橡胶砾石级配对筋土界面循环剪切特性的影响

橡胶砾石作为基础填料,具有低剪切刚度、高阻尼比的特性。为了研究土工格栅-橡胶砾石的循环剪切特性,利用室内动态直剪仪进行了一系列直剪试验,分析了4种橡胶砾石颗粒级配(级配不良GR1、GR4,级配良好GR2、GR3)、3种橡胶配比(10%、30%、60%)、3种竖向应力(30、60、90 kPa)下土工格栅-橡胶砾石界面的剪应力-剪切位移关系和体变特性。试验结果表明:在循环剪切过程中,各橡胶砾石级配均表现出剪切硬化的特点,但其抗剪强度与纯砾石相比均出现不同程度的降低;橡胶砾石抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,4种级配土中GR2表现出最高的抗剪强度,但相较于纯砾石其抗剪强度约下降9%;界面最大竖向位移与竖向应力和橡胶含量成正相关,2种连续级配土GR2和GR3的界面竖向位移较小;在同一颗粒级配下,剪切频率和剪切位移幅值越大,混合土界面峰值剪应力越大;筋土界面剪切刚度随着循环次数的增加而增大,随着橡胶含量的增大而减小,而阻尼比与剪切刚度呈相反的规律。

平台井拉链式压裂套管抗挤能力计算

随着拉链式压裂等新型技术在页岩油气开发中的广泛应用,压裂过程中套管内部承受多级循环内压作用,外部承受由拉链式压裂作业引起的非均匀外挤载荷作用。通过多级循环载荷实验以及数值模拟分析了多级循环载荷以及平台井拉链式压裂套管抗挤强度变化规律,得到了多级压裂套管综合抗挤能力系数计算方法,并应用该计算方法对新疆油田某井区一口套变井进行实例计算。结果表明,在多级循环载荷作用下,套管抗挤强度随循环次数呈线性降低规律;拉链式压裂作业引起井周地应力非均匀分布,套管抗挤强度随地应力非均匀度呈近线性降低趋势;在内外综合作用下,套管抗挤强度降幅超15%,增大了套管变形的风险。提出的平台井拉链式压裂套管抗挤能力计算方法可为现场压裂施工预防套管变形提供一定的计算指导。

基于HSS模型海上风电桶形基础水平循环承载特性对比研究

采用土体本构模型对黏土中的桶形基础进行了有限元模拟,以研究桶形基础的水平循环承载特性。利用有限元方法模拟了在不同单调组合荷载作用下黏土中的桶形基础离心机试验,与试验结果对比验证了使用小应变硬化土(HSS)本构模型的适用性。在此基础上,基于HSS模型和硬化土(HS)模型对比研究了不同循环荷载和小应变模量对桶形基础累积转角、旋转中心和桶-土相对刚度的影响。结果表明,黏土中桶形基础的累积转角随着循环次数和水平荷载的增加而增加,然而每个循环中累积转角的增加逐渐减小。另外,提出了Tb和ζb之间的拟合关系式预测黏土中桶形基础的累积旋转。无论处于疲劳极限状态(ζb=0.3)还是正常使用极限状态(ζb=0.5),旋转中心类型都是从深中心变为浅中心。桶-土相对刚度随循环次数的增加而减小,并且循环荷载越大刚度衰减越大。另外,小应变模量对基础累积转角和桶-土相对刚度有较大影响而对旋转中心无显著影响。与已有的研究结果对比发现,HSS模型更加适用于精细化设计。

水平往复荷载作用下钢箱提篮拱弹塑性力学性能研究

目的 探究倾角、矢跨比及宽跨比三个参数对钢箱提篮拱在水平往复荷载作用下力学性能的影响,为钢提篮拱桥抗震设计提供理论基础。方法 通过改变参数,建立54个钢箱提篮拱有限元模型,在水平往复荷载作用下进行滞回分析,研究钢箱提篮拱水平力-位移滞回性能、极限承载力和拱顶横撑内力、变形在不同参数条件下的变化规律。结果 随着拱肋倾斜角度、宽跨比的增加或矢跨比的减小,结构初期刚度、极限承载能力均有较大提高,但横撑内力也随之增加,并会产生局部失稳破坏,影响结构的承载能力。结论 增加拱肋倾斜角度对钢箱提篮拱横向力学性能有较大改善,但在设计时应注意横撑内力增加带来的不利影响。

水平循环荷载作用下群桩基础累积变形三维数值模拟

为进一步研究群桩基础水平累积变形特性,以及桩体自身因素、荷载因素、桩周土体因素等影响下的变化规律,结合USDFLD子程序的实现过程与ABAQUS三维建模过程,采用有限元计算结果对群桩累积变形特性进行研究。通过改变桩距、桩数、荷载入射角度、加载频率、土体初始弹性模量、桩-土界面摩擦系数等参数,进一步对群桩水平累积变形特性,及其在桩体自身因素、荷载因素、桩周土体因素等影响下的变化规律进行研究。数值模拟中经常忽略桩周土体弱化对群桩基础累积变形特性的影响,因此对如何在数值模型中实现土体软化也进行了研究。最终得到群桩水平累积变形特性,以及在各种影响因素下的变化规律,如在桩体自身因素的影响下,群桩承台水平累积变形随桩距与桩数的增加不断减小,荷载-位移滞回圈随桩数的减少越饱满,土体非线性越明显等变化规律。

水泥土加固桩水平循环承载性能足尺试验研究

选取宿迁典型饱和粉土场地,采用水泥土搅拌桩加固钻孔灌注桩桩周土,开展灌注桩水平循环加载足尺试验。探究水泥土加固试验桩(TPI)和未加固试验桩(TPU)在循环水平荷载作用下的滞回特性、弯矩、刚度退化、位移延性、水平承载力与残余变形能力。试验结果表明:TPI比TPU桩的弯矩减小47%,屈服位移减小41%,水平承载力提升150%,有效刚度提升240%,等效黏滞阻尼比提升233%,桩的开裂荷载提升150%,屈服荷载阶段桩体的残余变形能力减小17%。水泥土搅拌法不仅可以限制桩侧粉土液化,增加桩基础的耗能及位移延性,而且可以显著的降低桩头水平位移和弯矩的发展。从抗震性能的角度分析,水泥土搅拌桩加固既有桩基,有效抑制了加固范围内地基土刚度衰减,增强了桩-土结构的总耗能、等效黏滞阻尼系数与变形恢复能力,提高桩基础在大变形阶段的抗震性能。

基于强水平缝弱竖向缝的装配式剪力墙试验及承载力计算

提出了装配式剪力墙结构“强水平缝弱竖向缝”的设计方法,设计了三种不同类型的试件(矩形、T形、L形),在不同轴压比下(0.1、0.3)进行了低周往复荷载试验,研究了试件的承载能力和延性性能等。结果表明,装配式剪力墙结构力学性能良好,试件中的阻尼器达到了屈服并耗能,提高了结构整体抗震性能,并起到了很好的连接墙肢的作用。对试件截面应变分布规律进行了讨论,建立了简化的力学计算模型,推导了装配式剪力墙结构的极限抗弯承载力计算公式。

塑性铰区ECC-钢管混凝土组合截面柱抗震性能研究

为研究塑性铰区ECC-钢管混凝土组合截面柱的抗震性能,完成了2根ECC-钢管混凝土组合截面柱和1根普通钢筋混凝土柱对比的低周反复水平荷载试验,并对试验结果得到的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、残余位移、耗能能力等抗震性能指标进行量化分析。试验结果表明,与普通钢筋混凝土柱相比,塑性铰区ECC-钢管混凝土组合截面柱的承载力、刚度及耗能能力均有较大程度提高,残余位移也得到有效控制,ECC材料能够与钢管及钢管内部填充材料协同工作和共同变形。

水平荷载作用下刚性桩桩土相互作用弱化规律和分布模式研究

目前,海上风力发电在中国发展非常迅速,“十四五”规划中我国海上风力发电装机容量将达到50 GW。超大直径单桩基础是当前全球海上风电场应用最为广泛的基础形式之一,占已建成海上风电场基础的75%。目前水平荷载对桩基竖向承载力的影响鲜有研究,桩周土压力水平是影响桩基竖向侧摩阻力的关键因素之一。为研究海上风电超大直径单桩基础水平承载特性,针对粉土中的刚性桩,开展了1 g模型试验,观察和分析水平荷载作用下的桩土相互作用弱化和沿桩身的分布规律,建立桩周土压力-变形弱化表达式,提出水平受荷后桩周土压力变化分布模式。结果表明:水平循环荷载作用下,随着循环次数的增加,主动区土压力逐渐降低,被动区土压力稍有增加;桩身发生水平变形后,主动区土压力变化可分为3个阶段,即急剧下降段、缓慢下降段和稳定阶段;桩身变形后,桩周土压力可沿桩身分为脱开区、弱化区、稳定区3个区域。

筋-土界面力学特性的水平循环剪切试验研究

加筋材料与土界面力学特性是加筋土结构设计和稳定性分析的重要依据。在大型多功能界面剪切仪上,进行了土工格栅和标准砂界面的水平循环剪切试验,分析循环荷载作用下筋-土界面力学特性,研究循环荷载特征对界面剪切力和法向位移的影响,探讨水平循环荷载作用下筋-土相互作用规律。结果表明,随循环次数增加,剪切力-位移关系曲线逐渐重合,剪切力峰值变化不明显,界面剪切模量增大并趋于稳定;循环剪切位移幅值和剪切速率对剪切强度的影响不明显,但对试样法向位移有较大影响;水平循环剪切过程中试样发生明显的法向位移,加筋可有效限制试样的竖向变形。

刚度衰减模型在大直径桩累积侧向位移分析中的应用

利用土体刚度衰减模型,研究风机桩基础在长期风浪荷载作用下的累积侧向位移问题.基于砂土室内动三轴试验数据,得到刚度衰减模型的回归系数,对ABAQUS进行二次开发以实现土体刚度衰减模型,考虑循环次数、荷载频率及荷载大小对风机桩基础水平位移的影响.结果表明,不同荷载频率对钢管桩侧向位移发展的影响程度不同,存在某一特定荷载频率,使得钢管桩的侧向位移发展十分迅速.当循环荷载较小时,钢管桩泥面处水平位移随着循环的进行逐渐稳定.当循环荷载超过一定大小后,泥面处水平位移急剧发展且不再稳定.

水平双向荷载耦合对饱和软黏土动力特性的影响

地震过程中剪切波可用大小和方向上相互耦合的水平两向剪切来模拟。以温州典型软黏土为对象,采用多向动单剪系统(VDDCSS)进行不排水应力控制的循环单剪试验,重点研究了水平双向耦合荷载作用下循环剪应力比(SSR)和相位差?对饱和软黏土动力特性的影响,试验组数共计19组。试验结果表明:在单向循环剪切荷载作用下温州正常固结饱和软黏土的门槛循环应力比SSR_(x,menkan)为0.096,临界循环应力比SSR_(x,limit)为0.15;水平双向耦合荷载作用下,双向循环应力比SSR(SSR_x(28)SSR_y)的提高以及循环次数N的增加会促进剪应变?的增加和孔压u的发展;当SSR稍微大于SSR_(x,menkan)时,?的增加也会阻碍?和u发展,在临界循环应力比SSR_(x,limit)附近,?的存在会急剧加快土样总应变和孔压的发展,当SSR>SSR_(x,limit)时,相位差?的存在对土样总应变和孔压发展的影响基本可以忽略。

短肢剪力墙内力分布规律的研究

基于两组共六个短肢剪力墙(SLW)试件在低周反复荷载作用下的试验研究,利用非线性分析对上述试验墙体进行数值分析.各个试件的应变分布规律表明:单片墙肢的应变分布基本符合平截面假定,且T型截面试件的受力性能明显优于一字型截面试件;试件屈服时的内力计算表明左右墙肢的内力不相等.不同试件各项内力计算的对比,为该类型结构设计方法的改进积累数据.

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型(HSS模型);重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现:当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。

工业废渣混凝土多孔砖砌体抗震性能试验研究

目的研究工业废渣混凝土多孔砖墙片抗震性能和破坏形式.方法通过3片工业废渣混凝土多孔砖墙片在低周往复水平荷载作用下试验,分析了墙片的破坏特征,得到墙片的滞回曲线、骨架曲线、延性系数.结果与其他多孔砖墙片实验研究进行比较表明破坏形态相似,变形能力较好,抗震承载力较高.结论工业废渣混凝土多孔砖墙片延性比为2.93~3.00,抗震性能较好,抗震抗剪承载力验算可按《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）规定执行.

荷载幅值对无砟轨道结构裂纹水压力影响

研究目的：为分析无砟轨道结构裂纹内水压力变化特性，建立列车荷载一水耦合作用下裂纹水压力的计算模型。为验证模型的正确性，浇筑带裂纹的模型试件，采用万能伺服液压机施加循环动荷载，采用高灵敏度传感器测量裂纹内水压力，分析带水平裂纹的混凝土结构在循环荷载作用下，裂纹内水压力随加载幅值变化特性。以列车速度为250km／h为计算实例，分析裂纹内控制点水压力随列车荷载幅值变化。研究结论：结果表明：（1）试验中随着循环幅值（45±20～70±45kN）的增加，裂纹内测点水压力增大；（2）建立与试验条件一致的理论计算模型，试验数据与理论计算结果之间有误差存在，但是试验曲线与理论结果的变化趋势一致，计算模型是有效的；（3）采用列车荷载一水耦合作用下裂纹水压力的计算模型，计算当列车速度为250km／h，裂纹开口量、宽度、深度分别为3mm、1m、1m时，随着列车荷载的增加，裂纹内控制点水压力呈线性关系增大；（4）该研究结果可为分析无砟轨道结构伤损理论提供参考。

蒸压粉煤灰砖墙片抗震性能试验

目的研究蒸压粉煤灰实心砖墙体抗震性能、破坏形态和设计方法,为编制蒸压粉煤灰砖技术规程提供依据.方法通过对3片蒸压粉煤灰砖墙片在低周往复水平荷载作用下试验,分析墙片的破坏特征.结果得到墙片的滞回曲线、骨架曲线、延性系数;蒸压粉煤灰实心砖素墙片在伪静力作用下为脆性破坏,抗剪承载力较高,抗震性能较差,延性较差;蒸压粉煤灰砖墙片延性比为3.64～4.31;试件承载力实测值是验算值的1.76～3.08倍.结论蒸压粉煤灰砖墙体抗震能力是偏于安全的,笔者所提建议可供编制蒸压粉煤灰砖建筑技术规程参考.

短肢剪力墙低周反复试验研究

通过低周反复荷载试验揭示了短肢墙从弹性应力状态到砼开裂、钢筋屈服、直至结构破坏的全过程 .试体分为两组 ,无翼墙与有翼墙各一组 ,结果表明 :当无翼墙试体墙肢较短时 ,墙肢底部纵筋首先屈服 ;墙肢较长时 ,连梁箍筋首先屈服 .有翼墙试体无论肢厚比大小 ,均在墙肢和翼墙底部纵筋处首先屈服 .从强度和耗能能力来看 ,肢厚比在 6 .5左右时 ,结构的综合性能较好 .

钢筋锈蚀对钢筋混凝土圆柱抗震性能的影响

对不同锈蚀程度的钢筋混凝土圆柱进行了低周反复试验,研究了不同轴压比下钢筋锈蚀率对钢筋混凝土圆柱承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响,并给出了试件的滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明:随着钢筋锈蚀率和轴压比的增大,滞回环的面积逐渐减小,试件的刚度、延性和耗能能力逐步降低;当遭受严重腐蚀时,试件可能由塑性破坏转变为脆性破坏。

多孔砖砌体开窗洞纵墙片的抗震性能研究

试验采用DS1，DS2型多孔砖砌体，模拟大开间设进深梁房屋的纵向开窗洞墙体。试件采用不同的窗洞尺寸，并在窗间墙外设置钢筋混凝土构造柱，部分墙片配有水平钢筋。试验结果表明，开窗洞纵墙片窗间培处设钢筋混凝土构造往以及加配水平钢筋可以增强纵墙的抗剪强度和变形能力，改善墙体的抗震性能。