砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。

黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能试验研究

为了研究黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能,开展了一系列室内模型试验,分析了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础在不同角度和不同加载位置的极限承载力及荷载-位移变化规律.通过ABAQUS建立了吸力式沉箱基础的斜向受荷三维数值模型,分别采用长径比为3和6的模型探究了加载位置对基础极限承载力的影响,进而确定了沉箱基础最优系泊点的位置,并基于极限包络线方法提出了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础极限承载力的计算方法.结果表明:当荷载方向与水平向的夹角小于30°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较大;当荷载方向与水平向的夹角大于45°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较小.在基础承载力受加载位置影响较大的斜向荷载角度范围内,随着荷载角度增加,其对应的最优系泊点位置有所上移.

斜向水平荷载作用下高强钢筋混凝土柱的抗震性能

为了提升斜向水平荷载作用下钢筋混凝土结构的抗震性能,共设计了7组矩形截面的钢筋混凝土柱,研究了加载方向、轴压比和约束方式对钢筋混凝土柱破坏形貌、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线的影响。结果表明,相对斜向加载NC-2试件,主轴加载NC-1试件的滞回曲线更为饱满、峰值荷载较大、强化退化更快,屈服荷载 F_(y)、极限荷载F_(u)和延性系数平均值μ_(ave)相对更大,表明斜向荷载作用下试件的承载能力和变形能力相对较低;轴压比越大试件的峰值荷载越高、到达峰值荷载后的斜率下降速率越大, F_(y)和F_(u)越大、μ_(ave)越小,表明轴压比更大的钢筋混凝土试件的承载能力越大,而变形能力有所减弱;局部区格约束试件C-3的滞回曲线与未约束试件NC-4差别较小,且峰值荷载相对未约束试件NC-4更小、到达峰值荷载后的斜率下降速率相对更快, F_(y)、F_(u)和μ_(ave)相对未约束试件NC-4更小;外包铁板网/碳纤维布约束的C-1/C-2试件的 F_(y)、F_(u)和μ_(ave)相对未约束试件NC-4增大,滞回曲线更加饱满、峰值荷载越大,表明外包铁板网/碳纤维布约束可以有效提升试件的承载能力和变形能力。

斜向上拔螺旋桩基础极限荷载计算

斜向荷载作用下抗拔螺旋桩基础的研究选用螺旋桩为研究对象,引入了随动坐标系,并将桩-土相互作用形成的地基反力以载荷的形式施加于桩体和叶片,解决了大变形材料使用小变形弹性材料叠加原理问题,分析了斜向荷载抗拔螺旋桩基础的破坏模式,建立了斜向荷载作用下抗拔螺旋单桩和群桩基础的极限荷载估算公式,通过与螺旋群桩原型试验的极限荷载判定值的对比,斜向极限荷载估算值约为判定值的93.3%。表明所使用的研究方法,提出的破坏模式和极限荷载计算方法比较符合实际情况,对斜向荷载抗拔螺旋桩基础工程的设计与分析有一定的指导意义。

斜向荷载作用下桩群中设置斜桩对其沉降的影响分析

斜向荷载作用下桩群的设置方式对其承载力和沉降有较大影响.为揭示这一影响规律,采用非线性有限元软件对斜向荷载作用下桩群中设置的斜桩进行三维建模,分析了斜桩的倾角、桩-土弹性模量、斜桩桩长以及桩数等因素对群桩沉降的影响.结果表明:地基土质情况、斜桩的倾角、刚度和桩长与桩数等对倾斜群桩的沉降影响较大,所得结论对斜向荷载作用下群桩基础的设计与施工具有一定的指导意义.

承压螺旋桩斜向荷载试验与极限荷载判定分析

桩基础所受外载荷并不是单一方向的载荷,如输电塔结构,在承受竖向压力的同时承受着水平载荷作用,导致基桩受到斜向压荷载作用,该种条件的桩基础极限载荷的确定对结构设计的安全性极为重要.为此,开展承压螺旋桩基础斜向荷载的试验研究工作.模型试验采用1#(叶片距宽比为3.14)和2#(叶片距宽比为5)2种桩型,1#桩型试验5次,2#桩型试验4次,2组共计9次试验.承压螺旋桩斜向荷载试验表明:①本次试验桩顶水平位移较竖向位移大了1个数量级,螺旋桩基础的竖向承载能力并未得到充分发挥,竖向分量限制了背载侧叶片对地基向上的压缩作用,从而提高了基础抗水平载荷的能力.②叶片间距增大时(1#<2#),荷载-位移曲线表现出更为明显的非线性特征,1#和2#桩受载侧地基表面均出现放射性裂纹;1#桩背载侧地基表面沿桩体外径开裂,2#桩的背载侧出现似"拔出体".③可采用F-ΔX0/ΔF方法、S-LogP方法,并根据荷载量变化、桩土相互作用和桩周材料的变形阶段确定螺旋桩基础的斜向极限载荷;本次试验1#桩的判定极限荷载为327.93 N,2#桩为348.06 N.

斜向往复水平荷载作用下矩形截面框架柱抗震性能

通过7根矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究了不同加载角度时低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关性、滞回曲线特性和延性系数。结果表明,低周往复斜向水平荷载作用下矩形截面框架柱的受剪承载力随加载角度的增大而减小;双向受剪承载力的相关关系可以近似用椭圆方程描述;滞回曲线在形状上与正向水平荷载作用下框架柱的滞回曲线并无明显差异;随着加载角度的增大,框架柱的延性系数有降低的趋势。低周往复斜向水平荷载作用下所有框架柱的破坏均为剪切脆性破坏,应加强其抗震设计。

斜向荷载抗拔螺旋桩桩土荷载传递特性试验

基于对竖向抗拔螺旋桩的研究,设计和制作了斜向荷载施加装置,布置了土应力计和压力传感器共计19个,进行了2组6次试验,实测了地基应力,研究了地基应力变化规律和桩土相互作用特征.试验表明:①在斜向荷载水平分量作用下,叶片发生旋转和刚体位移,桩身两侧叶片周围的地基状态不同(背载侧叶片向上压缩地基,受载侧叶片向下压缩地基),形成以桩身为中心的力矩,背载侧叶片上部地基形成的抵抗力矩限定了叶片平衡力矩;②通过桩土相互作用,竖向分量限制了水平分量对受载侧地基的作用,而加速了背载侧桩周地基的破坏,斜向荷载的竖向分量和水平向分量的耦合效应显著;③当叶片距宽比为5时,叶片的桩土作用较强,各层叶片较好地发挥了承载能力,背载侧地基表面出现拔出体破坏特征;④当叶片距宽比接近3时,桩土相互作用随叶片距宽比的减小而减弱,其破坏表现为沿荷载方向推移的特征.

斜拉荷载作用下输电塔双层地基承载特性有限元分析

为了解上覆软土层的输电塔双层地基中上拔力和水平力共同作用下桩基的受力情况,采用ABAQUS有限元方法对斜拉荷载作用下扩底桩—双层土体地基体系进行数值模拟,通过改变上覆软土层厚度和强度等进一步分析铁塔地基的破坏性状。结果表明,软土层越厚,桩基承载力越低,且荷载倾角在荷载临界角两侧时对桩基承载力下降幅度影响不同;随着软土层强度的增加,桩基承载力提高;双层地基土体的破裂面亦随着软土性质的改变而发生变化。

斜向往复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能及损伤分析

为研究斜向往复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能,以加载角度、轴压比及套箍系数为变量参数,对12个模型进行了有限元数值模拟。分析了各模型的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力等抗震指标,并利用Park-Ang模型进行了损伤指数计算。结果表明:随着加载角度的增加,构件滞回曲线的捏拢效应更为明显,承载能力及累积滞回耗能降低;当加载角度增加至45°时,累积滞回耗能降低约20%,极限承载能力降低约10%。损伤指数计算结果显示,加载角度对损伤指数影响不大,轴压比与套箍系数是影响结构抗震性能的核心因素。

斜向荷载作用下斜桩承载性能数值分析

现行斜桩承载力荷载试验未考虑水平、竖向荷载的相互影响,不符合斜桩的实际受力情况.为研究斜向荷载作用下斜桩承载性能,针对斜桩在轴向上的不对称性,采用有限元模拟斜向荷载作用下斜桩承载性能,分析了水平、竖向荷载对桩顶位移的相互影响,荷载大小与荷载倾角对桩顶位移的影响.结果表明:水平、竖向荷载对桩顶位移存在有利相互影响,同时施加可减小桩顶水平位移与沉降;在被研究的桩-土条件下,斜向荷载加载初期(不大于400 kN),斜桩轴向受荷时,桩顶水平位移、桩顶沉降同时最小;斜荷载加载中后期(大于400 kN),若斜桩倾角大于与荷载倾角1°~2°,斜桩桩顶水平位移最小且在6 mm内、桩顶沉降较轴向受荷时增加1.1 mm,水平承载力提高62.9%、竖向承载力略有降低.

斜向水平荷载下高强钢筋混凝土框架柱受剪性能试验研究

通过两组12根高强钢筋混凝土框架柱试验,利用有限元分析方法,分析斜向水平荷载作用下两个主轴方向配箍量不等的柱的受剪性能和双向受剪承载力的相关关系。研究表明,通过有限元分析方法得到的计算结果与试验结果吻合较好,高强钢筋不等肢配箍混凝土框架柱双向受剪承载力相关关系近似符合椭圆规律。

斜向水平荷载作用下双向不等肢配箍框架柱受剪性能试验研究

通过三根不等肢配箍矩形框架柱在斜向低周水平反复荷载作用下的模型试验,结合以往试验数据,从滞回性能、刚度退化、延展性、耗能能力等方面对不等肢配箍矩形框架柱的抗震性能进行分析。分析表明:剪切破坏不等肢配箍矩形框架柱较差;刚度在加荷初期退化不明显,随着斜裂缝出现和位移的增加,刚度退化程度加大;延性系数和极限转角均随加载角度的增大而增大。在0o加载角时,构件的耗能能力最强,当加载角度为15o和75o时构件的耗能能力相差不大。

斜向动荷载下杆件的振动性能研究

研究了在斜向动力荷载作用下杆件的动力性能 ,推导出了有关杆件的振幅计算公式 ,并分析了振动参数对杆件动力稳定性的影响 。

斜向荷载作用下岩质地基基础应力分布

针对含有斜向支撑或斜向传力构件的岩土体支护结构嵌岩基础存在力学机理不明晰的问题,采用斜向荷载作用下岩质地基基础模型试验与三维有限元模型的分析方法,得到了斜向荷载作用下岩质地基基础应力分布规律和基础破坏模式。通过引入Goodman层状岩体内应力求解中的等效各向同性介质理论对基础压应力核心体边界进行了求解;在Southwell基本方程基础上通过Hankel积分变换对压应力核心体边界计算中的主要参数kn与ks的理论算法进行了推导。本文通过对比理论计算与三维有限元分析结论,验证了基于等效各向同性介质理论提出的基础压应力核心体边界和参数kn与ks的理论计算方法,得到了斜向荷载作用下岩质地基基础应力分布的特点及其应力边界求解方法,为岩质地基基础的内应力后续研究与设计提供了理论依据。

斜向水平荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力有限元分析

为研究钢筋混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力和破坏机理,采用混凝土三维亚弹性正交各向异性本构关系模型(既适用于比例加载又适用于非比例加载)和旋转型弥散裂缝法(旋转裂缝垂直于主拉应变方向),应用非线性有限元法进行分析,并与试验值进行了比较.结果表明:计算值与试验结果吻合较好;斜向水平荷载作用方向对矩形截面不等肢配箍钢筋混凝土框架柱受剪承载力的影响符合椭圆规律.

斜向水平荷载作用下钢筋混凝土框架柱受剪性能分析

利用三维非线性有限元方法,对矩形截面两个主轴方向上配箍量不等的钢筋混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力进行了分析研究,并与试验结果进行了比较分析,得出了斜向水平荷载作用下钢筋混凝土框构件受压侧的两个角边,容易发生钢筋与混凝土的粘结破坏及在柱截面短边适量增加配箍量有利于提高斜截面受剪承载力的结论.

线荷载集度定义与平行分布荷载简化计算

指出了国内理论力学教材中关于线荷载集度定义的局限,并提出了一种合理的定义,规范和简化了“斜荷载”荷载图的作法及其计算;同时给出了任意平行分布荷载简化的通用表达形式.

砂土中吸力式单桩极限抗斜拉承载力计算

为研究饱和砂土中吸力式单桩的极限抗斜拉承载力,对3种不同长径比和3种荷载作用角度下的吸力式单桩进行了室内大比尺模型试验,分析得到了不同参数下的桩基础的极限抗斜拉承载力。通过极限平衡法对吸力式单桩的极限竖向抗拔承载力和极限水平向承载力进行了分析研究,并基于破坏包络线的概念,对吸力式单桩极限抗斜拉承载力的试验结果进行回归分析和拟合,得到了竖向承载力和水平承载力之间的归一化关系及经验公式,进而推导出吸力式单桩基础的极限抗斜拉承载力。

斜向冲击下单层网壳结构的动力响应试验

为了研究单层网壳结构在斜向冲击荷载下的动力响应特征及其受力过程,对一单层K6型网壳模型结构进行力锤激励模态试验、斜向冲击试验和数值模拟分析。基于大比例网壳试验模型,利用动态信号测试系统获取结构模态参数,借助高速摄影机拍摄冲击历程、网壳变形及破坏形态,通过动态应变仪、位移传感器和加速度传感器得到了斜向冲击荷载下网壳结构关键杆件和节点的时程响应数据。结果表明：模态试验测试结果初步验证了模型的正确性;单层网壳结构在斜向冲击试验中的响应模式可以被划分为3种;斜向冲击荷载下结构中最不利受载节点普遍距离支座较远;距离冲击点越近的部位响应出现越早,相应幅值也越大,响应由冲击部位传至整个网壳的时间约为0.15-1.58ms;网壳结构试验的动力响应分析结果和理论分析吻合度较高。