砂土中能量桩单桩水平承载特性模型试验研究

为探究能量桩单桩水平承载特性,针对砂土中能量桩在水平荷载下的承载特性进行研究,基于模型试验,分析了水平荷载作用下能量桩在制冷和加热过程中的桩顶位移、桩前土压力以及桩身弯矩等的变化规律。研究结果表明:制冷会引起能量桩桩顶水平位移略微增大,增量为0.48%D(D为桩体直径),而加热会引起较大的桩顶水平位移,达到了2.38%D;制冷和加热在初始阶段会引起桩前土压力增大,初始增长阶段结束后,土压力变化较小,多为缓慢增长或基本不变。相较于初始土压力,制冷和加热结束时的土压力基本呈增长趋势,仅个别埋深处土压力减小。制冷过程中,埋深0%L~40%L(L为有效桩长)范围内的弯矩增大,埋深40%L~100%L位置处的弯矩变化较小;加热过程中,埋深0%L~60%L范围内的弯矩均有所增大,0%L~40%L位置处的弯矩增大最为明显。制冷和加热过程中均在20%L处产生了最大弯矩,最大弯矩的增加量分别为9.93%和10.32%。进一步基于圆孔扩张理论提出了弯矩计算的理论解,并与试验结果进行对比分析,理论计算值与实测值较为吻合。

黄土地基中能量桩群桩承载变形性状模型试验

基于室内缩尺试验研究了含能量桩群桩在4次冷热循环过程中的桩身热力学特性及桩基承载变形特性变化规律,分析冷热循环对桩土温度、承台沉降、桩顶荷载及桩身摩阻力的影响。试验结果表明:冷热循环过程中能量桩较浅位置处桩身及桩侧土温度始终高于较深处,热循环过程中能量桩的传热效率高于冷循环过程。冷热循环会使承台顶面的工作荷载及群桩中各基桩的桩顶荷载发生往复变化,相应地引起承台发生往复倾斜,热循环引起的承台倾斜稍大于冷循环。热循环引起的能量桩桩身上部摩阻力为负,下部为正,冷循环时则相反。

高强钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力性能试验研究

为研究高强钢管内填超高性能混凝土(UHPC)的钢管混凝土短柱轴压性能,该文设计22根高强钢管UHPC短柱进行轴压试验,从破坏模式、荷载-纵向应变关系对试件的轴压性能进行对比分析,旨在通过径厚比、混凝土强度、截面类型等变化来探究高强钢管UHPC短柱的实际承载力性能差异.试验结果表明:高强钢管UHPC短柱的轴压性能受径厚比、混凝土强度影响较大;试件承载力随钢管壁厚增加而增加,但相同钢管直径和不同钢管直径增幅呈现不同规律.该文从延性、核心混凝土强度提高程度两个角度进行分析并提出高强钢管混凝土试件的相关参数设计建议.最后,将高强钢管UHPC短柱的轴压试验承载力结果与国内外规范GB 50936—2014、AIJ计算承载力结果进行对比,并基于极限平衡理论推导出高强圆钢管UHPC试件的轴压承载力计算公式,同时结合该文试验数据对其进行验证,证明了公式的准确性.

基于加州承载比试验的隧道弃渣颗粒接触力场形状影响因素分析

对级配碎石而言,不同的颗粒表面性质会影响颗粒接触力场形状、大小及梯度,进而改变试样所受约束力。分析加州承载比(California bearing ratio,CBR)试验过程中试样侧板及底板的受力演变,探究试样颗粒细观参数对试样颗粒接触力场及试样约束力的影响。通过对比不同刚度比、摩擦系数与黏结强度(设定其比值为1下)对试样接触力场形状的影响。结果表明:以刚度比值6为界,随法向刚度的增大,颗粒接触力场长细比先增加后减小;随摩擦系数或黏结强度增大,接触力场长细比相应减小。考虑颗粒相对运动中黏结强度比中法向及切向参数作用不同,以黏结强度比4为界,随法向黏结强度增大,其接触力场长细比先增加后减小;随切向黏结强度增大,所得接触力场长细比变化趋势则为先减小后增加。研究成果可为研究隧道弃渣制成的级配碎石颗粒细观参数与其接触力场形状间关联性提供一定参考。

欠压实斜坡桩竖向承载特性离心模型试验研究

现有的桩基理论与经验基本上是基于平坡条件下建立的,而工程中常见的欠压实斜坡桩的受力特性与平坡桩基存在着较大差异。基于斜坡桩的受力特点,开展了3组离心模型试验,研究了欠压实斜坡基桩在竖向荷载作用下的承载特性,获得了桩侧摩阻力、桩身轴力、桩体竖向位移的分布特征以及桩周土体的沉降规律,分析了边坡填筑压实度、坡比等因素对桩土非协调变形的影响。主要研究成果为:①欠压实斜坡基桩桩体受力主要包括桩侧正摩阻力、桩侧负摩阻力、桩端端阻力及边坡土体对桩体产生的下滑力等4部分。②桩周土体压实度对桩侧摩阻力沿深度分布及桩端阻力影响较大;斜坡坡度对桩侧摩阻力沿同截面桩身分布及侧阻力的峰值影响较大。③斜坡桩负摩阻力中性点约在0.5~0.6倍桩长埋深处,若按常规的承载桩基进行设计,桩体额外承受的负摩阻力和侧向荷载容易引起桩体破坏。

基于总安全系数法的系统锚杆支护承载能力试验研究

鉴于隧道现行规范缺乏系统锚杆支护的承载能力分析方法,总安全系数法提出了锚−岩承载拱的荷载结构模型与承载力计算方法,在理论上实现了锚杆的量化设计,但缺少试验验证。基于此,从结构试验角度研制了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞与不同间距系统锚杆支护下的锚−岩承载拱结构承载试验。通过监测围岩内部应力−应变、隧道位移与锚杆应变,分析了围岩与锚杆材料的破坏状态与破坏荷载,研究了锚−岩承载拱变形与受力特征、锚杆轴力分布。对比分析了模型试验的结构承载力与总安全系数法理论下锚−岩承载拱的计算承载力。研究结果表明:锚杆能有效地与围岩协同承载,显著增加围岩的侧限力,提高围岩抗压强度与承载能力;试验得到的锚−岩承载拱承载能力与理论计算结果较为吻合,表明了总安全系数法的锚−岩承载拱计算模型是合理的,并具有合适的安全性。

承载比(CBR)试验技术分析

分析美国、英国、日本和我国交通行业标准对承载比 (CBR)试验要求的异同 ,强调了承载比试验的操作技术及注意事项。通过对试验中的一些问题进行探讨 ,对正确理解承载比 (CBR)

一种虚拟试验架构下的舱段结构建模与承载破坏模拟技术

在一种面向产品的飞行器结构强度虚拟试验架构下,发展经典材料弹塑性损伤本构和通用有限元技术,并基于Abaqus内置Python软件开发虚拟试验插件工具,创建飞行器舱段结构人机交互虚拟试验平台,形成了对舱段结构承载破坏过程进行高逼真度模拟的虚拟试验能力。采取逐级验模的精度确认技术,开展从试棒到舱段壳体的虚/实试验对比,验证舱段结构虚拟试验的可行性,结果显示:虚拟试验能对舱段结构的承载破坏情况做高逼真度的模拟,对极限承载能力的预示精度达到4.6%。

基于总安全系数法的喷射混凝土支护承载能力的试验研究

为验证总安全系数法中喷层的荷载结构模型及其安全系数计算方法,研制大型隧道结构模型试验系统,采取结构试验的方法,开展毛洞、不同厚度喷层以及二次衬砌的加载破坏试验。通过围岩和细砂材料的三轴试验明确模型试验中各材料的物理与力学参数,模拟毛洞、不同厚度喷层以及二次衬砌的加载破坏全过程,依据破坏状态明确喷层与二次衬砌的设计承载能力,试验中监测围岩应力应变、喷层内外侧应变和喷层位移,结合监测结果分析喷层与二次衬砌在承载过程中的变形特征与受力特征,明晰喷层与二次衬砌的承载机制,并与总安全系数法理论计算结果进行对比分析。结果表明:1)在试验断面条件下喷层受力状态为小偏心受压,喷层与围岩之间的粘结能有效传递剪力,从而减少了喷层的弯矩,有利于充分发挥喷层的抗压强度,同厚度情况下喷层的设计承载力要高于二次衬砌;2)试验得到的厚度为2 cm和4 cm喷层的设计承载力比总安全系数法理论计算结果分别大27.0%和22.9%,表明总安全系数法的喷层承载力计算模型是合理的,并具有合适的安全性。

弱胶结砂岩地基承载力深度修正系数k2试验研究

为探究弱胶结砂岩深度修正合理性及修正系数取值,依托南京龙潭长江大桥北锚碇大型块体基础,对25 m埋深的弱胶结砂岩持力层分别开展基岩深层和浅层平板载荷试验,得到持力层深度修正前后的地基承载力特征值,研究深度修正规律,研究结论:修正浅层载荷试验地基承载力的修正系数k2t取3.3、修正规范法地基承载力的修正系数k2c取8.0,保守考虑时可不区分未修正的承载力特征值获得途径,k2统一取3.3;深度修正后地基承载力有较大提升,说明本工程中对弱胶结砂岩承载力进行深度修正是很有必要的;对比现有规范中土质地基k2的取值规律,弱胶结砂岩的k_(2t)和k_(2c)取值较为保守,该值可为类似地质条件下的工程提供参考。

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。

三边承载条件下预应力钢筒混凝土管承载能力的计算模型与试验验证

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的承载能力计算涉及管芯开裂时的弯矩重分布,是管体结构设计的重要组成部分。本文针对现有计算方法中管芯开裂判定的经验性和现有试验结果中管芯开裂后管体变形的剧烈性问题,提出了三边承载试验下PCCP承载能力计算模型。模型基于刚性管假设推导了管壁截面的弯矩与轴力系数,采用简化的混凝土应力应变关系作为管芯开裂的判别标准,给出管芯开裂后的管腰处弯矩重分布和管顶(底)处轴力作用线移动的数学表达,开展了基于分布式光纤传感器测量的三边承载试验,并验证了计算方法的合理性。对比验证结果表明,管芯开裂前计算与试验结果基本一致,管芯开裂后计算与实测结果在趋势上相同。本文采用的计算模型与原型试验的对比分析框架,有助于更深入了解PCCP受载变形规律,并在未来用于管体设计参数的确定与优化。

高陡岩质临坡地基承载力试验研究与数值模拟

针对高陡岩质临坡地基开展了不同坡角、坡距下承载力试验。结合深废矿坑工程采用数值模拟对高陡岩质临坡地基承载力影响因素进行了模拟计算与分析。研究结果表明:(1)承载力系数(η)随坡角(β)的增大而逐渐减小,随坡距(B)的增大呈非线性增长,当B超过一定距离时,η几乎不再增长且接近1.0;(2)相较β,地质强度指标(GSI)对η的影响更大,二者呈非线性同步增长;(3)锚索可提高η,设置4道锚索对η的提升效果较好,继续增加锚索数量对η的影响较小。

承载比(CBR)试验在高等级公路的应用探讨

本文结合在试验中的一些问题以及某高速公路的承载比试验 ,对不同击实次数下 ,CBR值的变化进行了探讨 ,并介绍了试验操作中的一些注意事项 ,仅供公路工程土工试验人员参考。

海上风机支撑结构承载性能试验研究

基于波流水槽开展的模型试验,设计了风机支撑结构受到水流、循环荷载、无水和静水环境条件等工况,获得了单向流作用、循环荷载作用以及单向流与循环荷载共同作用等不同荷载组合下风机支撑结构的承载性能.结果表明:循环荷载作用下风机支撑结构在无水条件下的产生的累积位移是静水条件下的46.12%,单向流和循环荷载共同作用时,支撑结构累积位移较单独荷载作用效果叠加时增加了60.84%.在有水的环境和多种荷载共同作用下,风机支撑结构承载性能有明显降低,因此,在海上风机结构设计和安全评估时应考虑多种荷载共同作用的影响.

湿陷性黄土场地中单桩承载力与负摩阻力试验研究

为了研究湿陷性黄土场地中土体湿陷引起的桩基承载力问题,在平凉市某工程现场利用机械成孔灌注桩(桩径0.8 m,桩长26 m)进行荷载-特殊浸水试验,对试验过程中不同深度处的桩身轴力和桩侧摩阻力进行分析。结果表明:天然状态下试验桩极限承载力大于13 200 kN,受力特性为典型的摩擦桩;由于前期泥浆护壁施工方式对孔壁的浸水影响以及桩周土沿桩长方向上物理力学性能分布的不确定性,侧摩阻力沿深度出现多个峰值,最大值均出现在泥浆护壁以上(桩身2~6 m)位置处;在渗水孔与渗水坑相结合的特殊浸水试验条件下,桩侧负摩阻力在浸水试验第8 d时趋于稳定,中性点在桩身8 m位置处,负摩阻力为107.6 kPa;试验过程中桩周土沿桩长分段发生湿陷,而不是随浸水自上到下逐渐湿陷;受到预浸水作用的试件SZH在静载试验结束后的中性点出现在桩身12 m位置处,负摩阻力为127.8 kPa,人工浸水试验主要使桩身8 m位置以上桩身轴力增大,中性点位置保持不变,表明负摩阻力受桩顶荷载、浸水方式和浸水固结时间影响显著。

内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

大直径嵌岩灌注桩承载特性试验与有限元模拟

基于青岛某工程的4根大直径嵌岩灌注桩,在现场开展了单桩竖向抗压静载试验和桩身完整性测试,以明确大直径嵌岩灌注桩在竖向荷载下的承载特征,拟揭示不同荷载水平下嵌岩灌注桩的承载力发挥机制。结合不同嵌岩深度的单桩承载性能有限元模拟,重点分析了单桩在不同嵌岩深度下的竖向抗压承载特性和桩土位移分布特征。研究表明:在笔者试验条件下,大直径嵌岩灌注桩单桩竖向抗压承载力具有一定离散性,桩头部位的损坏会极大影响单桩承载力的有效发挥;加载完成后,数值模拟得到的桩顶沉降量为31.56 mm,约为现场实测值的1.1倍,模拟结果与实测结果较为吻合;通过不同嵌岩比的模拟结果对比发现,嵌岩深度越大桩端阻力占桩顶荷载的比例越小,且桩端阻力占比的变化速率随着嵌岩比的增加逐渐减缓;嵌岩深度取2.5倍桩径为宜。

试论公路建设中实施路基土CBR(承载比)试验的必要性

加州承载比（ＣＢＲ）试验最早是由美国提出来的，它是评价路基土和路面材料强度和稳定性的主要依据。我国ＪＴＪ０３３－９５和ＪＴＪ０５１－９３两项标准也对ＣＢＲ试验作了明确规定。但目前我国有关部门及人员对此还缺乏必要的了解和认识，在许多关键技术问题上没有获得普遍的共识。因此，为了保证路基填筑的施工质量，提高路基的稳定性，应加强该试验方法的推广应用工作。

土工合成材料加筋土桥台极限承载力的离心载荷试验

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以及破坏模式的影响。试验结果表明,筋材强度对GRS桥台极限承载力影响显著,采用高强度筋材的GRS桥台在加载过程中始终保持稳定。采用低强度筋材的GRS桥台的极限承载力随承载区缩进距离增加而增大,但其增长趋势出现衰减;随承载区域宽度增加,极限承载力降低;现行的半经验半理论公式显著低估了GRS桥台的极限承载力。从试验中和模型拆除后观察,GRS桥台破坏面均从承压区域后缘开始发育,随后向面层方向倾斜向下延伸至约1/2桥台高度处终止;但承载区缩进距离和宽度会影响破坏面的形态和位置。现有方法不能准确地预测GRS桥台破坏面底部终点的位置以及在承载区域下方的形态。增大承载区缩进距离和宽度使得各层筋材应变峰值的位置向桥台内部移动。桥台临空面的存在使得筋材的应变集中于靠近临空面一侧。