基于颗粒非连续变形法的路基桩网结构土拱效应

桩网路基由于其施工工期短和沉降变形小等优点在中国铁路和公路建设中得到了广泛的应用。为研究桩网路基中土拱效应的机理和影响因素,采用非连续变形分析方法(discontinuous deformation analysis, DDA),通过改变路基高度、桩间净距和土工格栅参数建立了九种不同模型。结果表明:数值结果与实验结果吻合良好,验证了非连续变形分析方法在模拟路基桩网结构土拱效应上的可行性;随着路基高度的增加,土拱产生的作用逐渐显著,等沉面高度稳定为0.8~0.85倍桩间净距;桩间净距对桩土应力比峰值时刻有明显影响,随着桩间净距的减小,桩顶接受来自路基荷载传递的压力增大,桩土应力比达到峰值的速度加快。桩间净距的减小会导致等沉面高度的下降;加入土工格栅后,桩网结构所产生的桩土应力比与未加入土工格栅的相比更大,说明土工格栅可有效提高路基强度。

Wave Height Transformation and Set-up Between A Submerged Permeable Breakwater and A Seawall

In this study,we investigated wave transformation and wave set-up between a submerged permeable breakwater and a seawall.Modified time-dependent mild-slope equations,which involve parameters of the porous medium,were used to calculate the wave height transformation and the mean water level change around a submerged breakwater.The numerical solution is verified with experimental data.The simulated results show that modulations of the wave profile and wave set-up are clearly observed between the submerged breakwater and the seawall.In contrast to cases without a seawall,the node or pseudo-node of wave height evolution can be found between the submerged breakwater and the seawall.Higher wave set-up occurs if the nodal or pseudo-nodal point appears near the submerged breakwater.We also examined the influence of the porosity and friction factor of the submerged permeable breakwater on wave transformation and set-up.

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d~2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。

考虑脉冲高度分布(PHD)的光电倍增管光子探测模型

光电倍增管(Photomultiplier Tubes,PMT)具有光子级别的灵敏度,而且没有物理意义上的死区时间,在光子计数雷达应用中有独有的优势,但PMT响应单光子输出脉冲高度呈高斯随机分布,且不同脉冲之间还有可能产生堆叠,传统的单光子模型不能准确描述PMT的光子探测过程。针对PMT输出脉冲高度随机分布,脉冲堆叠现象和光子事件鉴别阈值的设置对光子事件探测概率的影响提出了一个新的PMT光子探测模型,并根据实际应用场景进行了简化,通过蒙特卡洛仿真验证了简化模型的适用性。搭建了光子计数雷达系统,通过和盖革模式APD进行实验对比,发现PMT光子探测模型虽然有略微的探测概率损失,但在测距应用中具有更小行走误差和更高测距精确度。实验也证明了新模型相比于传统单光子探测模型更符合PMT的光子事件探测概率分布,新模型对基于PMT光子计数雷达的系统设计和理论分析具有重要的指导意义。

软土地区铁路桥梁桥下堆载安全敏感性分析

针对软土地区铁路桥梁桥下堆载导致桥墩侧偏问题,以深茂铁路江茂段某32 m简支铁路桥梁为背景,采用非线性有限元软件MIDAS GTS建立桥下堆载力学模型,采用控制变量法,选取桩基类型、墩身高度、软土厚度、堆载高度等因素对铁路桥墩墩顶侧向水平位移的影响进行安全敏感性分析。结果表明:在相同边界条件下,摩擦桩对应的墩顶侧向水平位移小于柱桩;铁路桥梁墩顶侧向水平位移受墩高的影响较小;铁路桥梁墩顶侧向水平位移与软土层厚度呈强相关性,软土厚度越大,墩顶侧向水平位移越大;铁路桥墩墩顶侧向水平位移受堆载高度影响显著,根据变形限值反算出的堆载安全距离,与堆载高度呈二次函数关系。当在软土地区遇到同类桥墩侧偏情况时,可根据得出的相关结论初步判定导致铁路桥梁变形的主要敏感因子,以及堆载与铁路桥墩间的安全距离。

高速铁路埋入式桩板结构分界路基填高研究

针对高速铁路浅埋式和深埋式桩板结构存在分界路基填高不明确且与设计荷载不匹配的问题,采用理论研究方法对列车动应力、水平力及温度作用在路基上影响深度进行分析,确定了埋入式桩板结构分界路基填高。结果表明:列车动应力在3.0 m深度基本衰减为路基自重的20%以下;采用Holl弹性理论分析列车水平力在路基结构内扩散情况,列车水平力在路基结构内影响主要集中在1.5 m深度内;建立日照温差在路基结构内传导的非稳定态热传导偏微分方程,采用傅里叶正弦变换法求解获得日照温差影响主要集中在路基面以下0.5 m范围内;浅埋式桩板结构与深埋式桩板结构分界路基填高主要受动应力影响深度控制,建议分界路基填高按3.0 m控制。

基于力学分析的格构式塔式起重机基础经济性设计

运用单一变量法分析桩距、格构柱悬臂高度对格构式塔式起重机基础承台、格构柱、灌注桩的力学参数影响,对常用塔式起重机型号在桩距、格构柱悬臂高度影响下的各项力学参数计算分析,并对各种影响因素变化下的格构柱塔式起重机基础经济指标进行计算。通过对不同塔式起重机型号格构式塔式起重机基础承台、格构柱及灌注桩综合成本累加得出格构式塔式起重机基础最经济桩距,同时通过对变化悬臂高度的不同塔式起重机型号力学计算,给出不同塔式起重机型号在不同悬臂高度下的格构柱建议选型。

水闸围堰深层粉砂土中高压旋喷桩渗透监测研究

不同沉降高度下的高压旋喷桩渗透监测效果有较大差异,沉降高度越大,监测精度越差。为保证沉降高度较大时的渗透监测效果,设置渗透方程,结合沉降高度,建立高压旋喷桩渗透模型,设计渗透监测算法。对比不同沉降高度下3种监测方法的渗透系数,当沉降高度大于5m后,其他两种对比方法的监测结果均超出标准值,可见该方法能够在较大沉降高度下保证监测精度。

有限高度下人工挖孔桩钢筋笼节段施工技术研究

传统钢筋笼施工一般采用整体吊装,但在有限高度下,不具备整体吊装条件。论文结合人工挖孔桩钢筋笼施工工程实例,分析施工难点,总结出有限高度下人工挖孔桩钢筋笼孔内节段拼装施工方法,并详细介绍施工工艺。

通风对堆肥供氧的影响及堆高优化研究

通风是影响好氧堆肥过程中堆体氧气浓度的重要因素。通过设置0.01 m3/(min.m3)(A1)、0.1 m3/(min.m3)(A2)和0.2 m3/(min.m3)(A3)三种不同通风速率进行好氧堆肥试验,考查堆体中氧气的变化情况,并利用氧气一维扩散方程进行堆体高度的优化。结果表明,鼓风停止时,处理A2、A3的氧气浓度基本接近20%,可达到复氧的要求,而处理A1最高氧气浓度只有7.7%。鼓风停止30 min时,处理A1堆体中氧气浓度变化不大,处理A2、A3堆体中氧气浓度较0 min时降到了10%以下;在整个堆肥过程中,处理A2的氧气浓度略低于处理A3。处理A2的最大耗氧速率可达0.530△O2%/min(即单位时间内氧气体积浓度的减少值),高于其它处理,且达到最大耗氧速率的时间最短,可较好地促进堆肥的降解。利用氧气一维扩散方程计算表明,采用0.1 m3/(min.m3)的通风速率在60 L的堆肥罐中堆肥,堆体高度设计为2.83 m,可达到节约能源和增大产量的双重目的。

颗粒物质中压力随高度的变化规律

用实验方法研究了圆筒容器中静止沙堆内重力的分布及变化规律 .直接测量了颗粒物质的摩擦力 ,给出摩擦力与颗粒填充密度的关系 ,摩擦力与颗粒堆积高度的关系 ,并分析讨论了相关因素 .

仓型尺寸对大堆高散装粮堆空间应力场影响的数值模拟研究

基于FLAC3D软件平台,研究了堆高为8 m时,仓型尺寸对高大平房仓散装小麦粮堆空间应力场影响的数值模拟。首先,分析了仓型尺寸不变时,堆粮高度改变对粮堆底部压力分布的影响,以及装粮高度达8 m时,不同位置处粮堆侧压力、仓壁摩擦力与深度的关系。然后,对比分析了堆高为8 m时3种仓型尺寸对粮堆侧压力、底部压力及摩擦力的影响。结果表明:粮堆底部压力的不均匀程度随着装粮高度的增加而增大;粮堆高度为8 m时,随着仓型尺寸的增大,粮堆侧压力和仓壁摩擦力逐渐增大;仓壁摩擦力对粮堆应力的影响存在一定的范围,距离仓壁越远受仓壁摩擦力影响越小。研究结果可为高大平房仓的结构设计以及相关理论研究提供参考。

海冰爬坡和堆积行为的试验研究

对于浅海区采油平台等设施常采用斜坡式人工岛形式,虽然在一定程度上起到降低海冰对平台的作用,但是海冰沿着斜坡上爬至平台并形成堆积,同样也会对平台设施造成破坏,因此有必要对海冰堆积爬坡的关键参数进行研究。通过在冰排前进方向放置混凝土实体结构物模拟海冰堆积和爬坡过程,分析了模型冰爬坡和下滑角度、最大堆积高度等关键参数以及模型冰断裂长度的统计特性及其与变形模量的关系,试验结果表明水位越高,冰排越容易发生堆积爬坡。破碎的模型冰在结构物前堆积后,形成爬坡角和下滑角。爬坡角随着堆积体的增大而增大,下滑角则逐渐减小。堆积冰高度一定时,高度不再增加,在来冰方向会形成新的堆积。这种现象为浅海区海上结构物的防冰减灾提供了新思路。

悬臂桩桩间有效卸荷区研究

根据悬臂桩的传力特征,研究了其桩间土拱效应的形成机理。按其在空间坐标系的位置,将桩间土拱分为水平拱、竖向拱及临空面拱,指出水平拱效应对卸荷区分布规律起主控作用,继而定义了有效卸荷区范围。从分析桩间土拱效应破坏模式入手,结合岩土强度理论及土拱静力平衡原理,建立了考虑桩间土自重应力及滑坡推力的卸荷区计算模型。基于该模型对滑体强度与临界高度及卸荷区矢高的关系作了一定研究,探讨了几种典型桩背土压力分布模式对卸荷区分布范围的影响。最后采用一工程实例对该模型进行验证。

结构参数对三维中空夹芯复合材料平压性能的影响

三维中空夹芯复合材料是一种新型夹芯结构材料,具有轻质、高强、高模、抗冲击、隔音、保温等特性,可广泛用于航空航天、汽车、储油罐、船舶、建筑、能源等领域。本文选取芯材高度分别为2、4、6和8mm,以及芯材间距分别为4、6和8 mm的两组三维中空夹芯复合材料为样品,测试其平压性能,重点研究芯材高度、芯材间距等结构参数对三维中空夹芯复合材料平压性能的影响,并分析材料的压缩特性及损伤机理。结果表明,三维中空夹芯复合材料受到平压载荷时的破坏模式为明显的脆性破坏,同时,材料破坏形式主要表现为树脂开裂、纤维断裂、界面脱粘等特征。三维中空夹芯复合材料的平压性能随着芯材高度、芯材间距的增加而下降。研究结果将为该材料的结构优化设计和性能分析奠定理论基础。

基于可靠度的复合地基承载力研究

在工程建设中复合地基承载力影响因素较多,导致其可靠性存在众多不确定因素,通过建立数学分析模型,采用蒙特卡洛法对不同桩长、桩间距、填土高度等工况下的对复合地基承载力进行计算,确定复合地基承载力可靠度关键影响因素。分析结果显示,桩长、桩间距和填土高度对复合地基可靠度的影响均较大,当桩间距一定时,可靠度指标随着桩长的增加而增加;桩长一定时,随着桩间距的增加,可靠度指标呈现线性减小的趋势;桩长一定时,填土高度越大,目标可靠度越小。填土高度对目标可靠度的影响程度随着桩长增加而减小,随着桩间距增加而变大。

天然气水合物取样高度探讨

保真取样工具由于受到外围尺寸的限制,很难取得大直径岩样,小直径岩样给一次取样长度和取样收获率造成了困难。利用桩效应原理,通过球形孔扩张理论推导出在天然气水合物里取样高度的公式,分析了影响取样高度的因素,给出了岩样直径与取样长度的关系,其目的是为设计钻探取样工具提供数据参考。

新型基桩高应变检测装置的研发与应用

随着近年来建筑高度和复杂度的不断增加,桩基础已成为最主要的基础形式之一。基桩高应变检测方法作为基桩性能检测的基本方法之一越来越得到重视,高应变检测装置也层出不穷,但是现有的这些装置都存在着明显的缺点和不足,导致安全性差、结果准确性差、操作费时费力、检测效率低。本文针对现有检测装置存在的不足,提出一种新型基桩高应变检测装置,分析了其构造原理并给出了具体的操作方法,最后总结了该基桩高应变检测装置的优点。

波浪作用下高桩码头前波峰面高度研究

码头前沿波峰面高度是确定高桩码头面板高程的主要参数之一,主要由码头前沿纵梁、桩帽、靠船构件等上部结构引起的反射波与入射波叠加,产生水面壅高,而高桩码头结构的桩柱间距较大,对波峰面高度影响很小。本文根据微幅波理论和波能流守恒,推导了高桩码头前沿波峰面高度近似解析解,并通过物理模型试验资料验证,理论公式计算结果具有较好的精度,可为工程设计提供科学依据。

芯材高度对三维中空夹芯复合材料低速冲击性能的影响

文摘选取芯材高度分别为5、6、7 mm的三维中空夹芯复合材料为研究对象,采用落锤式低速冲击试验装置分别对上述材料进行8 J能量的低速冲击测试,研究材料的低速冲击性能;利用Instron 3385H型万能材料试验机分别测试上述材料受到低速冲击载荷前后的压缩强度,研究材料受到低速冲击载荷后的压缩损伤容限。结果表明:三维中空夹芯复合材料对低速冲击载荷比较敏感;随着芯材高度的增加,材料抗低速冲击性能有所增加;低速冲击载荷使材料的剩余压缩强度大幅下降。