筋土拉拔界面弹塑性模型的全过程分析

基于筋土拉拔界面理想弹塑性模型基础上,针对土工合成材料拉拔时出现的应变硬化和应变软化现象,提出了双线性剪应力-位移弹塑性硬化模型和三线性剪应力-位移弹塑性软化模型,将应变硬化筋材的筋土拉拔过程分为弹性阶段、弹性-硬化过渡阶段和完全硬化阶段,将应变软化筋材的筋土拉拔过程分为弹性阶段、弹性-软化过渡阶段、完全软化阶段、软化-残余过渡阶段和完全残余阶段;为了验证2种弹塑性模型的准确性与适用性,将2种弹塑性模型预测结果与试验结果进行对比,并引入几种经典的筋土界面模型进行对比分析;通过筋土界面基本控制方程,分别推导了拉拔荷载下应变硬化和应变软化2种塑性变形特征筋材不同阶段界面拉力、剪应力和位移的计算表达式,很好的反映了筋土拉拔界面的渐进性破坏;同时,为直观反映2种类型筋材拉拔试验过程中界面不同拉拔阶段的受力演化规律,对界面剪应力在不同拉拔阶段的分布规律进行分析。研究结果表明:2种弹塑性模型预测结果与拉拔试验数据吻合良好,能够较好的反映筋土界面的硬化或软化特性,且计算更为简便,具有更好的适用性,验证了所提出2种弹塑性模型对筋材在拉拔界面中渐进破坏分析的有效性;在筋材的拉拔过程中,2种弹塑性模型的过渡阶段一般均不明显。研究结果能够全面反映不同应变类型筋土界面的渐进性破坏。

一种土工合成材料加筋土界面拉拔行为分析

为研究试验过程中不同位置的筋土界面拉拔行为,以补充试验测量的不足,提出了一个能够预测筋材任意位置拉力和位移的界面拉拔公式,并给出了其具体的应用和分析步骤。首先预测给定筋材长度的最大峰值拉力,然后在最大峰值拉力范围内预测给定峰值拉力的筋材有效长度,其次确定界面摩擦系数大小,最后预测沿筋材任意位置的位移变化关系。同时,对界面拉拔公式进行了参数影响分析,并将界面拉拔公式预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明:界面摩擦系数可以间接验证界面拉拔公式的准确性,对拉拔试验结果提供一致性解释。界面拉拔公式的预测结果与拉拔试验结果吻合良好,表明了分析模型的合理性。研究成果对分析和完善筋土界面特性具有重要意义。

钢管-橡胶混凝土的界面性能研究

研究C40橡胶混凝土的合理配合比,测试分析了橡胶掺量对核心混凝土的力学性能、吸水率及干缩性的影响规律,同时采用模型结合滑移试验研究分析钢管-橡胶混凝土的界面黏结性能。结果表明:橡胶掺量低于15%时可获得C40混凝土,钢管橡胶混凝土的黏结力随橡胶的掺入呈大幅下降(降幅最大达70%),并随掺量增多而不断降低;随龄期则存在明显的非线性关系。通过模型分析,判断出两种趋势的影响因素有以下:混凝土自身强度、表面孔隙、干缩,并通过试验得到验证。采用神经网络模型,对试验进行预测,与试验结果吻合良好;运用细观模型对橡胶混凝土的微观性能进行分析,得出“孔洞”与裂隙的相关结论,论证了掺入橡胶后的变化现象。

冻融作用下聚氨酯透水混合料性能衰减规律

为研究冻融作用对聚氨酯透水混合料(polyurethane bounded permeable mixture,PUPM)性能的影响,通关相应宏观试验对PUPM冻融损伤特性进行多尺度表征。首先测定PUPM质量损失率、吸水率、劈裂强度随冻融次数变化的衰减规律;在不同冻融阶段进行拉拔试验,分析冻融过程中界面抗拉强度的衰减规律及界面破坏形态的变化。试验结果表明,冻融过程中,相比于开级配磨耗层(open graded wear layer,OGFC),PUPM质量损失率较大;PUPM吸水率先增大后减小,之后趋于平缓;PUPM的劈裂强度与胶石界面抗拉强度前期衰减较快,后期衰减减缓;冻融初期,胶石界面从粘聚破坏转变为粘附破坏,水的侵蚀是造成界面损伤的重要原因。