基于Terzaghi极限承载力理论的PLT边载效应分析

浅层平板载荷试验(PLT)广泛应用于土木工程中浅部地基土层承载力的评定,试验过程中承压板周围覆土边载有可能对地基承载力评定造成影响。基于极限平衡理论,推导出广义边载分布条件下Terzaghi极限承载力公式,通过调整浅层平板载荷试验(PLT)承压板周围边载的范围和大小,分别针对砂土和黏性土地基,分析边载效应对地基极限承载力的影响大小和变化规律。结合工程实例,指出在工程应用中最终边载效应对处理后地基土的影响程度须结合PLT试验过程中土体最终达到的应力状态做出综合判断。

砂土中冲刷条件下三筒基础水平承载特性研究

通过开展小比尺三筒基础承载力模型试验,研究冲刷条件下三筒基础水平承载特性,建立数值模型对模型试验结果进行验证与扩展,分析水平和弯矩荷载下,冲刷率e和相对筒间距S/D对极限承载力的影响,提出三筒基础极限承载力的冲刷修正系数dhe、dme的计算方法;采用固定荷载比方法,通过数值模型计算M-H加载条件下三筒基础的破坏包络线,分析冲刷率e和相对筒间距S/D对复合加载特性的影响,提出冲刷条件下三筒基础M-H破坏包络线公式。研究结果表明:冲刷条件下的三筒基础受水平和弯矩作用直至破坏的过程,经历弹性变形—塑性变形—失稳破坏3个阶段;三筒基础的水平极限承载力随冲刷率e的增大而下降,且下降速率逐渐增大,相同长径比的三筒基础的水平极限承载力随相对筒间距的减小而降低;随着冲刷率e的提高,三筒基础的M-H破坏包络线向内移动,随着相对筒间距S/D增大,归一化破坏包络线呈上凸的趋势。

路基填土挤扩锚杆现场试验研究

以汕湛(汕头—湛江)高速公路揭博(揭西—博罗)段的水毁边坡应急抢险工程为依托,开展了路基填土挤扩锚杆现场试验,对比研究了普通锚杆、单盘挤扩锚杆和双盘挤扩锚杆结构力学特性。结果表明:普通锚杆其锚固段前3 m(自锚杆自由段与锚固段接触点起向锚固段延伸至3 m)承受的拉力占比为33.35%;单盘锚杆锚固段前3 m承受的拉力占比为56.65%,双盘锚杆锚固段前3 m承受的拉力占比为61.50‰;单盘锚杆实测极限抗拔承载力为普通锚杆的1.89倍,双盘锚杆为普通锚杆1.73倍;单盘锚杆、双盘锚杆与普通锚杆相比塑性位移占比较低,变形控制效果良好;单盘挤扩锚杆和双盘挤扩锚杆具有良好的工作特性,适合于承受较高荷载的工程应用。

厦门地区预制中短管桩抗压承载力统计分析

本文收集了厦门地区27根φ500预制中短管桩(桩长为4.9~14.8m,桩端持力层为黏性土—强风化花岗岩)的抗压静载试验结果,采用极差法、修正箱线图法和勘察规范统计法对27根桩的抗压极限承载力分九种情况进行了归纳分析与统计,得出了预制中短管桩桩长宜按15m界定,其对应的短桩效应承载力折减经验系数为0.84等具有实际应用价值的经验参数,同时也剖析了极差法、修正箱线图法和勘察规范统计法的优缺点。

山区公路滑坡综合治理研究

山区公路因地形多变、地质情况复杂等原因,极易发生滑坡,严重影响了公路的正常运营。以攀枝花机场路K10+935滑坡治理工程为例,结合研究区地形地貌及工程地质条件,对滑坡成因进行分析,采用传力系数法计算正常工况(天然工况)、非正常工况Ⅰ(暴雨工况)、非正常工况Ⅱ(地震工况)下的滑坡推力,并以此为依据,从前缘支挡(桩板墙)、坡面防护、坡面排水等方面对该滑坡的综合治理进行研究。

强夯法在碎石回填土工程中的应用研究

某变电站碎石土回填地基开展了强夯法施工。在强夯过程中观测、记录每点每击夯沉量和地面隆起量,深入分析了夯坑沉降和夯坑周围土体隆起变形特性,并计算出有效夯实系数,同时了解了强夯施工振动、侧向挤压等对周边环境和工程的影响,确定了与周边工程的安全施工最短距离。通过对该变电站碎石土回填地基开展浅层平板载荷试验、瑞利波试验和动力触探等一系的强夯试验,确定强夯地基有效加固深度、处理后的地基承载力和变形指标是否满足设计要求。对强夯法用于现场的合理性和适用性提出评价,提出大面积强夯加固碎石土回填地基的施工参数。

下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法研究

为探究下伏空洞桥梁群桩桩端岩层的承载机制和破坏模式,进行了单桩及不同桩数群桩的室内模型试验研究,得到了不同桩数群桩桩端岩层的极限承载力和破坏模式。根据下伏空洞桥梁群桩桩端岩层破坏模式的特点将破坏面分为两个部分,结合极限分析法提出了下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法,理论计算值与室内试验值吻合良好,验证了计算方法的合理性。同时分析了桩端岩层极限承载力随桩数增加的变化规律,可为岩溶区桥梁桩基工程建设提供参考。试验及理论计算结果表明:(1)下伏空洞群桩桩端岩层发生整体冲切破坏时,破坏体整体可视为与单桩破坏体等效的大型墩基;(2)当桩间距较小时,群桩桩端岩层极限承载力随外围基桩外包络线长度增大而增加,当外包络线长度相同时,内部基桩布置方式对群桩桩端岩层极限承载力无影响;(3)群桩效应系数随桩间距的增大而增加,临界桩间距为5d~6d(d为桩径)。

基于叠加理论的钢管混凝土偏压构件正截面承载力计算

圆截面钢管混凝土在偏心受压下,核心混凝土与钢管两种部件在工作时虽有较好的协同性,但钢材与混凝土的材料属性差异较大,而统一理论是将钢管混凝土作为一种新材料,对于钢管和混凝土两种部件各自的受力状态描述并不明晰。参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力的计算方法,合理选择核心混凝土本构,计算等效矩形应力图系数,并基于叠加理论和极限平衡理论,分别对3种不同受力类型下圆截面钢管混凝土偏心受压构件正截面承载力进行理论推导。结合收集到的61组试验结果进行实例验证,并引入我国CECS 28∶2012规程、JCJ01-89规程和Eurocode 4规程与结果进行对比,结果表明公式对钢管混凝土偏压构件承载力的预测效果最佳,为优化钢管混凝土构件的截面设计提供了一定的依据。

哈尔滨地区锤击PHC管桩竖向承载力研究

文中通过对哈尔滨松花江漫滩区以中密-密实粗砂为持力层、采用锤击成桩工艺的PHC管桩承载力实测值普遍高于规范计算值的原因进行分析,利用置于中密-密实粗砂层上锤击施工的PHC管桩静载荷试验、高应变等测试成果,研究了PHC管桩单桩极限承载力、桩侧阻力及桩端阻力的大小、分布规律及各自的贡献比例,通过数据总结得到了砂土地区锤击施工PHC管桩极限端阻力提高系数,为哈尔滨地区PHC管桩单桩极限承载力的确定和研究提供了参考。

轴压作用下CFRP约束钢管-活性粉末混凝土短柱承载力计算模型

通过碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管-活性粉末混凝土(CFRP约束钢管-RPC)和钢管-RPC轴压短柱破坏过程的异同比较,探讨了CFRP套箍系数和钢管套箍系数对CFRP约束钢管-RPC和钢管-RPC的影响及内在联系,为CFRP约束钢管-RPC短柱承载力的理论分析奠定了基础。基于双剪强度理论,提出了简易的计算模型,基于叠加理论,通过分析核心RPC、钢管和CFRP的应力-应变方程,推导得出了CFRP约束钢管-RPC轴压短柱的理论计算模型,将两类计算模型结果分别与试验实测值相比较,验证了理论式的可取性。

双曲面球型减隔震支座设计参数分析研究

双曲面球型减隔震支座是我国研发的一种新型减隔震装置,正在被广泛应用于高烈度区大跨径连续梁桥的抗震设计中。该支座滑动球面的摩擦系数μ、球心距H和固定支座的水平极限承载力Fu是影响其抗震性能的3个重要参数。通过对这3个参数进行深入研究,得到桥梁抗震性能与3个设计参数的变化规律,可为采用双曲面球型减隔震支座进行抗震设计的桥梁提供指导。

耐候钢-砼组合加劲梁悬索桥极限承载力退化规律研究

为制定预防性维护方案提供支撑,探究了悬索桥极限承载力随时间长期退化规律。以我国某公路耐候钢-砼组合加劲梁悬索桥为工程背景,建立了考虑钢梁、主缆和吊索三类主要钢构件截面特性与力学性能随时间退化模型;利用梁格法,采用Mises屈服准则,考虑几何非线性和材料非线性,基于U.L.列式编制杆系有限元计算程序,计算分析了3种最不利荷载工况下的悬索桥的弹塑性极限承载力。结果表明:耐候钢梁的截面积损失4.5%~11.7%,吊索截面积损失6.8%,主缆截面积损失1.1%,钢梁退化较快,随着荷载的增大,钢梁塑性区不断扩大使得主缆应力还未达到屈服应力,悬索桥就不能继续承载;荷载-位移曲线随着桥龄增加表现形式不同,在20年以前有明显的拐点;极限承载力呈现缓慢下降的趋势,100年下降27.2%~32.4%。

扣件式钢管脚手架随机变量对极限承载力影响研究

作为临时结构,扣件式钢管脚手架在材料、几何尺寸、搭设等方面存在大量随机变量。判断这些随机变量对脚手架承载性能的影响程度通常需要在有限元平台进行数以万次的蒙特卡罗模拟,此方法所得结果虽较为准确却存在计算速度缓慢、无法满足实际工程应用的缺点。本文通过收集国内近90个工地的现场实测数据,确定出具有普遍代表性的脚手架随机变量概率分布特征,随后引入有限元-神经网络-蒙特卡罗(Finite Element-Artificial Neural Network-Monte Carlo,FE-ANN-MC)方法,构建了一种可替代脚手架有限元模型的ANN代理模型,并利用该模型进行了各随机变量对脚手架极限承载力的相关性分析。

负载下外包钢筋混凝土加固钢柱的水平极限承载力参数分析

为研究负载下外包钢筋混凝土加固型钢柱的水平承载性能,考虑钢柱轴压比、型钢与混凝土之间的摩擦系数、栓钉设置等因素,采用有限元方法分析该柱水平极限承载力随各影响因素的变化规律。结果表明:对于外包钢筋混凝土加固工字钢柱,即使型钢表面不布设栓钉,钢柱的水平极限承载力仍较加固前有较大提高,且提高幅度随钢柱轴压比的增大而增加;当柱端型钢布设栓钉范围超过1/4柱长时,加固后钢柱的水平极限承载力会随栓钉沿钢柱高度方向的布设范围增加而略有增大,且随钢柱轴压比增加而大幅提升。

钢-混组合梁斜拉桥极限承载能力分析

以一座主跨420m的双工字型组合梁斜拉桥为研究案例,采用ANSYS有限元程序计算斜拉桥在运营阶段的第二类稳定系数,同时对荷载作用下斜拉桥的破坏过程进行详细分析。对比运营阶段六种典型加载工况,得出恒载+纵向百年风作用对结构的承载能力最不利。成桥阶段,组合梁斜拉桥结构的失效路径为:桥塔处钢主梁先屈服,而后索塔与横梁交界处混凝土压碎区域不断扩大,斜拉索屈服断裂,最后全桥破坏。对全桥结构的破坏过程进行研究,为同类桥梁的设计与承载能力评估提供参考。

用双曲线模拟载荷试验曲线方法探讨

建议用双曲线模拟载荷试验曲线，易于建立地基破坏标准，求得地基基床系数及其内在关系。在此基础上提出用极限承载力或静力触探指标估算割线基床系数的经验公式。

钢管高强混凝土轴压短柱承载力性能的试验研究

本文报导了２１个钢管混凝土轴压短柱的试验研究，其中１８个钢管高强混凝土试件，３个普通钢管混凝土试件。试验的主要参数是套箍系数。研究结果表明，当套箍系数较小时，钢管径向变形对钢管高强混凝土极限承载力有影响。

高速铁路隧道二次衬砌的变形特性与极限承载能力

通过分析《铁路隧道设计规范》中二次衬砌结构与普通受压结构在边界条件、平衡方程上存在的差别,认为采用单轴抗拉、抗压强度作为判断高速铁路隧道二次衬砌材料破坏的参数过于安全。以Ⅴ级围岩、350km·h^(-1)速度的高速铁路隧道为对象,运用MIDAS—NX数值模拟软件建立拟地层—结构模型,推导摩尔库伦强度准则下混凝材料强度参数与单轴强度的换算关系,在此基础上分析二次衬砌的变形特性与极限承载能力,并与二次衬砌受力实测数据比对。研究结果表明:在临界破坏状态下,随着侧压力系数的逐渐增大,洞形由扁平逐渐变到直立;二次衬砌结构受载后,内外侧塑性区的变化受侧压力系数的影响明显;在侧压力系数为1.4时,二次衬砌的承载效果最佳;二次衬砌中的钢筋主要控制衬砌单元的第一主应力(拉应力);二次衬砌的实际受载量远小于其极限承载能力,因此可对二次衬砌进行"减薄"。

厚板焊接压杆的极限承载力研究

对于板厚达４０ｍｍ以上的厚板焊接Ｈ形或箱形压杆承载力的设计，我国目前尚无规范可循。讨论了影响此类压杆承载力的因素，实测了九江长江大桥Ｈ形压杆的残余应力分布。利用数值积分法计算了九江桥Ｈ形压杆的承载力及φ值，并与ＢＳ５４００规范进行了比较。同时分析了在建中的芜湖长江大桥箱形压杆不考虑残余应力时的φ值及加劲肋对杆件承载力的影响。

摩擦型高强螺栓连接性能的试验研究

为了了解摩擦型高强螺栓连接性能,对5个试件进行了抗滑移系数、屈服强度和极限承载能力的试验研究。结果表明,用钢丝刷清除浮锈处理的摩擦面抗滑移系数达不到规范给定的数值;连接的屈服强度和极限承载能力很接近连接板材的相应强度;加大或减小螺栓的预拉力只对连接出现滑移时的荷载有影响,对连接的其它性能并无明显影响。最后,给出了设计建议。