交通荷载作用下软土地基累积塑性变形分析

针对交通荷载作用下软土地基的变形问题,采用累积应变的经验公式计算其累积沉降。首先通过确定车辆荷载引起的动偏应力和土层的力学指标计算出静力破坏偏应力,然后通过考虑土物理力学性质、循环荷载次数的累积变形公式计算软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的残余累积应变,最后用分层总和法计算总沉降。采用该方法对交通荷载作用下上海地区典型软土地基的累积沉降进行了实例分析。

路堤高度和加筋对软土地基累积塑性变形的影响

运用有限单元法对交通荷载作用下软土地基进行隐式动力分析,基于累积塑性变形的计算和影响因素分析,研究路堤高度对交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的影响,在此基础上,从地基中动偏应力分布的角度,揭示了土工格栅加筋对于减小交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的意义和机理.分析结果表明:当路堤高度1 m左右时,在交通荷载作用下,地基中会产生显著的累积塑性变形;随着路堤高度的增加,地基中由交通荷载引起的累积塑性变形迅速减小.对于受交通荷载影响显著的软土地基,土工格栅加筋改善地基表面的压应力分布,减小传递到地基表面的剪应力,加筋后地基土累积塑性变形明显减小,主要是由于加筋减小了地基土的上部由交通荷载引起的动偏应力.

重复荷载作用下粉性路基土累积塑性变形研究

为研究不同含水率、压实度和应力水平下路基压实粉性路基土累积塑性变形影响因素与变化规律,开展了系列动三轴试验。根据累积塑性应变随加载次数的变化规律,获得了不同含水率、压实度下粉土的临界动应力。研究表明,粉性路基土临界动应力随压实度的提高而增大,随含水率的增大而减小。为避免路面结构的破坏,路基土应力状态应控制在临界应力界限范围内。鉴于此,针对路基土临界应力范围内的试验数据,建立了路基土累积塑性变形预估模型。该模型考虑了应力和加载次数的影响。回归分析表明,该模型具有较高的决定系数,即模型具有较高的合理性与可靠性。模型的建立为基于力学经验法的路基累积塑性变形计算提供了参数。最后以典型水泥混凝土路面为例,获得了不同轴载、轴型作用下粉土路基累积塑性变形,为进一步研究路基累积塑性变形对路面结构的影响提供了思路。

循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究

为了研究循环荷载作用下高速铁路花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形特性,引入路基变形的弹塑性循环蠕变模型,进行了有限元分析并与现场试验实测值对比。研究结果表明:循环蠕变模型可以较好地模拟路基的累积塑性变形;在200万次的循环动载作用下,花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形很小,所以,花岗岩全风化物经过改良以后可以用作高速铁路的路基填料,从而可以解决工程中常常遇到的弃方、借土、占地和生态、环保等方面的难题。

循环荷载作用下风积土累积塑性变形试验研究

为研究循环荷载作用下风积土累积塑性变形特性,以哈大高铁苏家屯试验段风积土为研究对象,通过一系列固结不排水动三轴试验,研究不同含水率、振动频率、压实系数的土样在不同动应力水平下的累积塑性变形规律。试验结果表明循环荷载作用下,风积土的εp-lg N曲线呈稳定型、破坏型和临界型3种类型。极差分析结果表明动应力幅值σdmax是影响风积土累积塑性应变εP的最重要因素,其次为含水率ω和压实系数kc,振动频率f对εP几乎无影响。基于动三轴试验结果和已往模型研究,提出了改进的Monismith数学模型,建立了模型参数a和b与上述4个因素之间的多元线性回归公式。利用所建模型计算了不同工况时风积土的εp-lg N曲线,其值与试验结果吻合较好,验证了模型的有效性。

间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究

长期列车荷载作用会引起砂土地基和填料的强度衰减、累积沉降过大甚至沉陷等病害问题,严重者危及行车安全。揭示病害机制需探明间歇荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性。对此开展了不同围压、动力幅值下连续加载与间歇加载的动三轴试验,试验结果表明:(1)饱和砂土累积塑性变形-振次曲线呈现锯齿状发展。间歇效应导致卸荷回弹,并显著降低了后加载阶段砂土累积塑性变形,可使连续加载条件下的破坏型“转换”为稳定型。(2)对于塑性安定和塑性蠕变型,孔压-振次关系曲线呈台阶状,第1加载阶段的孔压随振次迅速累积增长,而间歇阶段排水,孔压消散接近或降至0,土体趋密实;在后续加载阶段,孔压累积幅值大幅降低。对于增量破坏型,孔压在第1加载阶段快速增大,试样破坏。(3)建立了表征间歇加载下砂土累积塑性应变两阶段发展特征的预测模型,预测效果良好。(4)间歇效应提高了砂土抵抗塑性变形的能力,连续加载会高估砂土累积塑性应变和低估其动强度。该研究结果对深刻认识间歇循环荷载下饱和砂土的累积变形特性和机制具有重要参考价值。

MDOFS累积塑性变形能的理论研究与敏感性分析

为了研究多自由度体系(MDOFS)累积塑性变形能的分布规律,基于能量平衡原理和多模态等效单自由度体系(ESDOFS)的概念,推导了MDOFS累积塑性变形能需求量及其沿结构各层的分配系数。在此基础上,综合考虑地震作用下结构局部破坏或损伤情况,进行了16种工况下的敏感性分析,得出结构各层参数对累积塑性变形能分布的敏感性影响规律。结果表明:累积塑性变形能分配系数主要由质量(mi)、屈服剪力系数(αi)、刚度(ki)和累积延性系数(ηi)四个因素决定;顶层参数变化对累积塑性变形能分布无明显影响;逐层递减和中间层薄弱情况下,各层分配的累积塑性变形能与αi和ηi呈正相关,与ki呈反相关;中间薄弱层释放的累积塑性变形能按其相邻两层原累积塑性变形能大小之比进行重新分配。

深季冻区碳酸盐渍土累积塑性变形研究

为研究深季冻区碳酸盐渍土地区路基的长期沉降问题,利用动静态三轴测试系统开展了循环加载试验,得到了不同振动频率f、压实度k和循环应力σ_(d)—下碳酸钠盐渍土重塑土样的累积塑性变形曲线。结果表明,随着荷载频率的增加,加载前期累积塑性应变的增长速率和累积塑性变形先增加后减小;累积塑性变形与压实度的关系并不总是负相关的;循环应力σ_(d)对累积塑性变形有显著影响,循环应力σ_(d)越大,土样的累积塑性变形越大;Monismith指数模型可以很好地预测冻融后碳酸盐渍土的累积塑性变形。

重复荷载作用下粉性路基土累积塑性变形探讨

为探讨粉性路基土在载荷作用下所发生的塑性变形状况,对道路质量风险建立了模型进行预估.文章参考多方研究资料成果,拟定了实验研究方法.将含水率和压实度作为研究变量,分析了不同变量因素下粉性路基土的动力临界值.并以之为基础,建立了风险预估模型.通过与实测结果相对比,证实本次与研究所提出的计算模型具有符合标准的决定系数,具有较高的可靠性和合理性.同时,研究还证实了粉性路基土的动应力临界值与压实度之间存在正相关关系、与含水率之间成负相关关系.研究结论认为,应对路基土载荷状况进行定期监控,确保其处在临界值范围之内.

方钢管混凝土柱塑性变形性能的试验研究

提出了允许部分柱屈服的混合型屈服机制,允许部分方钢管混凝土柱屈服耗能,但要求柱不丧失承载力以避免层倒塌,为考察方钢管混凝土柱屈服后的力学性能,对方钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的力学性能进行了试验研究,分析了轴压比、含钢率、长细比等参数对方钢管混凝土柱滞回曲线、刚度曲线、延性系数、塑性变形性能的影响.试验结果表明:方钢管混凝土柱屈服后承载力无明显下降,具有良好的延性和耗能能力,且随含钢率的增加,钢管混凝土柱的耗能能力和塑性变形能力提高;而随轴压比和长细比的增大,钢管混凝土柱的耗能能力和塑性变形能力却相应降低.

无黏性砂土受载累积变形的弹塑性本构模型

基于经典弹塑性本构模型框架和双硬化模型,选用两种不同屈服面,建立了一种无黏性砂土弹塑性本构模型.该模型能计算履带车辆行驶工况下,地面无黏性砂土受反复载荷作用下的累积变形;另外针对砂土材料在剪切条件下发生剪胀现象,结合剑桥模型的剪胀公式,模型引入无黏性砂土的剪胀性参数,以描述土壤在剪切力作用下的变形.研究结果表明,该模型能够反映无黏性砂土在车辆行驶过程中的累积塑性变形,便于计算机仿真分析.

强烈塑性变形对Ag-Y2O3复合材料显微组织、力学和电学性能的影响

采用反应合成法制备出Ag-Y2O3复合粉体,研究了大挤压比挤压工艺对Ag-Y2O3(Y2O3质量分数为8%)复合材料显微组织、力学和电学性能的影响。结果表明:通过反应合成技术可以在Ag基体中形成尺寸细小的Y2O3颗粒;大塑性变形加工能够对Ag-Y2O3复合材料的显微组织起到均匀化和弥散化作用;Ag-Y2O3复合材料的显微组织为Ag基体中分布着细小Y2O3颗粒的复相组织;Ag-Y2O3复合材料的抗拉强度、电阻率等随真应变的增加而降低,延伸率随真应变的增加而提高。

累积大变形对反应合成Ag-CeO材料组织和性能的影响(英文)

采用反应合成法制备Ag-CeO2复合材料,研究了Ag-CeO2复合材料的物相,在大塑性变形加工条件下的组织均匀化过程,以及Ag-CeO2复合材料的显微组织和物理性能的演变。XRD、SEM及能谱分析结果表明:通过反应合成法可以在Ag基体中合成尺寸细小的Ag-CeO2复合材料,其显微组织为Ag基体中分布着细小CeO2颗粒的团聚物。经过累积大塑性变形加工能够对Ag-CeO2复合材料的显微组织起到均匀化和弥散化作用。Ag-CeO2复合材料的抗拉强度、电阻率等随真应变的增加而降低,延伸率随真应变的增加而提高。

ECAP与正挤压相复合的累积变形工艺数值模拟

在等通道转角挤压(ECAP)工艺的基础上,提出了一种新型塑性变形工艺——等通道转角挤压与正挤压相复合的累积塑性变形工艺(ECAP-FE).将等通道转角挤压与传统正挤压相结合,设计了一套集剪切与镦挤变形于一体的挤压模具.以ZM21镁合金为研究对象,通过有限元模拟对该工艺进行研究.模拟结果表明:ZM21镁合金经ECAP-FE累积塑性挤压变形之后,其平均等效应变值可达2.845,约为ECAP变形工艺的5倍,获得了令人满意的塑性累积应变,能有效的细化晶粒;与仅发生ECAP变形的等效应变不均匀系数(C_i=0.435)相比,经复合挤压后材料的等效应变不均匀系数(C_i=0.875)稍高,但C_i值是沿轴线对称分布的,因此符合工业使用要求.

间歇性循环荷载下冻融风积土变形特性及分数阶预测模型

列车运营对路基的长期作用由振动加载、荷载间歇交替组成,已往研究多只考虑振动加载周期对路基土体强度和变形特性的影响,而忽略了间歇期的影响。为研究间歇性循环荷载作用下风积土路基变形特性,利用GDS DYNTTS冻土动三轴仪,开展不同有效固结围压σ_(3c)、冻融循环次数FT、动应力幅值σ_(d)^(ampl)和振动频率f的间歇性循环荷载下风积土动三轴试验,研究间歇性循环荷载下冻融风积土变形特性及其影响因素。试验结果表明:间歇性循环荷载作用下风积土累积塑性应变曲线呈稳定型、发展型和破坏型三种形态。间歇阶段能够在较大程度上削弱土体的应变累积,从而使其较连续荷载作用下变形减小。基于极差方法,确定动应力幅值是影响风积土累积塑性应变的最重要因素,其余依次为有效固结围压、冻融循环次数、振动频率。采用双Abel黏壶建立考虑间歇性循环荷载作用的冻融风积土分数阶累积塑性应变预测模型,并与试验结果进行了对比分析,二者吻合度较高,说明该文建立的分数阶累积塑性应变数学模型可合理预测间歇性循环荷载作用下风积土路基长期变形特性。研究成果可为季节性冻土地区路基工程设计和灾害防治提供科学依据。

剪切型软钢阻尼器的累积塑性损伤研究

剪切型软钢阻尼器是一种有效的减震耗能装置,耗能板具有弹塑性变形能力强,滞回曲线稳定饱满,成本较低等优点。软钢阻尼器发生疲劳损伤时,易产生塑性变形的累积损伤,在等幅与变幅荷载作用下,阻尼器的疲劳寿命与剪切应变幅值满足经典Manson-Coffin公式。本文通过分析滞回曲线中塑性变形累积过程,计算疲劳破坏时的累积塑性变形量。基于Minner损伤累加准则,运用了一种基于累积塑性变形的剪切型软钢阻尼器疲劳寿命评估方法,将CPD累积率的试验结果与疲劳损伤值对比验证,得到误差可控制在15%以内,CPD累积率能够预测损伤程度的结论。

循环荷载作用下广州软土长期累积变形特性试验研究

软土长期累积变形特性对软土地区地铁和高铁等地基沉降变形控制至关重要。以广州地铁隧道附近的淤泥质黏土和粉质黏土为研究对象,通过室内GDS循环三轴仪,在考虑土体性质和荷载频率两种影响因素下对广州软土进行循环动三轴试验,研究了循环荷载作用下广州软土的长期累积塑性变形特性和规律。结果表明:同一荷载频率下广州地区淤泥质黏土的长期累积塑性变形量约为淤泥质粉质黏土的1.6倍;基于试验数据和已有研究成果,广州软土地区淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土的临界循环应力值不超过30 kPa;此外,分析了现有常用的土体累积塑性应变计算模型的优缺点和适用范围,推荐给出了适合广州地铁行车荷载作用下软土地基长期变形控制与计算的模型。该研究成果可为广州软土地区地铁隧道变形控制与计算提供依据。

寒区铁路冻结粗粒土填料长期变形特性研究

振动列车荷载长期循环往复作用下土体产生的变形存在一定程度的应变累积,依托某寒区铁路,开展不同温度下冻结粗粒土填料长期动三轴试验,探究填料长期变形、弹性模量和阻尼比的变化规律,并对试样累积塑性变形进行安定性分析,将累积塑性变形划分为三种不同的状态。在黏弹性模型的基础上串联塑性弹簧提出一种计算应力-应变关系的简化方法。研究结果表明:温度越低,动弹性模量越高,阻尼比越低。在动应力水平较低时,土体处在塑性安定阶段,累积塑性变形随振动次数的增加趋于稳定,动弹性模量略有增加,阻尼比则逐渐减小;当动应力水平超过塑性蠕变界限时,土体刚度迅速降低,累积塑性变形急剧增加,试样呈现破坏的趋势;当动应力水平处于塑性安定和塑性蠕变界限之间时,累积塑性变形虽然增加,但仍然处在可控范围。提出的弹塑性模型可以很好地描述冻结粗粒土填料的滞回特性和累积塑性变形规律。研究成果可为高速铁路路基填料长期动力性能的分析提供有益参考。

7075铝合金低应力多冲碰撞塑性变形动态响应

在338.1、382.3和433.6 MPa冲击应力下,使用0.25、1.00、2.00和4.00 Hz的冲击频率对7075铝合金试样进行多冲碰撞试验,利用图像处理软件测量试样的累积塑性变形量和各层深值的变化,根据试验数据建立了S-σ-f-N的数学关系,并且通过金相显微组织分析晶粒变化。试验结果表明:试样的变形与冲击应力、冲击频率和冲击次数的大小有关,且均呈正相关,材料动态变形规律具有趋表效应,冲击频率逐级增大,形变增量梯度逐级衰减;当其他冲击条件相同时,冲击应力增大到一定值,约为7075铝合金材料的屈服强度的95.3%时,材料显微组织呈现纤维状。对比各项冲击因素,冲击应力是影响7075铝合金材料塑性变形的主要因素。

循环振动作用下残积土动力变形特性试验研究

为研究压实残积土在循环荷载作用下的变形特性,对不同含水率压实残积土进行改变围压及轴向动应力幅值条件的动三轴试验,得到了不同物理力学条件下土的动应力-应变关系滞回曲线、累积塑性应变发展规律曲线及骨干曲线,分析了动弹性模量随应变的衰变规律,探究了含水率、围压及动应力幅值等因素对试验结果的影响。结果表明:当累积塑性应变达到一定值时,压实残积土变形随动应力幅值σ_d的增大增幅明显,但最终表现为弹性安定行为,该特性随含水率的增加逐渐减弱;含水率增加不利于土样变形稳定,而提高围压可抑制该趋势。另外,增湿会加快模量的衰减,并降低残余模量,围压对衰变规律的影响随应变的增大逐渐减小。研究可为花岗岩残积土作为路基填料的施工过程及土体改良提供技术参考。