离心模型试验模拟平板载荷试验研究

利用承载力离心模型试验研究平板载荷试验中的承压板尺寸对承载力取值的影响。试验结果表明:基础直径为80 cm和56 cm时的极限承载力相差达27%～40%;在疏松地基(相对密度为34%)情况下,可忽略基础尺寸效应对试验结果的影响。但是在密实地基(相对密度为78%)情况下,《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)规定的承压板尺寸范围内(56～80 cm)仍然存在基础尺寸效应,即使是80 cm的承压板,其承载力系数达到可忽略尺寸效应时对应的承载力系数的1.2倍。基于离心模型试验结果,提出基础尺寸效应修正式和承压板尺寸换算式,对平板载荷试验结果进行修正。

基础埋深对承载力离心模型试验中粒径效应的影响

利用modelling of models的方法研究基础埋深对圆形浅基础承载力离心模型试验中的粒径效应的影响规律。使用的地基材料为经过粒度调整的河砂,其平均粒径为0.6 mm,模型基础直径为5～40 mm,模型基础直径与地基材料平均粒径的比值在8.3～66.7之间,模型基础埋深与直径的比值为0,0.5和1.0;模拟原型直径为200～1500 mm。利用粒径效应评价指标对试验中的粒径效应进行定量讨论,结果表明,随着基础埋深的增大,粒径效应的范围及对试验结果的影响程度减小。同时,给出粒径效应范围图,用于选择合理的模型基础尺寸或地基材料尺寸。

砂土地基承载力离心模型试验中的粒径效应研究

通过对原型的模拟结果进行总结,得出对于承载力试验只要离心试验中的模型基础宽度与重力场试验中的不同,离心模型试验结果总大于重力场试验结果,即离心试验中总是存在粒径效应问题。随着模型基础宽度与地基材料平均粒径比值的增大,离心试验结果逐渐接近重力场试验结果;当比值足够大时,离心试验结果趋于稳定且与重力场试验结果之差可忽略不计。因此,可以利用模型的模拟的方法,讨论离心模型试验中的粒径效应问题。在一系列砂土地基上条形基础地基承载力的离心模型试验中,使模型基础宽度与地基材料平均粒径的比值在较大范围内变化,即最大比值为最小比值的5倍,且其变化范围的上限达291。基于试验结果导入评价粒径效应对试验结果影响程度的指标,定量地讨论了离心模型试验中的粒径效应问题。本试验结果表明,当模型基础宽度与地基材料平均粒径的比大于233时,粒径效应对试验结果的影响小于1%,基本可忽略不计。

建筑机械开挖沟槽的稳定性研究

在建筑机械开挖市政管线的沟槽过程中,由于槽壁坍塌、挖掘机倾倒,造成人员伤亡和经济损失的工程事故日益增多。基于模拟挖掘机开挖沟槽的离心模型试验结果,建立沟槽槽壁许可破坏模式及速度场,利用极限分析上限法求解开挖深度上限解。根据槽壁破坏特点对开挖深度上限解表达式进行简化,并利用离心模型试验结果对开挖深度简化式进行了验证。利用沟槽坍塌时滑动土体的宽度表达式得到的挖掘机荷载影响区划分图,直观地给出挖掘机荷载的影响区和非影响区。当挖掘机荷载作用在非影响区时,挖掘机荷载对开挖深度不产生影响,利用开挖深度简化式计算的开挖深度等于无挖掘机荷载时的开挖深度;当挖掘机荷载作用在影响区时,挖掘机荷载对开挖深度产生影响,可利用开挖深度简化式计算开挖深度与无挖掘机荷载时的开挖深度之比。

离心模型试验中离心加速度取值误差探讨

离心力场具有离心力随旋转半径分布不均匀的特点,如果令模型高2/3处的应力与原型一致时,模型中的应力与原型中的应力误差达到最小。试验在模型地基中的影响深度是有限的,应在此范围(最大影响深度)内考虑模型中应力与原型中应力的误差问题。因此,使模型中应力与原型中应力的误差达到最小的条件,应该是令最大影响深度2/3处而不应是模型高2/3处的应力与原型一致。模型高度考虑了边界效应,其值应大于最大影响深度。主要讨论了最大影响深度与模型高度的不同对离心加速度、相似比及模型中应力影响的程度,并且提出对试验前根据模型高度初步确定的相似比进行修正的方法。

建筑机械偏心荷载对开挖过程中沟槽稳定性的影响研究

通过在离心场中模拟沟槽开挖过程的模型试验,讨论挖掘机等建筑机械在开挖市政管线的沟槽过程中产生的偏心荷载对沟槽稳定性的影响。试验结果表明,沟槽的破坏形态与挖掘机中心荷载作用情况下相同。据此,可利用在中心荷载作用下求得的开挖深度极限分析上限解简化式,计算建筑机械偏心荷载作用下的沟槽开挖深度,并且所得计算结果与试验结果基本吻合。结果表明:偏心距对开挖深度的影响程度因挖掘机接触压力不同而不同。挖掘机接触压力越大,偏心距对开挖深度的影响也越大。