单桩荷载传递法统一三折线模型的解析与应用

荷载传递法作为一种较为简单的确定单桩荷载-沉降关系的方法,具有线性和非线性等多种荷载传递函数形式,且各自具有其适用性。在对单桩承载机理的理论分析的基础上,提出了同时考虑桩侧、桩端弹性阶段、塑性阶段以及滑移阶段在内的统一三折线荷载传递模型,并导出了沉降曲线的解析解。该模型具有更广泛的工程应用性,可以拟合不同类型单桩发挥承载作用中可能出现的9种荷载-沉降关系,通过对桩顶不同刚度的讨论,可以更好地通过荷载-沉降曲线来反应桩身受力情况。最后利用该模型结果进行实际工程案例拟合计算和验证,吻合误差较小,具有一定的工程适用性,故此模型可应用于单桩分析或拟合土体参数。

荷载传递函数统一三折线模型及验证

荷载传递函数多种多样,并各自具有其局限性与适用性。本文在对基桩承载机理的理论分析的基础上,提出了同时考虑桩侧、桩端弹性阶段、塑性阶段及滑移阶段的统一三折线荷载传递模型,并导出了沉降曲线的解析解。依托工程实例,结合有限元数值模拟（MIDAS/GTS）对端承摩擦型桩基的荷载~沉降特性进行理论分析与研究,并利用荷载传递方法进行计算分析,验证荷载传递法的工程实用性。

低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变软化曲线的确定

以带切口的钢纤维混凝土三点弯曲梁为研究对象,假定钢纤维混凝土的拉应变软化曲线为三折线形式,根据材料基本力学性能指标和初始裂纹失稳时实测的应变分布,建立韧带所在截面的力平衡方程,通过联立方程求解,得到钢纤维混凝土的拉应变软化曲线系数,并可以直接通过韧带上距裂尖第二道应变片拉断时的应变分布和对应荷载,利用弯矩平衡方程验证计算系数的正确性;最后以一低体积含量的钢纤维混凝土试验梁为计算实例,验证了这种方法的可行性。

单桩沉降计算的有限杆单元和三折线荷载位移模式耦合法

采用有限杆单元和三折线荷载位移模式相耦合的方法,计算分析单桩的沉降情况。工程实例的计算和实测结果的对比分析表明,该方法具有简单、灵活和相对精确等特点。

三折线线性软化土体中球孔扩张问题解答

以三折线线性软化模型为基础,结合Tresca屈服准则和不相关联的流动法则,同时考虑了塑性区弹性变形,推导了具有应变软化和剪胀特性的土体球孔扩张问题的解。运用所得解分析了不同剪胀特性和不同软化程度对球形孔扩张结果的影响。

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁恢复力模型

为了研究纤维增强混凝土(FRC)对角斜筋小跨高比连梁恢复力特性,设计制作了6个跨高比为1.0,1.25,1.5的FRC对角斜筋小跨高比连梁试件,对连梁试件进行低周反复加载试验,记录并观察试件受力全过程和试件破坏形态。基于对试验结果的分析,把试件从受力至破坏的过程分为开裂、通裂、失效3个阶段,基于对试验数据的回归,提出了三折线恢复力模型,并与试验结果进行对比分析。根据对比结果可知,建议的三折线恢复力模型计算曲线与试验骨架曲线吻合较好,较准确的反映了试件的受力破坏过程,较好的反映了跨高比不大于1.5的小跨高比FRC对角斜筋小跨高比连梁在低周反复施加荷载作用下的荷载与位移关系。

高延性混凝土加固震损古旧砌体抗震性能试验及恢复力模型研究

为了研究高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)加固震损古旧砌体的抗震性能,对6个HDC加固震损古旧砌体试件进行低周反复荷载试验,研究HDC加固面层总面积、砌筑砂浆强度、试件开洞口数量等因素对各试件的破坏特征、滞回曲线等抗震性能指标的影响程度。试验结果表明,用HDC加固后古旧砌体的峰值荷载较加固前最大提升可达313.4%,延性位移系数较加固前最大提升可达151.3%。在试验基础上,通过确定骨架曲线恢复力模型、卸载刚度退化规律并结合加卸载滞回规则,建立适合HDC加固震损古旧砌体结构的三折线恢复力模型。所得到的计算曲线与试验曲线吻合度较好,该三折线恢复力模型可用于地震作用下HDC加固震损古旧砌体的非线性动力反应分析。

型钢-混凝土组合结构地震恢复力模型研究

为了研究型钢-混凝土组合结构的抗震性能,对地震恢复力模型进行了研究。通过比较国内外学者已提出的恢复力模型,分析了其优势与不足,得出刚度退化三折线恢复力模型适用于型钢-混凝土组合结构的恢复力模型研究中。在该恢复力模型的基础上,考虑到正反向弹性刚度不一致,提出了改进恢复力模型,并给出了模型建立的内容、数据处理与拟合方法以及拟合时加载与卸载规则。通过分析研究已有刚度退化三折线恢复力模型的研究结果,并对比各试验模型,提出引入修正系数,建立一个适用所有型钢-混凝土组合结构的参考恢复力模型,为型钢-混凝土组合结构的地震恢复力模型研究提供参考依据。

平面外弯剪作用下双钢板混凝土简支梁挠度计算方法

针对双钢板-混凝土组合梁正常使用状态下梁的挠度计算问题,以承受弯剪作用的SCS组合简支梁为研究对象,建立弯剪效应计算模型,并利用分层壳法和三折线模型分别计算组合梁的弯曲挠度和剪切挠度.模型计算结果与JZ系列、WS系列试验结果拟合较好,同时将计算模型与《混凝土结构设计规范》中的挠度验算方法进行对比,发现该模型对剪跨比在1.5~3的SCS组合梁挠度拟合更为准确.

考虑桩土非线性的超长桩沉降计算方法

考虑桩土相对位移、桩土接触的非线性和桩身混凝土轴向非线性压缩变形,推导均质土层中桩基沉降的计算公式,应用Geddes应力法求得桩侧摩阻力向下传递引起的桩端土体的沉降;并将上述计算方法应用于成层土中桩基的沉降计算。对影响超长桩承载特性的各因素进行分析。最后对温州某工程进行计算。结果表明:桩侧土体和桩身长度对桩的极限承载力有较大影响;相同桩身材料下,在极限承载力内,桩的刚度主要由桩侧土体性质决定;随着桩长的增大,在较大荷载水平下桩身非线性压缩变形明显增大。计算结果与工程实测结果吻合较好,说明本文超长桩沉降计算方法合理可行。

基于整体刚体平衡法的膨胀土边坡稳定分析

膨胀土边坡危险滑面受裂隙面影响,常位于强弱风化层界面,且近似为直线,滑坡后缘一般为垂直张拉裂缝,下部主滑床呈近水平状。基于上述特性,提出滑坡体的三折线刚体简化模型,滑体内土体强度采用多次干湿循环后稳定值,并根据整体刚体的静力平衡推导建立边坡安全系数求解公式。以秦淮东河膨胀土边坡为实例,开展膨胀土干湿循环室内试验,并利用推导公式求解边坡长期稳定系数,计算结果与FLAC强度折减法求解结果接近。设计程序分析了强风化层厚度和膨胀土层厚度对边坡安全系数求解值的影响,发现后者随前两者的变化先急剧减小后趋于平缓,在一定范围内影响较大。考虑浅层土体强度和强风化层深度在干湿循环不同阶段的变化,求解了各阶段强弱风化层交界面上滑面的安全系数,发现其呈现指数衰减的趋势,边坡主要在6次干湿循环后发生失稳,滑面深度在1.83 m左右。

侧向约束下FRP加固混凝土界面黏结性能

为了揭示侧向约束对FRP-混凝土界面黏结性能的影响,基于三折线黏结-滑移模型开展了侧向约束下FRP黏结混凝土界面剥离全过程分析,推导了FRP-混凝土界面黏结荷载表达式,进行了模型试验、三维数值模拟验证和参数分析.研究结果表明:无限粘贴长度情况下,有侧向约束的FRP-混凝土黏结界面经历了弹性、弹性-软化、弹性-软化-摩擦、软化-摩擦和摩擦5个阶段,界面荷载-滑移关系和黏结应力分布的试验和数值计算结果与理论模型具有较好的一致性.当侧向约束力增加,界面荷载强度和滑移量均会显著提高,因此侧向约束能有效抑制外贴FRP加固的剥离.侧向约束下增加黏结长度或提高FRP刚度均能进一步提高荷载强度,但FRP刚度提高会导致界面延性减小.

方钢管混凝土柱内隔板式节点骨架曲线的确定方法

基于方钢管混凝土柱内隔板式节点的低周反复荷载试验,对其弯矩-层间转角变形骨架曲线进行较为深入的研究与分析,提出方钢管混凝土柱内隔板式节点弯矩-层间转角变形骨架曲线的三折线模型。模型将节点层间转角变形分解为3部分:梁变形、柱变形和节点变形,分别进行计算,其中节点变形采用改进组件法计算。理论模型与多组试验结果进行对比,结果表明,弹性阶段下模型与试验结果吻合较好,弹塑性阶段模型虽存在一定误差,但仍具有参考意义。

新型减隔震装置在高速铁路桥梁中的应用研究

研究目的:针对铁路简支梁桥的抗震设计特点,提出一种适用于高速铁路简支箱梁的新型软钢阻尼器———弹塑性限位减隔震装置,该装置可与常规桥梁支座共同作用,组成一种新的减隔震体系。以某高速铁路双线32 m简支箱梁为计算实例,结合试验研究成果,采用滑移三折线恢复力模型输入弹塑性限位减隔震装置的力学特性,利用非线性时程分析方法,对弹塑性限位减隔震装置的减隔震性能进行分析。研究结论:(1)采用滑移三折线模型,可以很好地模拟弹塑性限位减隔震装置的非线性特征,装置计算输出的滞回曲线与试验研究结果可以很好地吻合;(2)弹塑性限位减隔震装置可显著延长桥梁的自振周期,并通过装置的塑性变形耗能能力可以大幅降低桥墩的地震力,对于不同墩高的32 m简支箱梁桥,弹塑性限位减隔震装置均可以发挥良好的减隔震效果,罕遇地震下的减震率在55%以上,减震效果优良;(3)新型弹塑性限位减隔震装置,构造简单、施工方便、性能可靠,在工程造价有限增加的情况下,能以较小的代价将高速铁路常规简支梁桥的抗震设防等级由多遇地震提高到罕遇地震,社会与经济效应显著;(4)弹塑性限位减隔震装置可以有效地降低结构关键部位在地震作用下的位移,减小结构构件的地震力,确保结构在地震下的安全,在高速铁路桥梁抗震领域中将会有广阔的前景。

FRP加固钢筋混凝土梁的变形简化计算分析

FRP由于其高强度、轻质量及防腐等特性,在结构加固改造中的应用越来越广泛。根据文献中的FRP加固钢筋混凝土梁的荷载—变形模型,通过计算梁在开裂、钢筋屈服及极限情况3个阶段的弯矩和变形,建立了基于Rasheed模型的三折线简化分析模型,从而使荷载—变形关系计算更加简便。对该模型的数值试验模拟算例分析结果表明,该模型与实际的荷载变形曲线能较好地吻合,为FRP的应用研究提供参考。

抗震变形验算中钢筋混凝土梁柱截面特性的计算

罕遇地震作用下结构的抗震变形验算需要利用钢筋混凝土梁柱构件的三折线模型，国内外对该模 型的主要参数Ｍｃ，Ｍｙ，α有不同的计算方法。本文介绍了几种典型的方法，并通过数值算例进行了对比 计算．其中基于近似理论分析的方法与基于实验统计的经验方法之间的差异不超过２０％～３０％，可用于 工程实践．本文还比较了各种方法的适用性．

考虑桩侧土软化时单桩荷载—沉降关系的解析算法

桩周土选用三折线软化模型 ,桩端土选用双折线硬化模型 ,在此基础上导出了桩身截面轴力随深度变化及桩顶荷载—沉降关系的解析算式 ,并由此分析了桩周土和桩底土性状对桩身截面轴力及 P0 - S0 关系曲线的影响。通过对株洲地区试桩进行理论拟合得到了所需的计算参数 ,然后对邻近试桩进行计算对比 ,计算值与实测值相当接近 。

考虑桩侧初始剪应力的层状地基中单桩沉降计算简化解析

针对现有侧阻双曲线模型参数计算较困难的问题,提出一种考虑桩侧土初始剪应力以及侧阻软化特性的简化侧阻三折线模型;并结合桩端位移与桩端承载力的非线性发挥关系,采用双曲线模型模拟桩端荷载传递性状。进一步在上述桩侧和桩端荷载传递模型基础上,提出一种获取单桩荷载-沉降关系的简化递推分析方法。实例分析表明,本文所提简化模型与计算方法应用于单桩沉降计算具有较好的精度,且分析模型参数获取容易、计算便捷,研究成果可为设计施工提供有益参考。

连柱钢框架结构耗能连梁可替换性分析

连柱钢框架结构由耗能连梁连接框架结构的毗邻双柱构成,地震作用下连梁首先屈服耗散地震能量,避免或延缓主体结构损伤。为了研究连柱框架结构连梁的可替换性,设计了2组不同结构高跨比、1组不同结构层数和1组不同构件钢材等级的算例。采用有限元分析软件对算例进行Pushover分析,分析不同高跨比、层数和钢材等级对连柱框架结构可替换性的影响。分析结果表明:基于等能量原理的三折线模型适用于确定连柱钢框架结构耗能连梁的替换范围;高跨比系列算例的层间位移角介于1/180 rad至1/45 rad之间时耗能连梁可进行替换;给出了不同层数连柱钢框架结构耗能连梁可替换层间位移角限值的变化规律;采用高强度钢材作为非耗能构件后,耗能连梁可替换层间位移角的范围增大,耗能连梁层间位移角可替换的下限基本不变,上限随钢材强度的提高而增加。

全长粘结型锚杆拉拔全过程受力分析

为分析粘结型锚杆力学行为,利用弹性力学中均布荷载作用下半无限大空间体问题的边界位移解,并考虑变形协调关系,求出界面处于弹性阶段时轴力、剪应力和位移表达式。结合试验P-w曲线的三个特征点和简化的界面剪应力沿杆长分布形式,求出三折线模型的峰值剪应力和残余剪应力,以及锚杆处于软化段、解耦段和滑脱段的轴力、剪应力和位移与锚固深度的关系式,并得到有意义的结论。