考虑应力梯度效应的金属微梁屈服模型研究

一系列微加载测试结果表明,金属微梁的弯曲强度会随着材料外部几何特征尺寸的减小而显著升高,呈现出明显的尺寸相关性.基于位错塞积模型,探讨了纯金属单晶微梁的初始屈服应力,并提出了描述其尺寸相关性行为的关键内禀特征长度.通过综合分析现有的微梁弯曲实验及其离散位错动力学数值模拟结果,并考虑到位错-自由表面交互作用的影响,提出了一种仅涉及位错源的位错塞积构型.在此构型下,对线性应力梯度作用下的位错塞积行为进行了连续性分析,并建立了一个由位错源主导的应力梯度屈服模型.该模型有效地解释了微梁初始屈服应力的尺寸相关性,并与实验结果一致.研究结果表明,针对外部几何特征尺寸在数微米及以下的纯金属单晶微梁,位错塞积行为是其尺寸相关性行为的主导机制,而且刻画这种行为需要两个内禀特征长度参数,即位错源长度和位错塞积长度.为解释非均匀加载条件下微尺度晶体材料屈服应力的尺寸相关性行为,特别是纯金属单晶微梁,提供了新的视角.

方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短桩围护结构与等长桩围护结构的变形受力差异,探明尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响。结果表明:当方形基坑尺寸较小时,在坑边一定距离处会形成连续、封闭的“类圆形”拱区域,存在与圆形基坑中环箍效应相似的“类环箍效应”,算例表明该效应在边长大于18.0 m后环箍断开,效应消失;当拱区域封闭为环箍时,围护结构桩后土压力显著降低,当其不封闭时,土压力增长,坑边中部桩后土压力增长量大于坑角处;长短桩围护结构的支护效果在尺寸效应越强的方形基坑中降低越少,基坑的尺寸效应对其变形及稳定有利,算例中边长小于等于14.4 m的基坑可充分利用其尺寸效应,采用长短桩代替等长桩围护,做到绿色环保。

自重湿陷性黄土地区桩基础承载特性研究

文中依托西安某公路桥梁工程,采用有限元法,结合现场浸水载荷试验结果,在验证模型有效性的基础上,通过改变桩径及桩长,对比研究了桩周黄土产生湿陷和未产生湿陷两种情况下的桩基受力承载特性.结果表明:当桩长为20 m、桩径为0.8 m时,桩周土未湿陷时极限承载力为3 500 kN,桩周土湿陷时极限承载力为3 300 kN,承载力减小了5.71%.当桩长为17.5 m、桩径为1.2 m时,桩周土未湿陷时极限承载力为6 000 kN,桩周土湿陷时极限承载力为5 700 kN,承载力减小了5%.自重湿陷性黄土地区的桩基承载能力随有效桩长的增大而增大,且相较于增加桩长,增加桩径时承载力的提高幅度较大,且沉降量较小,表明自重湿陷性黄土地区增加桩径更有益于提高桩基础的承载力.

爆堆自适应分层的块度空间分布测量方法研究

爆堆块度分布特征是评价爆破效果的重要指标,针对目前爆堆块度直接与间接法测量方法的不足,提出了一种爆堆自适应分层的块度空间分布测量方法,该方法使用GA-LSSVM模型来预测Weilbull函数的形状参数α、β,并设置多个预测点,生成三维爆堆形态预测曲线。同时对Kuz-Ram块度预测模型参数进行转换和融合,建立了爆堆分层距离预测模型,并将其导入Weilbull-GA-LSSVM爆堆形态预测模型,实现爆堆自动分层。通过现场应用,不断优化分层设计,探究爆堆最佳分层位置,达到爆堆自适应分层的效果。以广东省大排矿山为工程依托开展现场试验,结果表明:(1)Weibull-GA-LSSVM模型能够准确预测爆堆形态,其中爆堆最大前移距离预测结果的平均相对误差仅为5.6%,松散系数预测结果的相对误差多数在9%左右,表现出良好的稳定性。(2)爆堆自动分层模型能够在爆前合理地输出分层距离以及分层层数,保证了爆后现场爆堆的铲装效率。(3)推导出爆堆最佳分层位置距离公式,实现了爆堆自适应分层,爆堆块度分布测量精度明显提高,更接近于爆堆整体块度分布。

基于动静比对试验的圆砾持力层预应力管桩选型分析

根据某工地4根不同桩径预应力管桩在沉桩后不同间歇时间的高应变和静载试验结果,分析高应变法与静载试验的机理差异,指出由于圆砾层的多成分颗粒结构,桩端阻力的发挥存在明显的“尺寸效应”,应谨慎对待大直径管桩高应变法的检测结果,为提高基桩承载力、降低单位承载力成本,宜优先选用大直径管桩。

软土地区钻孔灌注桩注浆量估算公式研究

注浆量是影响长江下游软土地区的后注浆钻孔灌注桩承载力的主要因素。依托张皋过江通道项目中约180余根钻孔灌注桩注浆数据,结合数学统计手段对该地区后注浆桩的注浆量参数作规律性统计分析,给出了长江下游软土地区以桩径为变量的注浆量估算公式。研究结果表明:长江下游软土地区后注浆桩基土层主要以细砂和粉砂为主,其桩侧和桩端注浆量系数取值范围分别为1.10~1.12,1.12~1.16,2.68~2.75和2.45~2.96,所提出的灌注桩注浆量计算公式在长江下游软土地区地质环境下比现有公式更具有针对性和适用性。

海上风电基础修正p-y曲线模型研究

单桩基础是海上风电基础中应用范围较广的基础形式,目前工程中在分析桩土相互作用及单桩位移时常采用API规范推荐的p-y曲线模型进行计算。随着桩土理论的不断发展和进步,现有的API规范推荐的p-y曲线模型在应用于大直径桩的分析和计算时,其结果低估了不同深度处土体的极限土抗力,高估了初始地基反力模量,因而降低了计算结果的准确性。该文针对该问题,分析了现有p-y曲线法中影响极限土抗力和初始地基反力模量的因素;通过建立桩土相互作用的有限元数值模型,对不同桩径和土体深度的计算模型进行分析和数据回归,引入修正系数来考虑大直径桩的尺寸效应,并讨论了不同因素影响指数的变化规律,最终建立了适用于大直径单桩基础的修正p-y曲线模型。最后通过与模型试验和现场试验的结果对比,修正后的模型对极限土抗力和初始地基反力模量的计算更加符合实际情况,从而验证了修正p-y曲线模型的可靠性与合理性。

滑坡稳定性评价及其防治技术研究

研究区裂缝增多且坡体大范围下挫,最大裂缝宽度达1 m,造成下部路床隆起,随时可能发生大规模滑坡,直接威胁高速公路工程和施工人员的安全,估算滑坡体方量约25万m^(3),具有较大潜在危害。根据已滑动岩土体规模及滑坡平面形状、滑动面埋深,滑坡变形规律及力学性质特征,判断得出,该滑坡属于中型牵引滑坡;采用现场勘查结合软件试算,对其稳定性进行了评价。正常工况下,滑坡稳定性系数为0.872~0.990,处于不稳定状态,该滑坡治理任务非常迫切,提出了防治技术,结合滑坡类型、变形特征、危害对象及稳定性分析,确定采用抗滑桩支护+削方减载+坡脚反压+裂缝回填+截排水沟+路基换填相结合的综合防治工程措施。研究为滑坡防治工程的设计提供了地质依据。

超大尺寸承台预制混凝土围堰施工与计算分析

马来西亚石晶咖大桥主桥为(200+400+200)m预应力混凝土双塔斜拉桥,主墩承台采用八边形结构,长42.5 m、宽30 m、高5 m。该桥主墩承台采用预制混凝土围堰施工,围堰主要由围堰壁板系统(包括预制混凝土壁板、现浇湿接缝、安装支撑)和围堰底板系统(包括预制混凝土底板、底板梁、现浇湿接缝、局部现浇混凝土层)组成。为缩短建设工期,提高施工便捷性和安全性,结合马来西亚水上建设条件,围堰采用分块设计、分块施工方案,即壁板及底板分块工厂预制,现场拼装后焊接连接钢筋,而后浇筑混凝土形成整体。为验证施工方案的安全性,采用MIDAS Civil软件建立围堰有限元模型,分析高水位和低水位2种最不利工况下围堰结构的弯矩。计算结果表明:2种工况下结构的受力均满足规范要求,该桥采用的预制混凝土围堰施工方案可以满足结构安全性要求。该桥承台围堰底板已完工,底板各部位受力状况与设计基本一致。

软土地基中预应力竹节桩承载性能数值模拟

预应力高强混凝土竹节桩(PHC竹节桩)由于桩身竹节的存在可以提高桩基承载性能,但在施工过程中会对周围土体造成较大扰动,导致承载力降低.为了对竹节桩在软土地区的承载特性进行分析与研究,在现场试验的基础上通过ABAQUS建模对竹节桩的荷载传递特性进行模拟计算.试验和模拟结果表明:PHC竹节桩桩身竹节的存在使得桩侧土体在竹节桩施工过程中受到了很大扰动,休止期为40 d时PHC竹节桩桩周土体强度仅恢复到初始强度的1/2左右,土体强度完全恢复后PHC竹节桩极限抗压承载力远高于PHC管桩极限抗压承载力;竹节尺寸会对竹节桩桩侧承载性能产生较大影响,一定范围内增大竹节尺寸可以显著地提高PHC竹节桩的极限抗压承载力,且存在一个最优竹节直径使PHC竹节桩单位体积混凝土承载力最高.

桥梁钻孔灌注桩施工工艺探讨

文中以广东汕湛高速公路云浮至湛江段TJ21标的鉴江大桥跨越鉴江的20^(#)、21^(#)主墩桩基础施工为案例,围绕钻孔灌注桩施工技术的具体要点展开了探讨,以期进一步促进桥梁钻孔灌注桩施工技术的发展。

基于Midas/GTS的抗滑桩支护参数优化研究

依托工程实例,对边坡治理中抗滑桩的支护参数进行了研究。通过Midas/GTS有限元,计算了抗滑桩不同锚固长度和截面尺寸的12种工况,得到了抗滑桩不同支护参数对边坡稳定性的影响规律,抗滑桩锚固长度和截面尺寸的增加都会增加边坡的稳定性,但对边坡稳定性的提升,有一定的局限性。分析了抗滑桩所受外力情况,得到抗滑桩锚固长度和截面尺寸的增加都会减小抗滑桩的剪力和弯矩值,据此可确定抗滑桩的最薄弱截面,该研究为工程实践提供参考。

随钻跟管桩钻孔卸荷与后注浆效应的试验研究

为了克服管桩施工的挤土效应,研发了钻进成孔、同步沉桩和后注浆的嵌岩非挤土大直径随钻跟管桩。通过足尺寸原位试验,测试了钻孔沉桩和桩侧注浆施工引起的桩周土体变形及压力变化情况,分析了钻孔卸荷和后注浆效应沿水平方向和深度方向的变化规律,揭示了随钻跟管桩施工对桩周土体的扰动。此外,基于圆孔收缩理论提出了随钻跟管桩钻孔卸荷变形预估方法。研究表明,随钻跟管桩的施工扰动主要表现为钻孔卸荷效应和桩侧后注浆效应,钻孔卸荷使孔壁收缩3.5~18.9mm,后续的桩侧注浆使收缩变形恢复了28%~50%,部分消除了钻孔卸荷效应的影响。修正后的圆孔收缩理论,可预估钻孔卸荷引起的桩周土体径向位移及压力变化。与锤击/静压管桩及中掘法管桩的挤土效应相比,随钻跟管桩的钻孔卸荷效应小,在城市建筑和管线密集区域应用更具优势。

堆体大小对猪粪堆肥影响和袋装堆肥的研究

研究了堆体大小对堆肥的影响以及堆制 10 d的物料袋装堆肥的可行性。试验将猪粪和秸秆按一定比例混合均匀后分 80 0 kg、4 0 0 kg和 2 0 0 kg三种规格堆制 4 0 d,另设 80 0 kg组物料堆制 10 d后转移分装到袋中继续堆制至 4 0 d。每天上午、下午测定堆温 ,并于堆制第 1、5、10、2 0、30和 4 0 d取物料测定 C/ N比、水溶性碳、总腐殖质、氨态氮和硝态氮。结果表明 ,4 0 0 kg和 80 0 kg组经 4 0 d左右可以达到腐熟 ,而 2 0 0 kg组不能完成彻底的有机质分解。与非袋装组比较 ,袋装堆肥堆制结束 (4 0 d)物料的 C/ N比较低、腐殖质和氨态氮相近、水溶性碳和硝态氮较高。袋装法简单经济 ,占地少 ,便于畜牧场和农村推广应用。

基于自平衡试桩法大直径嵌岩桩尺寸效应分析

基于自平衡测试技术,通过现场的原位测试方法,对大直径嵌岩桩的尺寸效应进行了研究,内容包括桩径尺寸和嵌岩深度变化以及桩端阻力尺寸效应的影响分析等。从测试结果来看,嵌岩桩也存在一定程度的尺寸效应现象。当其他条件一定时,随着桩径的增大,桩侧阻力存在着减小现象;在同一种岩层的情况下,随着嵌岩深度的增大,桩侧阻力发挥也并不相同,嵌岩深度越大,桩侧阻力发挥也越小。实测结果表明,桩周岩石的特性变化对桩侧阻力影响最大,岩石抗压强度越高,桩侧阻力也越大。此外,桩径的变化对桩端阻力的影响更为明显。因此,在大直径嵌岩桩的设计中应注意尺寸效应对桩基承载力的影响。

软土中桩端后注浆大直径灌注桩尺寸效应试验研究

通过杭州某工地6根大直径后注浆灌注桩的现场试验研究了软土地区桩端后注浆桩的尺寸效应特性以及后注浆对尺寸效应的影响。结果表明:后注浆对桩侧泥皮的固化、压密等作用减小了尺寸效应对侧阻的影响;而浆液上返高度以外的上部土层,侧阻尺寸效应显著,900 mm、1000 mm试桩侧阻尺寸效应系数实测值均比计算值要小,随着桩径的增大尺寸效应更为明显,用规范推荐的方法计算注浆桩侧阻尺寸效应系数偏于不安全;另一方面,实测砂、碎石类土层侧阻尺寸效应系数均比黏性土、粉土土层的要小;而端阻尺寸效应能基本消除。

大直径扩底桩尺寸效应的影响分析

由于扩大头的存在,大直径扩底桩受力变形性状既有大直径桩的特点,又与普通大直径直身桩存在很大差别。与大直径直身桩相同,大直径扩底桩也存在尺寸效应,但比直身桩相比增加了扩径比的影响。本文从试验数据入手,分析不同扩径比的大直径扩底桩受力变形性状,研究端阻力与沉降量的关系,提出了扩底桩的尺寸效应影响系数。

动荷载下桩承式路堤的承载特性及机制研究

对于桩承式路堤作用效应的研究目前主要侧重于对静荷载作用下桩土应力比和土拱效应等,较少考虑动荷载的影响,而车辆运行产生的动应力会对路堤中的土拱产生一定的影响,进而影响桩承式路堤的整体性能。为了分析静、动荷载作用下桩承式加筋路堤的性能变化,采用可视化模型试验和颗粒流数值模拟相结合的方法,对桩承式路堤在静载和动载下的应力传递和变形性状进行研究,分析动载作用下填土高度、桩帽、桩距、加筋形式、荷载频率的影响。试验结果表明,在动载下无筋路堤的桩顶的应力减小,而桩间的应力和位移增大,并且变化的幅度均比加筋路堤大,加筋材料的设置有利于减小动载的影响效应,但不同加筋形式下桩承式路堤的工作性状有所不同,受动载影响程度的大小主要与土拱效应的强弱有关。设置双层加筋时,因加筋材料与周围砂土形成半刚性平台,土拱效应减弱,故受动载影响的程度最小,单层加筋时,格栅设于桩顶上方10 cm比格栅置于桩顶受动载影响的程度明显减小,颗粒流的模拟结果验证了以上结果,并且进一步得出随荷载频率的增加、填土高度与桩净距的减小,动载的影响效应增大的结论。

竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度对其承载力特性影响

针对我国大型深水港口工程及跨海大桥工程中大直径钢管桩的承载力特性研究较少的问题,以湛江某集装箱码头中的大直径钢管测试桩A为例,通过对数值计算与现场静载试验数据的对比分析,确定了ABAQUS有限元软件对大直径钢管桩承载力数值模拟的有效性,表明该软件能对大直径钢管桩承载力特性进行定性和定量分析,继而分析了竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度(桩径和桩长)对其承载力特性的影响。结果表明,随钢管桩桩径的增大,其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端阻力随之减小,桩端沉降与桩顶沉降之比亦逐渐减小;随桩长的增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力均显著提高,但桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小,因此在设计中应选取合适的桩长并以桩身变形作为控制参数。

爆堆块度分布的实验室模型研究

介绍了一个由数字化仪和微机组成的 ,用于测试爆堆岩块分布的单图片摄影测量系统 ,并进行了实验室的模型研究 .研究结果证明 ,无论从精度上 ,还是经济性和适应性 ,该系统既可直接用于生产实践 ,又可作为检验其他测试方法的手段 .