沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明:心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3~4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。

考虑超标准洪水作用的沥青心墙坝溃决生命损失评估模型

抗冲刷能力更强的沥青心墙坝一旦遭遇超标准洪水,将面临溃决风险,对下游人民造成严重威胁。现有针对沥青心墙坝的溃决生命损失研究尚属匮乏,亟需开展生命损失评估。本文分析超标准洪水作用下沥青心墙坝的溃决特征,考虑生命损失影响因素之间的相互作用过程,基于溃决洪水致灾机制构建生命损失定量评估模型,实现溃决生命损失的快速定量分析;通过方法对比和敏感性分析,明晰不同影响因素对溃决生命损失的作用规律。将模型应用于新疆射月沟溃决案例发现:溃决洪峰流量为3320 m^(3)/s,溃决历时3.35 h,与实际结果相符;生命损失定量模型分析结果为31人,与实际误差在11%以内,优于其他损失模型;风险人口的敏感性指数I_(max)和I_(min)值最大,分别为1.436、0.486,是射月沟溃决生命损失最重要的影响因素,其他依次为洪水严重性、是否撤离、警报时间、淹没范围。

模块化防屈曲钢板墙抗震性能

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对模块化防屈曲钢板墙和整体墙进行了对比验证试验及其有限元模拟分析.研究结果表明:模块化防屈曲钢板墙能够达到与整体钢板墙相同的抗震性能,且周边梁未发生明显转动和破坏,说明所提出的周边梁设计方法是合理的;在层间位移角为1/50时,防屈曲钢板墙上下周边梁均未进入塑性,且承载力和初始刚度等的有限元值与试验值误差小于6%,从而进一步验证了其抗震性能.

考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值确定方法

填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构是我国应用最为广泛的结构形式之一,而我国规范中给出的此类结构性能指标限值并未充分考虑填充墙对整体结构破坏状态的影响。遵循我国规范中对结构破坏状态的定义原则,提出基于构件破坏率的填充墙RC框架结构性能指标限值确定方法,为此类结构破坏状态与工程需求参数对应关系的研究提供新的思路。以典型结构为例建立数值分析模型,采用该文方法计算考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值,并与不考虑填充墙的“纯框架”限值进行了对比分析。相较于“纯框架指标”,该文指标完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏四个破坏状态的层间位移角上限值均更小,其中,完好状态的上限值为1/832,远小于规范中规定的弹性层间位移角限值1/550,说明判定填充墙RC框架结构的破坏状态时,直接应用规范限值会低估结构的破坏程度。

北京地铁薄壁地下连续墙基坑变形规律统计分析

[目的]地下连续墙(以下简称“地连墙”)厚度对基坑变形量与变形模式的影响较为明显,尤其是薄壁地连墙对于基坑开挖和坑边荷载十分敏感。因此,有必要对北京地铁不同壁厚的地连墙基坑变形规律进行研究。[方法]以北京地铁6座薄壁地连墙车站基坑工程为例,使用统计学方法对其地面竖向变形、地连墙墙顶竖向变形、地连墙水平位移及钢支撑轴力的监测数据进行统计分析。[结果及结论]薄壁地连墙基坑的地面变形可分为隆起-沉降型和沉降型两种,且地面变形中隆起变形的占比较高。土方开挖阶段,地连墙呈快速隆起趋势,开挖结束后墙顶隆起值产生小幅回落,并最终达到稳定值。根据地连墙变形特征,将其分为正常抛物线型、荷载抛物线A型、荷载抛物线B型3种类型。地连墙最大变形位置一般处于0.50H~0.85H(H为基坑深度),累计变形量集中于10~20 mm。第1道钢支撑轴力变化特征较为明显,其曲线可分为快速上升、快速下降、缓慢下降、快速上升4个阶段。

开洞刚性墙后土体破坏模式运动单元上限分析

超载作用下开洞地下刚性连续墙后土体稳定性问题具有广泛的工程应用背景。考虑墙体矩形开洞宽度足够大,且刚性墙与土体完全光滑接触等条件,参考构造刚性多块体上限法思路,预设墙后土体极简破坏机构并转化为初始三角网格,提出交替循环式新增节点、单元缩减、对角互换及成层加密等网格更新措施,同步开展基于刚体平动运动单元上限方法的刚性墙后土体破坏分析,通过多层级非线性规划运算获得高精度临界超载系数σ_(s)/c上限解,界定墙后土体滑移线网破坏模式及其定量范围与扩展边界。进一步依前述流程计算获得多参数影响下的临界超载系数σ_(s)/c上限解图表,结果表明:1)刚性墙后土体典型破坏特征表现为土体上方和开洞处的整体下沉刚性区域,开洞前方核心区域以密集滑移线网区隔的刚性滑块群,以及外围主要滑动面;2)临界超载系数σ_(s)/c随土体内摩擦角ϕ增大而增大,且后续增幅显著增加;3)σ_(s)/c随开洞深度比C/D的增大呈现出近似线性增大的趋势;4)相较于ϕ和C/D,土体重度参数γD/c的变化对于σ_(s)/c的影响不甚明显,σ_(s)/c随γD/c增大呈现近似线性减小的趋势;5)σ_(s)/c受剪胀角参数ψ/ϕ的影响与ϕ的增大程度密切相关。本研究结果可为开洞地下刚性连续墙后土体失稳破坏模式定量分析、破坏机理研究及工程措施制定等工作提供有力的数据支持。

装配式地连墙接缝变形特性研究

为了研究接缝对装配式地连墙变形特性的影响并采取合理的改进措施,采用现场试验的方法将局部现浇地连墙替换为装配式地连墙,并对其实测的变形数据进行了对比分析;在实测数据分析的基础上,通过PLAXIS2D有限元软件模拟分析了不同深度横向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;通过PLAXIS3D有限元软件对比了现浇墙与装配式地连墙水平方向及竖直方向变形形态,分析了竖向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;最后,针对实测数据显示出的变形偏大问题,提出了改变冠梁刚度、围檩刚度、墙幅宽度、支撑位置4种改进措施,并通过PLAXIS3D有限元软件进行了验证。结果表明:装配式地连墙的接缝对墙体的刚度存在弱化作用,增大了其变形程度;位于坑底以上的横向接头失效时,墙体水平位移会显著增大,位于坑底以下的横向接头失效时,不会引起墙体水平位移的显著增大;竖向接头会显著减小装配式墙体的整体刚度,使其协同变形能力变差,变形更加难以控制;适当调节支撑位置可有效缓解墙幅间的错动和减小墙体变形。

非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

不同集热蓄热墙集热情况模拟研究

集热蓄热墙式建筑的研究方向主要是百叶型集热蓄热墙和多孔型集热蓄热墙等。使用Fluent软件,采用RNGk–ε方程湍流模型和太阳辐射模型模拟不同类型被动太阳能集热蓄热墙与室内的传热情况,建立了两种集热蓄热墙和传统集热蓄热墙的模型,模拟了在沈阳冬季和夏季条件下,两种不同集热蓄热墙与传统式集热蓄热墙的墙体内、外壁面温度和室内温度等参数。通过分析比较3种模型的模拟结果得出,百叶型被动太阳能集热蓄热墙在冬季集热性能比其他类型墙体好,室内温度较对比模型提高了3℃,在夏季,有效降低了墙体向室内的热负荷。本研究对集热蓄热墙的建筑改造及进一步的研究有一定的参考价值。

考虑土-膨润土化学相容性的阻隔墙长期服役性能研究

考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透系数和水动力弥散系数等参数随Na^(+)和Ca^(2+)浓度的变化。利用有限差分法,获得了该模型的数值解。通过将所建模型的计算结果分别与已有解析解计算结果和COMSOL软件计算结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后基于所建数值模型,以甲苯作为代表性有机污染物分析和讨论了考虑和未考虑土-膨润土化学相容性、水头差和膨润土掺量对阻隔墙长期服役性能的影响。结果表明:考虑土-膨润土化学相容性之后,阻隔墙从不会被击穿变成了服役75 a后被击穿,服役寿命大幅缩短;降低阻隔墙两侧水头差,能够有效延缓污染物的击穿时间;阻隔墙膨润土掺量的下限值应在原先防渗要求的基础上适当提高,以应对污染物作用下墙体防污阻隔性能的削弱。

墙顶支撑对开挖前抽水引发基坑变形控制效果研究

基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显。本文系统研究了围挡顶部支撑对土方开挖前抽水引发基坑变形的控制效果,首先通过抽水试验探究了坑内外强水力连通时墙顶支撑对抽水引发基坑变形的影响,并建立了三维数值计算模型,研究了若干典型参数(如,坑内降水深度等)对围挡顶部支撑控制基坑变形效果的影响。研究发现,围挡顶部支撑仅能有效限制浅埋范围内的围挡侧移(本文约埋深11 m范围内),对深埋位置围挡侧移的限制效果十分有限,且随着降水深度的增加,变形控制效果越弱;对于开挖前抽水深度较大的工程,仅采用围挡顶部设置支撑的方法可能无法有效限制围挡侧移的发展;另外,围挡顶部支撑仅能有效限制基坑围挡后方一定范围内(本文约10 m)的地表沉降,且当坑内外有水力联系时,由于坑外水位下降是引起地面沉降的主导因素,围挡顶部支撑并不能明显体现限制坑外最大地面沉降的作用,此时,应结合坑外地下水回灌进行沉降控制。

模卡砌块组合保温墙体热工性能及其经济性分析

随着超低能耗建筑、近零能耗及零能耗建筑的发展,新型外墙围护结构引起广泛地研究和重视.模卡砌块作为一种新型外墙自保温技术,开始在上海、江苏等国内一些发达地区被试点和应用,但目前暂无相应规范指导,其热工性能及经济性仍缺乏系统性研究.文中以夏热冬冷地区某公共建筑为例,采用DeST能耗模拟软件,建立了传统外保温墙体、模卡砌块组合保温墙体三维分析模型,研究了膨胀聚苯板、岩棉板、聚氨酯板、挤塑聚苯板4种不同类型保温材料及6种不同厚度(30、50、70、90、110、130 mm)下模卡砌块组合保温墙体的热工性能.进一步,采用净现值法,对不同工况下的砌块组合保温墙体进行了经济性分析.研究表明:在相同外墙保温厚度下,聚氨酯板的保温效果最佳;不同保温材料厚度对应的净现值都呈现出先上升后下降的趋势,结合净现值和节能率,其最优厚度分别为70、70、40、60 mm,对应的节能率分别在达到我国建筑节能65%的标准上再降低7.08%、6.81%、5.1%、6.5%.

托帕水库大坝沥青混凝土心墙设计及渗流特性分析

沥青混凝土具有防渗性能好和便于施工等特点,常作为水利工程的防渗材料。针对新疆托帕水库特有的坝址地形条件进行沥青混凝土心墙坝设计,详细阐述了沥青混凝土心墙的型式、布置型式、断面尺寸以及心墙与各部位衔接等方面的设计,并对已设计的沥青混凝土心墙坝进行渗流计算分析。结果表明:设计的沥青混凝土心墙坝结构合理,防渗设计满足规范要求。

CFRP-聚合物砂浆加固震损构造柱约束砖砌体墙试验研究

为研究斜向碳纤维布条带或斜向聚合物砂浆条带与外覆角钢组合的加固方式对震后砌体结构的加固效果,对模拟经过地震作用的三面带构造柱约束砌体墙片进行抗震加固,并进行拟静力试验。三面砌体墙均采用角钢外覆加固,面层采用不同方式处理。研究结果表明:采用碳纤维布-聚合物砂浆条带的加固方式能很好地恢复震损墙体的承载能力和变形能力;碳纤维布条带在限制裂缝开展以及提高震损结构延性方面有一定贡献;面层采用斜向聚合物砂浆条带加固的震损墙体延性和承载力均较低。工程实际应用中,建议考虑两种材料的复合加固形式。

沿海地区台风荷载下陶粒加气混凝土砌块填充墙斜裂缝试验研究

为研究沿海地区低抗震设防烈度条件下陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂原因,采用PKPM软件分析了某13层框架结构住宅在台风荷载和6度抗震设防烈度下结构的层间位移,结果表明:在该地区基本风压下,该工程的最大层间位移角与6度抗震设防烈度时基本相当。同时进行了一榀足尺框架模型试验,结果表明,当主体结构还在弹性阶段时,模型的整体刚度就急剧下降,填充墙就已经开裂。当试件的位移角达到1/1 092时,填充墙开裂严重,此时相当于刚度修正后的13层框架住宅案例在1.27kN/m^(2)的风压下的表现。因此按照目前的结构设计参数取值和施工构造措施,沿海地区陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂在所难免。为避免该斜裂缝发生,应在设计和施工阶段采取新的设计方法和构造措施。

多角度探测模式下结合Hough变换与SVR的墙后目标定位算法

多普勒穿墙雷达在定位墙后目标时,存在以下两个难点:(1)准确获取频率混叠区域目标瞬时频率;(2)通过获取精确的墙体参数来减小墙体对定位造成的影响。针对以上问题该文提出了一种结合Hough变换和支持向量回归-BP神经网络的目标定位算法。该文首先设计了一种多视角融合穿墙目标探测模型框架,通过获取不同视角下的目标位置来提供辅助估计墙体参数信息;其次,结合差分进化算法和切比雪夫插值多项式提出了一种目标瞬时频率曲线的高精度提取和估计算法;最后,利用估计的墙体参数信息,提出了一种基于BP神经网络的目标运动轨迹补偿算法,抑制了障碍物对目标定位结果的扭曲影响,实现了对墙后目标的精确定位。实验结果表明,相较于传统的短时傅里叶方法,该文所述方法可以准确提取时频混叠区域的目标瞬时频率曲线并减小墙体造成的影响,从而实现墙后多目标的准确定位,整体定位精度提升了约85%。

增层框架-摇摆墙体系抗震性能研究

目的基于既有建筑的结构无法满足使用需求现状,通过质量调节及变形模式控制实现结构自振周期延长与损伤可控。方法提出增层框架-摇摆墙体系,对该结构进行理论分析,研究增层对整体结构地震效应的影响机理;利用SAP2000平台建立五个有限元模型,基于规范反应谱开展参数敏感性、静力弹塑性和动力弹塑性分析;并在此基础上,提出摇摆墙简化力学模型。结果增层的质量及高度对整体结构地震作用影响显著;与原框架相比,增层后结构基本自振周期最大延长31.7%,最大弹塑性极限位移响应降低11.5%,最大位移角响应降低20.2%,结构变形不均匀性降低22.0%;与框架-摇摆墙相比,增层后摇摆墙弯矩在弹塑性极限状态下降低33.9%。结论合理设置增层框架-摇摆墙可以小幅降低结构整体地震作用,减小结构地震响应,对结构变形模式可实现有效控制;所建立的摇摆墙简化力学模型可合理反应地震作用下墙体弯矩分布,并使设计偏于安全。

中英规范砌体夹心墙设计对比分析

该文介绍了夹心墙的起源及在我国的应用和发展,对以GB 50003和JGJ/T 274为代表的中国规范与英国BS 5628规范在夹心墙结构分析、墙体稳定性、拉结件设置、内外墙变形协调、防水和防潮设计等方面的基本要求进行了对比分析,希望对我国夹心墙理论发展和相关标准规范完善能够有所参考和借鉴。

膨润土砌体墙受压性能及其本构模型的构建

我国高放地质处置库“三步走”战略稳步推进,研究缓冲/回填材料砌体结构力学性能及其破坏特性,可为缓冲/回填材料砌体结构的设计,以及砌块的地面堆砌储存提供基础数据。本文采用合适的压制路径将高庙子钠基膨润土粉末压制成砌块,并采用干砌方法堆砌成砌体墙,设计并进行了砌块单元间界面性能试验和轴心抗压试验,得到了砌块单元间界面剪切强度与剪切位移关系,分析了砌体墙应力-应变曲线和破坏形态。试验结果表明,砌体墙变形破坏经历特性变形、局部裂纹扩展、竖向裂纹贯通、失稳破坏和残余变形几个阶段。砌体墙的第一条裂隙出现在单个砌块单元内部,反映了砌块单元的压制质量是控制砌体墙工程性能的重要影响因素之一。基于试验数据,通过对比分析施楚贤、朱伯龙、TURNSEK和HODGKINSON及仲继清的本构关系发现,在峰前上升曲线段采用试验数据对仲继清模型参数进行修正,获得的理论应力-应变曲线与试验曲线较为吻合。

强震损伤格栅墙处理地基抗液化性能离心模型试验研究

水泥土格栅墙能有效减缓被围束土体在地震作用下的剪切荷载及变形,已广泛应用为一种高效的抗液化对策。针对其长期服役过程,开展了两组超重力离心模型试验以研究强振历史对水泥土格栅墙内被围束土体液化响应的影响。两组模型均由15 m厚的易液化含黏粒砂土和2.5 m厚的粗砂层组成。其中,一组模型采用水泥土格栅墙对易液化层进行加固;另一组模型则未进行处理,作为自由场地对照组。两组模型均经历振幅为0.15g的振动事件,且在0.15g振动事件前,对两组模型施加振幅为0.4g的振动事件作为强振历史。试验结果表明,格栅墙在强振下主要的损伤模式表现为竖向贯穿型裂缝,并部分伴随有局部斜向裂缝,且外侧格室对于中心格室表现出类似于群桩基础的“遮蔽效应”。强振历史后,格栅墙中心格室内被围束土体的超静孔压显著低于自由场地,损伤后格栅墙仍具有良好的抗液化效果。同时,格栅墙由于强振后整体刚度的削弱,其与下卧粗砂层间的剪切变形显著减小。