循环荷载下砂质混合土孔隙水压力特性研究

通过对各种细颗粒含量的土实施从小到大应变水平的动力循环荷载试验,采用累积损失能量的观点,分别考察了土的细颗粒成分含量、围压、加载频率、加载形式及荷载的不规则性对孔压的影响,提出了孔隙水压力和累积损失能量的归一化方法,建立了砂质混合土的孔隙水压力上升模型,并探讨了模型参数和土的细颗粒成分含量的关系。

循环荷载作用下泡沫混凝土强度特性研究

泡沫混凝土作为一种新型材料,因其轻质性而得到广泛的应用,通过循环荷载试验开展路用泡沫混凝土强度特性研究。根据相关规范及现场实际情况,循环荷载试验方案中采用上下限应力0.1~0.7 MPa,累计最大疲劳荷载120万次。测试获得了不同疲劳试验过程下,泡沫混凝土试样的残余强度。试验结果表明:泡沫混凝土疲劳测试中的残余强度随着疲劳次数的增加而降低,且在40万次荷载循环以内残余强度下降明显,在40~120万次中泡沫混凝土的强度衰减比较缓慢,当120万次疲劳试验下的试样残余强度下降了24%。基于HYMOSTRUC3D模型,采用微观力学计算方法建立了微观结构数值计算模型,模拟得到含微裂缝的轻质混凝土材料在循环荷载作用下泡沫混凝土力学性能,并与试验结果进行了拟合及预测。

循环交通荷载作用下饱和重塑黄土变形特性研究

为研究主应力轴旋转作用下饱和重塑黄土的变形规律,借助空心圆柱扭剪仪开展了排水状态下饱和重塑黄土的循环三轴试验和循环交通荷载试验,主要研究了主应力轴旋转对饱和重塑黄土的竖向塑性累积应变、径向塑性累积应变以及八面体塑性累积剪应变的影响。试验结果表明:(1)主应力轴旋转会使土体产生塑性累积变形;土样的竖向塑性累积变形和八面体塑性累积剪应变随循环次数增加呈对数型增长趋势,且循环竖向应力比和循环扭剪应力比与其呈正相关;径向塑性累积应变初期主要表现为拉应变形式,随荷载作用次数的增加,其值逐渐减小并向相反方向累积。(2)主应力轴旋转会加速相应的竖向塑性累积应变,在其他条件一定时,循环交通荷载作用下试样的变形量是循环三轴试验的数倍。(3)重塑黄土在交通荷载作用下竖向变形远远小于原状软黏土,作为路基填筑材料具有一定的优越性。(4)对现有的竖向塑性累积应变计算模型进行了修正,得到了饱和重塑黄土沉降变形的显式预测模型,并对该模型的有效性进行了分析验证。

循环荷载作用下基层再生材料的永久变形研究

废弃混凝土、废旧轮胎等废弃物经过破碎和筛分后,可以作为再生材料用于公路基层建设中。该文将轮胎橡胶细颗粒(FRP)和轮胎橡胶粗颗粒(CRP)分别添加到废弃混凝土(RCA)和碎石(CR)中,形成再生材料,利用循环荷载三轴试验,对再生材料的永久变形进行了研究,并通过安定理论对其在基层中的适用性进行了分析。研究结果表明:在循环荷载作用下,所有CR试样的永久变形行为都被归类为C区(增量破坏),直接在CR中掺入橡胶颗粒易导致材料抵抗永久变形的能力发生劣化;而RCA、RCA+0.5%FRP和RCA+0.5%CRP 3种材料进入B区(塑性蠕变),因此这3种再生材料更适用于修筑路面基层,而且橡胶颗粒在再生材料中的掺量不宜过大。

循环荷载作用对黄河三角洲地基土变形破坏的影响

为深入了解黄河三角洲沉积地层土体的工程性状，研究在循环荷载作用下黄河三角洲地区地基土的变形破坏机理及内在因素，通过现场循环荷载试验，对黄河三角洲地区地基土在不同循环荷载作用周期、不同循环荷载大小的作用下的变形特征和破坏特点进行研究。并通过循环荷载作用前后的静载试验对比，得出循环荷载作用对地基土强度的影响，即循环荷载作用后，土体产生循环液化现象，引起变形破坏，与天然状态的土体强度相比，其临塑荷载和极限荷载都明显减小，土体的临塑荷载降低39％，极限荷载降低25％。循环荷载作用加剧了土体的破坏，使地基承载力降低。

循环荷载下动应力累积效应影响因素及机理研究

为进一步探究循环荷载下路基土中动应力累积效应的影响特征及变化规律,以华南地区典型花岗岩残积土为研究对象,开展了多组室内循环荷载试验。分别研究了不同循环荷载量、加载频率、应力状态及卸荷量对土体中动应力累积效应的影响,并揭示了循环荷载下土体动应力累积效应的发生条件,同时对动应力累积机理进行了初步分析。结果表明:循环荷载量越大,土体中的动应力累积效应更加显著;加载频率越大,土体中残余应力释放越不彻底,其动应力累积效应也越明显;卸荷量越大,试样的峰值应力、残余应力与累积应变逐渐减小,所产生的动应力累积效应越不明显;相较于有侧限三轴应力状态,无侧限单轴应力状态下土体的动应力累积效应更加显著;由整体结果分析可知,土体中的动应力累积现象存在门槛效应,在极低应力水平时不会发生此效应,在较高应力水平下,随着循环次数的增加残余应力会逐渐累积增大,动应力累积效应也越明显,而当循环次数达到一定程度后残余应力最终会趋于一个稳定值;在循环荷载下,土体材料会被压密,刚度随之增大,有利于应力在土体中传递,外荷载能量耗散减小,从而使更多应力波传递至土体内部,与残余应力累积二者作用形成峰值应力累积增加的结果,为削弱土体内动应力累积效应的负面影响提供参考。

耗能段腹板高厚比对Y型偏心支撑钢框架滞回性能影响的试验研究

Y型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中抗震耗能的结构形式之一,为了研究Y型偏心支撑钢框架中耗能梁段腹板高厚比对结构滞回性能的影响,进行了2榀1/3缩尺Y型偏心支撑钢框架的低周反复荷载试验。本文主要介绍了试验过程,分析了Y型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:Y型偏心支撑钢框架延性好、耗能能力强,耗能梁段腹板高厚比的改变对Y型偏心支撑钢框架强度、刚度以及耗能能力具有较大的影响。耗能梁段腹板高厚比设计得合理,Y型偏心支撑钢框架侧向刚度较大,可以满足在小震或中震作用下的结构变形要求,在大震作用下提供良好的变形能力和耗散地震能量的功能。

混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能影响的试验研究

为了研究节点区混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,完成了4个不同构造形式的节点试件在低周循环荷载下的破坏试验,分析了节点构造与混凝土楼板配筋率等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。对节点破坏模式和滞回曲线的分析表明,保证焊接质量是避免节点脆性破坏的重要措施。采用长焊接孔的节点,使钢梁发生了局部屈曲破坏,既可减少局部应力集中,又可提高节点的延性,提高配筋率可以显著增强节点的抗弯承载力。另外,混凝土楼板的存在使节点在构造上存在不对称性,应该在节点设计中给予考虑。

铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究

介绍作者提出的铅橡胶复合阻尼器的构造与耗能原理。通过不同形状、不同大小铅心的 8个铅橡胶复合阻尼器的循环荷载试验 ,研究了频率、应变幅值、循环次数、铅芯直径、竖向压力等对铅橡胶复合阻尼器的影响规律。研究结果表明 ,铅橡胶复合阻尼器工作性能稳定 ,耗能性能和抗疲劳性能好。

考虑楼板影响的外环板式梁柱节点抗震性能:试验研究

该文对采用Q390钢材制作的4个T形节点构件进行了低周反复荷载试验,研究了钢梁和混凝土楼板的组合作用对采用高性能钢的外环板式梁柱节点的刚度、承载力以及耗能能力的影响。试验结果表明:由于楼板组合作用,钢梁上翼缘的稳定性得到显著提高;采用外环板式的梁柱节点连接方式,能够有效地将塑性铰外移,避免了在节点域附近的焊缝发生撕裂;但由于楼板组合作用的影响,此种节点形式也存在节点域附近外环板处发生断裂的可能性;该试验4个构件的滞回曲线都较为饱满,表现出较好的耗能能力和延性性能,在塑性点时,无楼板作用的试件的粘滞阻尼系数略高于有楼板作用的试件的粘滞阻尼系数;在层间位移角达到0.05 rad时,各试件的粘滞阻尼系数趋于一致。

加筋土筋材工程特性试验研究

通过对常用于加筋土工程的 4种典型筋材——土工格栅、土工带、土工网和土工布进行不同法向荷载作用下的拉拔试验、加—卸载多循环应力—应变关系试验、长期加载蠕变试验 ,得出了这 4种典型筋材的工程特性指标 ,对实际加筋土工程具有重要参考作用。

预制钢骨混凝土柱——钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明:不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。

竹集成材钉节点抗剪性能试验研究

为研究铁钉直径和夹角对节点的破坏模式及承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等性能的影响,对50个竹集成材(Laminated Bamboo Lumber,LBL)钉节点进行单调和低周反复荷载试验.结果表明:不同加载模式下的节点破坏模式存在明显区别.单调荷载作用下,节点的破坏模式主要表现为铁钉“双铰”模式和钉杆下部的纤维压碎破坏.而在低周反复荷载作用下大部分的铁钉发生了由于反复弯曲变形所致的疲劳断裂破坏,这种破坏现象却极少发生在振动台试验和实际的地震中.铁钉直径是影响钉节点受力性能的主要因素,节点的承载能力和刚度随铁钉直径的增加而显著提高,而夹角对节点的力学性能影响较小.LBL钉节点单调加载试件的承载力和刚度均比低周反复荷载加载试件高.加载初期试件的荷载-位移滞回曲线形状不饱满,具有明显的“捏缩”现象.试件的累积耗能随铁钉直径增大而增加,并随加载角度增大而减小.研究成果可为LBL钉节点的设计提供理论依据,并加速其在土木工程领域的应用.

动力荷载下软硬互层岩体力学特征

针对动力荷载下软硬互层岩体破坏问题,以汶川水磨沟滑坡层状岩体为研究对象,依据相似理论,制作软硬互层岩质试块,开展单轴压缩及变上下限等幅值循环荷载试验,研究其动力特性及破坏过程。结果表明:随岩层倾角的增大,其破坏模式为贯通层面的张拉破坏(0°~30°)、沿层面的剪切破坏(45°~75°)及沿层面的劈裂破坏(90°),而试样的强度及应变先增后减。对于相同倾角的试样,强度随加载频率及围压增大而增大。应变随加载频率增大而减小,随围压增大而增大。加载频率的增大会导致竖向拉张裂缝贯通、破裂程度降低。

砂质混合粘土的孔隙水压力和残余变形特性研究

以砂质混合粘土为例,通过实施不同初始固结比水平的动力循环荷载试验,考察了土的孔隙水压力和残余变形的发生过程。探讨了当将土的不等向固结分为初始剪应力和等向固结两种应力状态时,孔隙水压力和残余变形的预测方法。提出了归一化的孔隙水压力和累积损失能量及残余变形和有效应力比间的关系模型。

新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑性能

研制了一种新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑,设计6个新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑试件,对其进行轴向循环荷载试验,并对其中的4组试件采用ABAQUS有限元数值模拟分析。研究结果表明:新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,支撑的滞回曲线稳定、饱满,具有稳定的承载能力和良好的滞回耗能能力;新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑的恢复力模型可采用双线性模型来描述;新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑构造合理,耗能机理明确,采用钢筋混凝土约束核心钢管的设计思想是可行的。

钢筋混凝土旧桥板梁疲劳刚度退化机理研究

对某钢筋混凝土旧桥的3片板梁进行了随机变幅循环荷载试验,研究了板梁的裂缝、内部损伤及变形发展规律,并分析了疲劳刚度退化机理。结果表明,自然锈蚀钢筋混凝土板梁的疲劳性能变化规律基本符合疲劳损伤三阶段理论,疲劳寿命随板底主钢筋锈蚀率的增加而降低。在相同次数循环荷载作用下,板梁底部混凝土脱落面积越大,纯弯段混凝土内部裂缝发展越迅速,跨中挠度值越大,刚度退化程度也更为明显,但刚度退化的情况还受到初始裂缝、钢筋锈蚀率等因素的综合影响。

门式刚架柱滞回性能研究

根据门式刚架楔形H型钢柱失稳时局部和整体相关屈曲的特点,提出能考虑其相关屈曲特征和滞回性能的数值模拟方法.通过8根大宽厚比楔形钢柱的试验结果与数值模拟和理论数值解的比较表明,数值模拟方法是一种研究大宽厚比楔形构件滞回性能的有效方法.选取一组工程常用构件进行往复荷载作用下的数值模拟分析,比较腹板宽厚比的影响,认为此类构件具有一定的延性和耗能性能,证明《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中的相关规定偏于不安全.

黄河三角洲地基土透水与隔水夹层对微振液化的影响

由于土体不同透水边界对微振液化的影响不同,选用3种隔水层与透水层的组合情况,进行现场和原位循环荷载试验和室内土样振动试验,结合试验中所观察到的现象和循环荷载作用过程中土样密度、含水率、孔隙比的变化。研究在循环荷载作用下隔水层与透水层的存在以及振动力不同的施加方向对黄河口海床土液化过程的影响。

细粒含量对花岗岩风化土液化特性的影响

花岗岩风化土是我国沿海地区基础建设中常遇的土体,具有高孔隙比、低压缩性等特点,在动力作用下存在很强的突变风险。目前,细粒含量对花岗岩风化土的动液化破坏的影响规律尚不清楚。该文利用动三轴仪对花岗岩风化土进行循环荷载试验,探究细粒含量对孔压演化规律的影响,并基于试验提出孔压预测模型,增强工程实际应用性。研究表明,存在过渡临界含量使花岗岩风化土的土质特征由砂质土向黏性土转化,且随着细粒含量的增加,花岗岩风化土将从可液化土变为不可液化土,试验所用的土样液化临界含量在25%左右;指数模型可较好地反映莆田海上风电场花岗岩风化土的孔压变化规律,且参数a的发展趋势能够预测液化临界含量。