桩的沉降增量与桩顶竖向荷载大小有直接关系,当竖向承载接近极限荷载时,复式后注浆灌注桩及未注浆灌注桩沉降量均增加较大,但未注浆灌注桩反应更加敏感,竖向位移变化量较复式注浆桩更大。

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究

基于由完备的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲总势能方程推导的平衡微分方程,采用Galerkin法推导了考虑横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式,建立了等效弯矩系数的计算理论。依据等效弯矩系数的计算理论确定了7种常见工况的等效弯矩系数理论计算式并给出了6种特殊工况的C_b实用计算式,从C_b计算式的计算精度、适用范围和形式三个方面对国内外文献的C_b计算式进行对比,验证了等效弯矩系数理论的正确性并提出了C_b计算式的选用准则,最后通过2个数值算例验证了复合荷载作用下钢梁临界弯矩M_(cr)计算式的正确性和C_b计算式选用准则的合理性。结果表明:考虑了横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式形式简单、物理意义明确且便于计算;C_b实用计算式的适用范围广且精度高;等效弯矩系数的选用准则合理、有效。

复合荷载作用下重力锚的抗滑稳定计算

针对海上复合荷载作用下的重力锚,通过室内模型试验探讨了其抗滑稳定机理,并根据其滑动机理,采用条分法对其抗滑稳定进行了分析。提出了作为船舶等浮体结构的临时锚固基础——重力锚的设计计算方法。试验和分析结果表明:重力锚滑动破坏受位移的控制,作为船舶的临时锚固基础,采用现有的设计计算方法得到的结果偏于安全,并且,能够较为准确地反映重力锚的滑动破坏机理,通过改进方法计算得到的重力锚的抗滑力较传统计算方法提高了17%,与模型试验的结果更加接近。

复合荷载作用下完全叠接管节点热点应力的实验研究

通过实验研究了完全叠接管节点试件在复合荷载作用下的热点应力。首先研究了完全叠接管节点试件在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩分别作用下的应变集中因子,结果表明在轴力和平面外弯矩作用下,该管节点试件的最大应变集中因子产生在靠近L支管的T支管的鞍部,而在平面内弯矩作用下,该管节点试件的最大应变集中因子则产生在L支管的冠跟部。随后,研究了完全叠接管节点试件在复合荷载作用下的热点应力,结果表明在复合荷载作用下最大热点应力可能出现在介于鞍部和冠部之间的任一位置。通过Gulati等和API所提出的复合荷载作用下的叠加方程与实验结果比较,发现Gulati等所提出的方程与实验结果吻合得很好,而API所提出的方程则偏于保守。

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d~2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。

周边简支组合折板结构在复合荷载和热荷载作用下的非线性分析

本文借助阶跃函数，符号函数和斜坐标系，建立了组合折板的壳面方程，然后应用扁壳非线性理论和Ｎａｖｉｅｒ法，导出了组合折板非线性分析的计算公式。

坡顶面复合荷载刚性短桩工程设计要素分析

位于斜坡顶面的复合受荷桩,除受水平及竖向荷载共同作用产生的交叉影响外,还需考虑边坡效应,其承载力特性存在多种影响因素相互交叉作用,复杂程度远高于水平地面受荷桩。本文采用三维有限元软件对坡顶复合受荷桩进行多方面的数值模拟分析,研究发现同级荷载下随复合荷载加载角度增加其极限承载力呈先减小后增大的规律;竖向荷载对桩身水平位移的影响大于其对内力的影响;桩周均布土压力增大将使得桩身位移及内力随之增大;随临坡距增加边坡的影响作用将减小。

复合荷载作用下TX型方管节点静力性能试验研究

对两个TX型方钢管相贯节点进行了轴力、弯矩共同作用下的静力试验研究.通过对试验现象的分析,研究了节点的破坏特征、应力分布规律、抗弯刚度以及极限承载力等静力性能.试验结果表明:当主管受压时,节点的抗弯刚度相比主管受拉的情况会有所降低.圆角处的焊缝往往较早出现裂缝,使得节点强度难以充分利用.在设计中,如果要将节点视为刚性,需要采取一定的加劲措施,并在施工和加工过程中确保焊缝质量.

复合荷载作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀界面机理分析

混凝土抗硫酸盐侵蚀在混凝土耐久性研究中一直是研究的重点,而混凝土在复合荷载作用下受硫酸盐物理侵蚀的研究还是不多见。本文从实验环节出发,通过不同龄期下混凝土的力学性质及微观形态描述,阐释在硫酸盐环境下受复合荷载的混凝土试件受物-化侵蚀的劣化机理,为混凝土抗侵措施做好相应措施。

复合荷载下简支梁的弹性弯扭屈曲

复合荷载作用下单向受弯简支梁的弹性临界弯矩对简支梁的稳定设计非常重要。文章基于总势能公式,围绕复合荷载作用下简支梁的弹性弯扭屈曲进行了研究,针对简支梁在复合荷载作用下的弹性临界弯矩计算公式适用范围有限的情况,通过采用瑞利—里兹法主要推导了单个集中荷载、满跨均布荷载和端弯矩单独作用以及组合作用下简支梁的弹性临界弯矩和对应参数的计算方法,并与现有的计算方法进行了对比分析。结果表明:推导的弹性临界弯矩计算公式在形式上与传统公式完全一致,但参数C1、C2、C3不再是简单荷载下的具体数值,而是通用计算公式,不仅可适用于简单荷载,也可适用于复合荷载;一系列的算例表明,文中所给公式的计算结果与传统计算方法所得结果最大偏差为5.5%,精度较高且适用范围广。

复合荷载作用下静钻根植桩承载特性试验研究

竖向荷载和水平荷载的相互作用对桩的承载力的影响较为复杂,在桩基础设计中通常不考虑二者的共同作用,分别确定桩的竖向和水平承载力,不能完全反映桩的真实受力状况。通过现场试验,对预先施加竖向荷载的静钻根植桩再施加往复循环水平荷载,并结合单向多循环水平静载试验及竖向抗压静载试验,研究复合荷载作用下该桩的水平承载特性,结果表明预先施加的竖向荷载有利于提高静钻根植桩的水平承载力,当竖向荷载接近最佳竖向荷载时水平承载力的提升效果明显。

复合荷载作用下双轴对称工字形悬臂梁的弯扭屈曲分析

基于能量变分法,推导了均布荷载和端部作用集中荷载下的双轴对称工字形截面悬臂钢梁的弯扭屈曲总势能方程,其中截面弯扭屈曲变形的位移和转角分别选用一项和无穷项傅里叶级数来表达模态试函数。根据最小势能原理无量纲化后,获得复合荷载作用下悬臂钢梁无量纲的临界荷载的解析解;通过无穷级数形式解答的无量纲临界弯矩的解析解进行收敛性分析,可得到精确解。应用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟,对理论解进行数值对比。结果表明,复合荷载作用下悬臂钢梁的临界弯矩计算公式精度较高。

复合荷载作用下简支钢梁弹性弯扭屈曲研究

为建立复合荷载作用下简支钢梁弹性弯扭屈曲的设计理论,提出不同类型、不同作用点的横向荷载和不等端弯矩共同作用下的弯扭屈曲总势能方程。采用Rayleigh-Ritz法推导复合荷载作用下临界弯矩Mcr的通用计算式及系数(参数)C'1、C'2a、C'3的计算式,并得到复合荷载作用的C'1、C'2a、C'3与单一荷载作用的系数C1、C2、C3的关系。采用RayleighRitz法推导临界荷载的通用计算式,并通过数值算例验证其正确性,最后分析钢梁自重对弯扭屈曲临界荷载的影响。研究表明:复合荷载作用下的临界弯矩Mcr通用计算式可完全采用单一荷载作用下的Mcr通用计算式表示;钢梁自重对其弯扭屈曲临界荷载的影响较小,计算中可忽略不计。

支盘群桩在复合荷载作用下的承载特性研究

针对输电线路铁塔基础同时承受竖向、水平荷载的特点,依托实际工程开展了1 000kV特高压铁塔2×2挤扩支盘群桩真型试验,得到其在下压-水平荷载工况下的荷载-位移关系、桩端及承台土压力变化规律;并通过ABAQUS有限元软件,分析了不同桩间距、水平与下压荷载的比值对支盘群桩承载性能的影响.结果表明:在达极限承载状态时,支盘端阻力与桩侧摩阻力共占极限承载力的79.86%,承台占19.6%,桩端阻力占0.84%.因水平荷载对群桩的二阶弯矩效应,使得前排基桩的桩端阻力、桩身轴力均大于后排桩;但对于等径群桩,这种现象并不明显,所以基于前排桩在承受单向下压荷载与复合荷载时的桩身轴力,提出考虑水平荷载作用下的抗压承载力调整系数计算公式.

复合荷载作用钢梁弯扭屈曲的等效弯矩系数

为提高等效弯矩系数实用算式的计算精度和拓展等效弯矩系数实用算式的应用范围,总结了复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究现状和特点,在临界弯矩理论背景下,等效弯矩系数取值是影响临界弯矩计算精度的主要因素。基于钢梁弯扭屈曲等效弯矩系数的计算理论,通过选取合理的单一荷载作用下临界弯矩中系数C1的数值或表达式,提出了4种常见工况的等效弯矩系数C_b的实用算式及其使用范围。在端弯矩比例为-1≤ψ≤1的范围内,对比了文中C_b实用算式与现有文献中的"4M"C_b算式,验证了文中C_b实用算式的正确性并提出了C_b算式的选用准则。通过数值算例验证了C_b算式选用准则的正确性。研究表明,当-1≤ψ≤1时C_b算式在其适用范围内都具有较高的精度,基于C_b算式及其选用准则可得到精确的临界弯矩。

压弯扭复合荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱的承载力及弯扭相关关系研究

以4个钢管约束钢筋混凝土柱(STRC)在弯扭和压弯扭复合荷载作用下的试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了钢管约束钢筋混凝土柱的有限元模型,分别模拟试件在弯扭以及压弯扭复合荷载作用下的破坏模式和承载能力,与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。通过有限元模型参数化分析,研究钢管强度、钢管厚度、截面尺寸、混凝土强度、纵筋直径与屈服强度、箍筋直径与屈服强度以及轴力等因素对复合荷载作用下承载力的影响。研究结果表明,钢管厚度、截面尺寸、纵筋的直径与屈服强度以及轴压力是影响复合荷载作用下承载力的主要因素。当圆形截面STRC柱的轴压力达到0.3N_u(N_u为柱轴压承载力)或方形截面STRC柱的轴压力达到0.5N_u时,柱的承载力达到最大。在不同因素的影响下,相同荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱的受弯承载力和受扭承载力之间的相关关系基本一致。

复合荷载下海上钢管桩基础p-y曲线法研究

对于海上钢管桩基础的水平承载特性通常采用p-y曲线法进行分析,由于海洋环境复杂性,海上桩基往往同时承受侧向,竖向和力矩荷载,桩体处于复合受力状态。由单一水平向加载试验获得的p-y曲线法对于基础在复合荷载作用下承载特性分析的有效性尚未有定论。通过三维数值模拟,在得到离心模型试验验证的基础上,探讨了H-V和H-M复合加载下数值模拟与p-y曲线法对于桩体位移和弯矩计算的差异,计算结果可为桩基设计提供依据。

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲的临界弯矩:(Ⅱ)系数计算及数值算例

基于平面外4种边界约束条件简支钢梁在满跨均布荷载、跨中对称集中荷载和端弯矩作用下,以及平面外4种边界约束条件固支钢梁在满跨均布荷载、跨中对称集中荷载作用下的Mcr三系数(C1,i、C2,i、C3,i)计算式,计算了典型单一荷载工况的Mcr三系数数值,给出了横向荷载与端弯矩共同作用简支钢梁以及横向荷载两两共同作用固支钢梁的复合弯矩系数Cb计算式,通过数值算例验证了本文Mcr三系数和复合弯矩系数计算式的精度。最后对比了本文的Mcr三系数数值与EN 1999-1-1:2007和ENV 1993-1-1:1992中单一荷载的Mcr三系数数值,校验了"4M"等效弯矩系数计算式对简支钢梁、固支钢梁的适用性。结果表明:对于除平面外边界约束条件为R-R(平面外两端简支且约束转动)外的单轴或双轴对称截面简支钢梁以及双轴对称截面固支钢梁,单一荷载的Mcr三系数的数值或计算式以及复合弯矩系数计算式均具有较高精度;EN 1999-1-1:2007和ENV 1993-1-1:1992中部分工况的C2,i和C3,i不精确;现有"4M"等效弯矩系数计算式仅能用于计算平面内外简支钢梁的Cb或C1,i。

复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应

叠合式公轨合建隧道不同于其他公轨合建隧道,汽车-列车荷载作用下其动力响应也有所不同。为研究复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应,用激振力法、元胞自动机、汽车动力模型模拟列车荷载、车流和汽车荷载,用有限元软件Plaxis3D分析了不同荷载及有无垫层工况下隧道的动力响应。结果表明:公路隧道、铁路隧道分别主要对汽车荷载、列车荷载产生加速度响应,铁路隧道的加速度响应要明显大于公路隧道,约为后者的20倍;隧道不同位置处,对两种交通荷载的应力响应情况不同,铁路隧道应力响应主要受列车荷载控制,但当公路隧道中有大型车辆通过时,会对铁路隧道应力响应产生较大影响,甚至起到主导作用;公路、铁路隧道之间设置垫层会增大公路隧道的动力响应,但同时会减小公路隧道下方土层的刚度差异进而减小其应力值,综合作用下,设置垫层后公路隧道的应力状态会有所改善。