土工合成材料循环受载、蠕变和应力松弛特性的统一本构模拟

应用双曲线方程、修正曼辛准则(Masing rule)和过应力型粘塑性理论,建立了一种可以同时描述土工合成材料应力应变关系的非线性、循环荷载作用下的弹塑性和滞回性、蠕变和应力松弛的一维本构模型。这个本构模型的独特之处包括功能全面、随加载路径移动的蠕变界线、非线性流变特性、以及参数确定方法简单直观等,且它可以很方便的植入已有的有限元软件包中。该模型还可以蜕化为率无关的非线性循环受载模型,可以很简单的应用于非线性动力数值分析。本文应用几种土工格栅试验结果验证了所提出的本构模型。

水平受荷桩“p-y+M-θ”分析方法

中国近海海上风电机组开发建设中,大直径单桩基础形式使用占比超70%。现行p-y曲线设计方法主要适用于小直径柔性桩,对大直径单桩侧向及桩底受荷描述能力不足,导致其严重低估刚柔性桩和刚性桩(分别常用于中国和欧洲的近海风电工程)的变形和承载能力,过于保守的设计给海上风电降本带来挑战。为此建立了能以统一的方式预测柔性、刚柔性和刚性单桩水平单调受荷响应的“p-y+M-θ”模型,并将该模型推广到循环荷载下单桩的响应分析。通过与相关试验结果比对发现,“p-y+M-θ”模型能较为准确地预测桩基水平加载响应。力图为水平受荷单桩工程设计提供简洁而可行的响应分析方法。

循环加载下X形桩竖向承载特性模型试验研究

实际工程中桩基经常受到各种动荷载作用,如高铁路基中的加固桩长期承受列车行车时产生的循环动荷载作用,桩基在循环荷载作用下的承载特性研究对动荷载下的工程设计至关重要。X形桩是一种在传统圆形截面桩基础上发展而来的新型异性桩技术,其承载机制不同于传统圆形截面桩。为了深入研究X形桩在循环荷载作用下的动力特性和荷载与沉降规律,开展了砂土中X形桩竖向循环加载大比尺模型试验。试验结果表明,随着循环加载的进行,X形桩顶产生累计沉降,且循环荷载比越大,加载频率越高,桩顶沉降越快;循环加载初期,X形桩顶动刚度降低,桩身轴力响应增大,桩侧摩阻力发生弱化,之后逐渐趋于稳定,且桩身下半段侧摩阻力较大;在同等加载条件下X形桩与等截面圆形桩相比,承受动荷载能力较强,桩侧摩阻力较大,长期循环加载作用下产生的累计位移较小。研究结果可为X形桩在动荷载作用下的工程设计提供参考依据。

一种适用于柔性接头摆动寿命的预估方法

根据柔性接头弹性件的实际工况,采用有限元方法模拟哑铃试样和四重片试样的循环受载情况,预估不同应变条件下试样的疲劳寿命。分析仿真结果发现,四重片试样在结构及受力状态等方面更符合柔性接头摆动疲劳测试工况。选取四重片为柔性接头寿命表征件,并对其开展剪切疲劳寿命试验,发现随着应变增加橡胶的疲劳寿命减小。对比有限元预估试样件寿命与试验结果,循环次数相差13%以内,验证了该有限元寿命预估方法的正确性。文中所提出的有限元预估寿命方法可进一步应用于多种载荷情况下柔性接头的寿命预估,可节省试验成本,为柔性接头摆动寿命测试提供参考。