新旧混凝土结合面剪切强度参数分析和计算研究

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题.基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明:在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍.对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τ_(exp)存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τ_(exp)与夹紧力ρfy有较好的相关性.基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正:分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.

蜂窝夹层板面内剪切强度预测

蜂窝夹层板面内剪切强度是蜂窝夹层板结构设计中的重要参数之一。为了快速预测蜂窝夹层板面内剪切强度,基于拉丁超立方法抽样进行试验设计,构建了与仿真结果一致性良好的代理模型;利用代理模型基于Sobol法求解得到了影响蜂窝夹层板面内剪切强度各设计变量的灵敏度,确定了对蜂窝夹层板面内剪切强度有显著影响的参数;构建了蜂窝夹层板面内剪切强度预测公式,并对预测公式进行了验证。结果表明,蜂窝夹层板面内剪切强度预测值和实际值的相对误差最大不超过7%,平均相对误差不超过2%,满足工程应用精度要求。

采用FRP、钢管、混凝土的组合柱轴压承载力统一计算公式

随着FRP与传统材料的组合应用,国内外学者提出了适用不同工程背景的FRP、钢管、混凝土新型组合柱形式。考虑到其约束效果可以采用统一的侧向约束系数来评价,针对大多数基于FRP、钢管、混凝土的组合柱提出较为简便的统一计算公式。为建立适用范围广的组合柱轴压承载力统一计算公式,回顾了已有的FRP、钢管、混凝土组合柱形式,并按其约束形式分为四类截面。根据双剪统一强度理论,引入钢管屈服强度折减系数、方钢管的不均匀约束系数来考虑极限状态时钢管轴向应力低于其屈服强度的特点,分别推导出四类截面的组合柱轴压承载力计算公式。该公式考虑了组合柱的套箍指标、钢管屈服强度折减系数和组合柱截面尺寸影响,形式简单,适用范围广。通过与试验数据对比,提出的统一计算公式的理论计算值与试验值较为吻合。

考虑履刺形状的履带板土壤推力研究

考虑土壤水的质量分数和剪切速率推导履带板土壤推力.将履带板土壤推力分为作用于履带板底部的力、履刺底部的力、垂直于履刺剪切面上的力和作用于履带板两端的力,并分别进行了推导.创新性地考虑了履刺拔模角度和八字角度对履带板土壤推力的影响,最终得到新的履带板土壤推力公式.进行了实际履带板牵引试验,将试验结果与Bekker推力公式和Reece推力公式进行了对比,对新推力公式进行了验证.

煤矸石的强度特征试验研究

通过中型三轴试验及现场大型直剪试验对煤矸石的强度特性进行了系统研究,得到了煤矸石强度包线的形式和参数以及煤矸石抗剪强度随粗颗粒(粒径D>5.0mm)含量的变化规律,并对试验中最大主应力差及颗粒破碎量进行多元统计分析,得到围压、孔隙比及粗料含量的变化规律。

非饱和土抗剪强度公式分类及总结

将众多非饱和土抗剪强度公式分为结合土-水特征曲线、数学拟合、分段函数、总应力指标及其他形式5类,分析了当前非饱和土抗剪强度公式的特点及研究不足。结果表明:有效应力抗剪强度公式和双应力状态变量抗剪强度公式的力学本质不同,吸附强度表达式的不同导致了抗剪强度公式的多样性,急需加强非饱和土真三轴试验研究,建立符合工程实际受力状况的非饱和土强度理论,完善非饱和土的理论基础,并加快非饱和土强度理论的工程实践与应用进程。

钢管混凝土柱受剪承载力试验

为建立钢管混凝土柱的受剪承载力计算式,完成了35根试件的静力加载试验。试件参数包括钢管壁厚、混凝土强度、剪跨比和轴压比。结果表明,剪跨比λ≤0.5施加轴压力的试件为剪切破坏,1.0≥λ>0.5施加轴压力的试件为剪弯破坏,λ≥0.5未施加轴压力的试件为弯曲破坏;试件有较大的变形能力;钢管混凝土柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比有关。建立了由钢管、混凝土和轴压力三部分贡献组成的钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,计算值与试验值符合较好,且偏于安全。

循环荷载作用下节理凸起体概化破坏模型及剪切强度计算分析

认知循环剪切荷载作用下节理剪切强度的劣化机制并提出相应的分析模型,是准确评价地震荷载作用下岩体工程安全的重要基础之一。基于不同起伏角度、强度等级的人工节理试样在多种法向应力下的循环剪切试验结果,分析循环剪切的试验曲线特点及表面凸起体的破坏过程和残余凸起体的形态特征,提出表征节理表面凸起体形态变化过程的概化破坏模型。利用提出的破坏模型,分别确定剪胀角与剪胀率、凸起体剪断率以及表面基本摩擦角之间的表达关系;并引入到Ladanyi-Archambault剪切强度公式中,建立以剪胀角经验公式和Ladanyi-Archambault剪切强度公式为基础的节理循环剪切强度公式。最后将部分试样的剪切强度计算值与试验值进行对比,结果表明计算值与试验值总体上吻合较好,高起伏角度节理试样存在一定偏差。

厚桩承台承载力的试验研究

为探讨厚桩承台的合理设计计算方法，本文完成了７５个厚桩承台试件的模型试验，包括两桩台、三桩台、四桩台及六桩台试件。所有三、四、六桩厚承台试件破坏属于冲剪破坏，两桩台试件中，部分发生剪切破坏，部分发生弯曲破坏。基于对试验结果的分析，揭示了厚桩承台的破坏模式和传力机理，指出了厚极承台的受力特性不同于一般桩台，它的极限承载力常由其受冲剪承载力所控制，且传力模式是一空间桁架体系。本文提出了二、三、四及六桩厚承台的受冲剪承载力和配筋的回归公式及设计公式，利用本文建议的受冲剪承载力计算公式得到的承台厚度比按常规设计方法得到的减少了３０％－４０％。

结构性黄土的双曲线强度公式及其破坏应力修正

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果,建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式,进一步研究了相应的破坏应力的修正算法,并将应力比结构性参数引入到结构性黄土的双曲线强度公式中。研究结果表明,建立的结构性黄土双曲线强度可以克服在Mohr-Coulomb强度理论中夸大了的土体抗拉强度缺陷,可为结构性黄土地区的工程灾害评价提供更加切合实际的强度理论。

矿渣混凝土实心砖砌体抗剪强度计算指标的试验研究

目的研究矿渣混凝土实心砖砌体沿通缝截面的抗剪强度计算指标．方法参照〈砌体基本土学性能试验方法〉（GBJ129）的要求，采用9块砖组成的双剪试件，对48个矿渣混凝土实心砖砌体试件进行了沿通缝截面的抗剪试验．结果矿渣混凝土实心砖砌体抗剪强度的计算指标超过烧结普通砖砌体抗剪强度的30％～50％，将试验结果进行回归分析，给出了矿渣混凝土实心砖砌体抗剪强度平均值的计算公式．结论矿渣混凝土实心砖砌体抗剪性能良好，其砌体抗剪强度计算指标可按〈砌体结构设计规范〉（GB50003）中烧结普通砖砌体抗剪强度计算指标取值．

岩土面上抗剪强度与破坏面位置

通过理论推导出在平面应变条件下岩土任意面上的抗剪强度通式和破坏时中主应力与大小主应力的关系,给出了破坏面位置与强度准则的一般关系。为岩土滑移面的确定提供了理论依据,对研究岩土强度准则具有指导意义。

剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度的试验研究

以砂浆强度等级和轴压比为变化参数,进行了180个陶粒混凝土砌块砌体试件的抗剪强度试验。基于Hoffman强度准则推得剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度平均值的理论计算公式,并根据试验结果对抗剪强度平均值的理论计算公式进行修正。最后按照与规范可靠度水准相协调的原则,由修正后的抗剪强度平均值计算公式推得剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度的设计值计算公式。

软基处理中土体抗剪强度与压缩模量的研究

以福州江阴港铁路大型货场的软基处理项目为背景,对四种常用的软基处理工法(包括排水板堆载预压、砂桩堆载预压、真空联合排水板堆载预压、搅拌桩联合排水板堆载预压)进行了工程适用性研究。通过对现场监测、原位测试与室内试验数据的分析,在现有规范公式的基础上引入了两个新参数,提出了东南滨海相欠固结软土的抗剪强度与压缩模量随上覆荷载增长的经验公式。这种反映软土主要力学指标随上覆荷载发展的规律,可以为东南沿海地区类似条件下的软基处理工程提供借鉴与参考。

协调桁架模型在抗剪承载力中的应用

本文采用协调桁架模型与钢筋砼受剪单元的修改受压屈服理论，推导了钢筋砼梁、框架柱及偏心受拉构件的抗剪承载力统一理论计算式．该式由三部分组成，即箍筋的抗剪、剪压区砼的抗剪和砼拉应力作用的抗剪．计算式与５７个试件的实测值对比，表明具有较高精度．

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.

多形态贯通型岩体结构面宏细观剪切力学行为研究

采用室内直剪试验和PFC^(2D)离散元程序,系统地研究了考虑一阶(二阶)起伏体影响的贯通型锯齿状(波浪状)岩体结构面宏细观剪切力学行为。研究表明:(1)相同法向压力下,结构面宏观损伤质量、峰值剪应力(位移)及应力降随一阶起伏角变大而分别增大、近似线性增大(减小)及先增大后减小;相同一阶起伏角下,其则随法向压力变大而分别增大、均近似线性增大及增大(锯齿状)或先增大后减小(波浪状)。(2)结构面宏细观损伤演化过程经历初始压密非线性变形(压密效应)、近似线弹性压剪变形(爬坡效应)、缓慢压剪断裂非线性变形(爬坡-啃断效应)、应力脆性跌落塑性变形(啃断效应)及理想塑性流动变形(滑移效应)5个发展阶段。(3)结构面宏细观剪切破坏模式可概化为压密-爬坡破坏、爬坡-啃断破坏及啃断-滑移破坏3种基本类型;结构面细观损伤裂纹数量(能量)演化曲线均呈初期微增、中期陡增及后期缓增的阶段性变化特征,且细观损伤颗粒近似呈"梯形面状"分布于结构面附近。(4)根据极限平衡法和强度折减法,通过岩质边坡算例稳定性分析验证了结构面剪切强度估算公式的合理性。

含水率和干密度对残积土抗剪强度参数的影响

在分析闽东南地区花岗岩残积土物理力学特性的基础上,对3类非饱和残积土的含水率（ω）和干密度（ρd）与抗剪强度指标（c、φ）进行相关分析,建立了针对闽东南地区花岗岩残积土含水率和干密度与抗剪强度指标之间的经验公式。研究结果表明：粘聚力的对数与含水率呈负相关,随着含水率的增大,残积土黏聚力总体呈减小趋势;内摩擦角在含水率增大过程中具有非线性衰减的趋势,且集中在一个范围内变化;3类残积土在高密实度下的ω~φ具有峰值点,土体密实度对粘聚力的影响可用线性正相关来反应;一般情况下,干密度值越大,残积土粘聚力值和内摩擦角也越大。利用建立的经验公式,可为花岗岩残积土边坡的勘察、设计和施工过程中土性参数的合理选取及可靠性分析提供参考。

复合剪力墙板抗剪承载力计算方法的探讨

对CL(CompositeLight weight)体系中复合墙板的抗剪试验测得的抗剪承载力结果与各国理论公式计算值进行了对比分析 ,从而提出CL体系中复合剪力墙板的抗剪承载力理论计算公式 ,并由试验结果确定了公式中的系数。应用该公式可计算复合剪力墙板的极限抗剪承载力 ,或确定墙板的厚度和配筋。

荷载作用下超固结比对软土抗剪强度指标影响

通过室内三轴试验,研究在荷载作用下,淤泥质粉质粘土的超固结比与抗剪强度值的关系,进而分析总结出软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比和轴向偏应力的变化规律。表明:抗剪强度值随轴向偏应力的增加而线性增加;抗剪强度值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势。超固结比越大,土样的抗剪强度增加的速率越慢。软粘土的抗剪强度指标c,φ值随轴向偏应力的提高而线性增加,但φ值增长幅度较小;软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势,超固结比越大,c,φ值增加的速率越慢;与c值相比,φ值增长幅度较小。最后对试验数据加以公式拟合,提出考虑荷载作用下软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比变化的计算公式。