初始应力线和原状土的修正Mohr-Coulomb准则

原状土与重塑土在力学性质方面存在显著差别的原因,本质上在于建立在初始应力状态之上的结构性。重塑土一般是各向同性的,故在三维应力空间中其屈服曲面以等倾线为轴线。原状土由于在形成过程中一直处于三向不等压状态,故理论上讲其屈服曲面不能再以等倾线为轴线而应以初始应力线为轴线。该文以某真三轴试验为例,首先研究了特定八面体应变对应的广义剪应力随加载角的变化特征。随后,基于广义塑性力学和原状土的初始应力状态,提出了初始应力线的概念,并研究了初始应力线与等倾线的关系。进一步给出了三个适用于原状土的修正Mohr-Coulomb屈服准则,即平移模式、缩移模式和旋转模式。其中平移模式、缩移模式的屈服迹线仍然位于π平面上,而旋转模式的屈服迹线位于与初始应力线垂直的χ平面上。前两种模式可以通过等p真三轴试验结果直接对原状土的结构性进行评估;最后一种模式可以通过?1+K0?2+K0?3=c真三轴试验或等p真三轴试验数据在χ平面上的映射对原状土的结构性和各向异性进行研究。文献资料的验证表明,旋转模式修正Mohr-Coulomb屈服准则更能反映原状土的结构性,且物理意义清晰明确。

特高压单柱拉线塔受力特性及拉线初始预应力对其影响的研究

特高压拉线塔具有良好的应用前景,拉线的初始预应力对拉线塔受力至关重要。建立了特高压直流输电线路工程中的单柱拉线塔非线性有限元模型,分析拉线的受力特点,提出了影响拉线塔力学特性的拉线临界预应力的概念,研究分析了拉线初始预应力对单柱拉线塔受力特性的影响规律。结果表明:在大风荷载状态下,当拉线初始预应力小于拉线临界预应力时,随初始预应力的增大,拉线塔节点位移减小,拉线工作应力、杆件轴力、主柱支座反力基本不变;当拉线初始预应力大于拉线临界预应力时,随初始预应力的增大,拉线塔节点位移基本不变,而拉线工作应力、杆件轴力、主柱支座反力等均线性增大;大风荷载状态拉线临界预应力约为仅迎风侧拉线受拉时工作应力的一半,拉线的初始预应力应在比临界预应力小的范围内选择。

考虑原状土初始应力状态的修正SMP屈服准则

原状土与重塑土力学性质方面的差异性,来源于两者初始应力状态的不同及由此引起的结构性差异。重塑土的屈服曲面以等倾线为基线,原状土由于在形成过程中处于三向不等压状态,故其屈服曲面应以K0固结线(初始应力线)为基线。基于松冈-中井的空间滑动面屈服准则,在考虑初始K0固结状态的基础上给出了适用于原状土的修正SMP屈服准则。修正SMP屈服面由常规SMP屈服面绕位于σ2Oσ3平面上的直线σ2=-σ3旋转得到,旋转的角度等于等倾线与K0固结线之间的夹角。与在子午面和π平面上研究重塑土的屈服行为类似,研究原状土的屈服应该在通过K0固结线的子午面和通过σ1+K0σ2+K0σ3=c的χ平面上进行。针对砂雨法试样的真三轴实验结果计算表明,与常规SMP屈服准则相比,基于K0固结线的修正SMP屈服准则更适合描述自然沉积土的强度和屈服特征。

原状土的剑桥模型和修正剑桥模型

常规剑桥模型和修正剑桥模型是以正常固结和弱超固结土的三轴试验现象为基础建立起来的,且试样的初始应力状态为各向等压的球应力状态,将模型应用于K0固结状态的原状土必然引起不可忽略的系统误差。基于原状土K0固结线与等倾线之间的关系,在常规剑桥模型的基础上推导并得到了基于K0线的原状土剑桥模型和修正剑桥模型。在主应力空间中,该模型以K0固结线而不是以等倾线为轴线,因而能反映原状土的结构性和各向异性。既有试验数据的验证表明,与常规剑桥模型和修正剑桥模型相比,该模型能更合理的描述原状土的屈服和强度特性。