纤维加筋砂土抗液化试验与数值模拟

砂土液化是导致重大地震灾害的主要原因之一。本研究探讨了天然纤维加筋砂土在循环荷载作用下的抗液化性能。在不排水条件下,对具有不同纤维含量的加筋砂土试样进行了一系列循环三轴试验,研究了饱和砂土的液化特性以及循环剪应变幅值、纤维含量对饱和砂土抗液化性能的影响。此外,通过模拟已完成的循环三轴试验,建立了二维有限元数值模型,并对具有不同纤维含量的加筋砂土进行了参数标定。研究结果表明:(1)增加循环剪应变幅值将促进超孔压累积,使得滞回曲线斜率和平均有效应力减小速度加快;(2)纤维的存在能够减缓超孔压的累积,随着纤维含量增加,加筋砂土抗液化能力得到明显提高;(3)标定后的本构模型参数能可靠地用于模拟纤维加筋砂土的液化响应。研究结果为饱和砂土抗液化问题与纤维加筋砂土的数值模拟提供了有价值的参考。

基于OpenSees的砂土本构模型对比研究

饱和砂土液化是由地震引起的一种最常见的工程地质现象,也是造成重大地震灾害的主要原因之一。由于成因的复杂性和所造成灾害的严重性,饱和砂土液化一直是土动力学和岩土地震工程研究领域的重要课题。针对饱和砂土液化问题,基于开源地震工程数值计算平台OpenSees,对材料库中的4种砂土本构模型进行数值计算。采用二维u-p单元模拟土颗粒位移和孔隙水压力,分析和对比4种模型在循环动力荷载作用下的加速度、超孔隙水压力、位移、剪应力-剪应变和平均有效应力路径方面的响应结果。研究结果表明:(1)砂土对输入加速度表现出一定的放大效应,对于不同的模型,该放大效应存在一些差异;(2)Stress Density模型在循环动力荷载作用下易产生永久变形;(3)在循环动力荷载作用下,PDMY模型和CycLiqCPSP模型的强度逐渐降低,直到完全消失;(4)Stress Density模型和Manzari Dafalias模型在循环动力荷载下表现出明显的剪胀效应。研究成果对砂土液化的数值模拟问题具有重要的理论价值,可为饱和砂土的液化模拟和砂土本构模型的选取提供参考。

地震作用下起重机对高桩码头的动力响应影响

目前,针对高桩码头响应的研究大多数未考虑上部起重机结构,或将起重机结构简化为集中质量,针对起重机-码头结构相互作用缺乏精细化模拟。基于开源有限元数值计算平台OpenSees,建立起重机-码头三维有限元模型。结合起重机固有振动特性,对有/无起重机的高桩码头动力响应进行对比分析,研究了地震作用下起重机对码头结构响应的影响。研究结果表明:起重机模态分析显示起重机的动力行为主要表现为腿部与门架结构以及前后大梁的摆动;起重机的存在改变了下部码头结构的内力分布和内力最大值出现的位置,这将改变码头结构的破坏模式;起重机对桩剪力和弯矩最大值的影响与地震时刻相关。研究成果对起重机-码头结构相互作用体系地震反应与抗震技术研究具有重要理论意义与应用价值,可为类似体系数值模拟提供借鉴与参考。

土工布加筋砂土场地抗液化数值模拟

以往的试验研究表明土工布加筋可以有效缓解饱和砂土的振动液化。针对饱和砂土抗液化研究,过去的研究手段往往局限于室内动三轴试验,而缺乏对土工布加筋砂土场地的抗液化研究。首先结合土工布加筋砂土抗液化动三轴试验结果,对不同的土工布加筋砂土进行了参数标定。在此基础上,利用开源有限元数值模拟平台OpenSees,对不同土工布加筋工况下的饱和砂土场地开展抗液化数值模拟研究。结果表明,土工布加筋能够降低砂土场地的超孔压和位移,砂土场地的抗液化性能随着土工布层数的增加而提升。这种通过参数标定法来实现土工布加筋砂土数值建模的技术,可为类似加筋土层的数值模拟提供一些有价值的参考与借鉴。