上硬下软层状土中锚板抗拔承载特性研究

锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础,其特点是具有较高的承载力和稳定性。锚板的承载能力是基础设计的重要参考因素,而承载能力与土体的性质密切相关。现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中,而对层状土尤其是上硬下软这类层状土体中的承载特性认识不足。基于数值分析,综合考虑层状土的分层性质,对锚板基础在硬黏-软黏层状土体及砂土-软黏土复合土体中的承载特性展开研究,分析锚板埋深、土层抗剪强度比、层厚比及土体性质等关键因素对锚板周围土体破坏模式和承载力的影响。结果表明:在硬黏-软黏土体中,随着抗剪强度比、层厚比的增加,极限承载力均显著增加;在砂土-软黏土体中,极限承载力同样随着层厚比的增加而增加,当下层软黏土中的锚板破坏进入局部破坏后,层厚比对承载力的影响逐渐减弱。研究可以为上硬下软层状土中锚板基础的承载力确定提供计算方法和理论参考。

Influence of Waste Tire Chips on Strength Characteristics of Soils

An experimental study was conducted to investigate the effect of waste tire chips on the strength characteristics of two soils. A cohesive clayey silt soil and a cohesionless free sand soil were used. A program of standard Proctor tests, unconfined compression tests and California bearing ratio tests was carried out on specimens of the cohesive soft-tire mixtures, by varying tire chips content from 5% to 20% by weight of the soil. Vibratory compaction tests and direct shear tests were conducted on the cohesioliless soft-tire mixtures by adding tire chips varying from 10% to 50% by weight. The results showed that 13% and 30% chip contents, respectively by weight, were optimum for composite strength of the two reinforced soil mixtttres.

型钢混凝土墙体抗震性能有限元分析

为探究型钢混凝土墙体的抗震性能,使用ABAQUS软件对已有试验进行分析,通过对比骨架曲线与破坏模式,验证得到合理的有限元模型和本构关系,在此基础上建立16个型钢混凝土墙体模型研究型钢构造形式、轴压比、剪跨比、型钢厚度与型钢屈服强度对型钢混凝土墙体的抗震性能影响。研究结果表明:X型试件的抗侧承载力与变形能力最好,当轴压比为0.3时,X型试件的抗侧承载力与变形能力最优;随剪跨比的增大,墙体的抗侧承载力逐渐减小,延性系数为先增大后减小;随着型钢厚度的增大,结构抗侧承载力逐步增大,但延性系数增幅逐步变缓;当型钢屈服强度为400MPa时对试件抗震性能提升明显。

高阻尼隔震橡胶支座的相关性试验研究及其参数取值分析

本文目的是研究各种因素对新型桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)水平剪切性能的影响。采用反复加载试验方法,进行了HDR支座剪应变相关性、压应力相关性、加载频率相关性、反复加载次数相关性、温度相关性、老化相关性等试验,研究了其相应因素对HDR支座滞回环面积、屈服强度、等效阻尼比、屈服后刚度、等效刚度的影响。试验结果表明,加载频率、反复加载次数、温度、老化对HDR支座表征阻尼特征的指标影响较大,而对其刚度影响相对较小。通过对试验曲线的分析,给出了G值为0.64 MPa,100%剪应变时设计等效阻尼比为12%的HDR支座的等效剪切模量、等效阻尼比、屈服强度、屈服前刚度、屈服后刚度随剪应变变化的经验公式。

风化砂改良高液限红粘土强度特性试验研究

针对高液限红粘土易收缩、可压实及水稳定性差等不良性质,该文开展了风化细砂改良高液限红粘土研究。分别研究了不同比例风化细砂改良的高液限红粘土的抗剪强度、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度和回弹模量,得到了不同掺砂比例下高液限红粘土的黏聚力、内摩擦角、CBR值、无侧限抗压强度和回弹模量。研究结果表明,掺砂能够明显提高红粘土的CBR值、回弹模量和内摩擦角,但降低了改良土的抗剪强度、无侧限抗压强度和粘聚力;掺砂对红粘土内摩擦角的影响小于对粘聚力的影响;抗剪强度指标随着掺砂比例的改变呈现不同的变化趋势,掺砂比例从0%增加到10%时,抗剪强度指标的变化幅度较小,当掺砂比例从40%增加到50%时,抗剪强度指标变化幅度最大。掺砂后改良土无侧限抗压强度平均值和代表值均降低,且二者随掺砂比例的变化趋势一致,掺砂比例从0%增加到40%时,抗压强度急剧下降,掺砂比例大于40%时,抗压强度下降平缓。改良土的CBR值和回弹模量随掺砂比例的变化趋势一致,当掺砂比例从0%增加到10%时,改良土的CBR和回弹模量增加幅度较小;当掺砂比例从10%增加到30%,改良土的CBR和回弹模量急剧增加,增加幅度最大;当掺砂比例大于30%时,CBR和回弹模量的增加趋势趋于平缓。研究结果还表明,掺入风化砂可有效降低红粘土的液限、塑性指数及收缩特性,当风化砂掺量超过10%后,红粘土的胀缩总率小于0.7%,达到了路基填料的标准。综合考虑掺砂比例对强度指标的影响,认为掺砂比例为30%时效果最好。

非线性破坏准则与岩土材料地基承载力研究

根据线性Mohr-Coulomb破坏准则,前人运用极限平衡法、滑移线理论或极限分析等方法求解地基承载力问题,但实际上岩土在剪切破坏过程中破坏准则具有非线性。因此,为了研究非线性破坏准则对地基承载力的影响,基于上限定理,通过“切线法”引进变量,根据能量耗散情况,将承载力问题转变为非线性规划问题,运用“序列二次规划算法”求出地基承载力的最优解。数值计算结果表明,当非线性破坏准则转变为线性破坏准则时,非线性参数对地基承载力有重要影响。

北京银泰中心钢结构主楼结构设计

北京银泰中心工程塔楼A为63层的超高层钢结构,结构总高度249.5m。工程采用框架筒中筒结构体系,并以伸臂桁架在三个设备层形成了加强层提高结构的抗侧刚度。工程在风荷载和地震反应谱的选取上做了较为充分的论证,设计中通过选择延性较好的钢材、加强第二道抗震防线、提高结构在罕遇地震作用下的抗震性能及采取强节点弱构件的构造措施,使得结构抗震性能有了较为可靠的保障。Pushover分析结果也表明结构具有充足的抗震能力。

基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法

级配碎石的主要缺陷是易产生较大的塑性变形。在分析现行级配组成设计方法的基础上,根据连续密级配碎石的加州承载比(CBR)试验和利用研制的柔性材料剪切性能测试仪进行的剪切性能试验结果,对基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法进行了研究。结果表明:以CBR值和剪切强度为组成设计的性能控制参数,CBR值应不小于180%,剪切强度应大于0.52 MPa;以最大粒径、泰波(Taibol)级配指数n值和基于双指标控制的关键筛孔及其通过率合理变化范围作为级配控制参数,最大粒径宜为31.5 mm,要求不高时可以放宽到37.5 mm;n值控制在0.45~0.50之间,以0.50为宜;4.75、2.36、0.60、0.075 mm筛孔应作为关键筛孔予以控制;通过率应在基于双指标控制的合理变化范围内。由此提出了基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法,通过试验路应用表明,该设计方法可以有效控制级配碎石的塑性变形。

开挖条件下黏土中单桩竖向承载特性模型试验与分析

利用已有的离心机预固结加荷装置,开发了一套可以有效控制超固结比的模型桩竖向加荷系统,进行了开挖条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的室内模型试验。在模型试验用高岭土单元体试验的基础上,考虑开挖引起土体K0系数和不排水抗剪强度变化对桩侧极限摩阻力的影响,提出了开挖卸荷条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的非线性简化计算方法,并通过与模型试验结果进行对比验证了计算方法的正确性,算例分析表明:开挖将会使得竖向桩顶刚度和极限承载力的降低,合理的预测方法应该既要考虑开挖卸荷引起的桩侧土上覆压力的减少,又要考虑桩侧土体K0值和不排水抗剪强度的提高。

考虑围压依存性的软岩结构性下加载面模型

软岩具有典型的弹塑性变形特点,同时由于其内部的胶结作用具有较强的结构性,因此将软岩视作结构性超固结黏土。软岩残余强度随围压变化是软岩峰后力学特性的一个显著特性,在实际工程中具有显著的意义。通过对孔隙比之差的概念进行扩展,使之能够同时考虑软岩的结构性和超固结性,并且给出合理的发展式。通过引入结构性下加载面的概念,在剑桥模型的基础上建立起软岩的结构性下加载面模型。该模型能够反映围压对软岩结构性破坏速率的影响,最终导致不同围压下软岩达到残余强度变形阶段时所保留的残余结构性存在差异,使得软岩的残余强度随围压变化。将理论计算结果与软岩的三轴压缩排水试验结果进行对比分析,结果表明该模型能够较好的描述软岩的应变硬化和软化特性及体积变形剪胀特性,同时能较好的描述软岩的残余强度随围压变化这一力学特性,并给出合理解释。

无腹筋部分预应力UHPC薄腹梁抗剪性能试验研究

为研究高强钢筋无腹筋部分预应力UHPC薄腹梁的抗剪性能,对7根不同剪跨比和预应力度的试验梁进行抗剪试验,验证其平截面假定,并对其承载力、延性、斜裂缝倾角及宽度、预应力筋应力增量和挠度等进行分析。研究结果表明:试验梁不完全满足平截面假定;梁的极限承载能力随剪跨比的增加而减小、随预应力度的增加而增大,延性的变化规律与之相反;斜裂缝倾角和宽度均随剪跨比和预应力度的增加而减小;同级荷载下预应力筋的应力增量随剪跨比的减小和预应力度的增加而减小。弹性阶段预应力度越大,梁的反拱值越大,挠度越小;弹塑性阶段剪跨比越大,梁的变形越大,刚度退化越快。提出高强钢筋部分预应力UHPC梁抗剪承载力计算的建议公式。

级配碎石结构层配合比组成设计方法的研究

分析了现行规范中关于级配碎石材料组成设计及技术指标方面存在的问题,并根据级配碎石的损坏特点以及用于不同的路面结构层的力学分析,提出了以CBR值及抗剪强度为强度设计指标的配合比设计方法,同时提出了建议的设计步骤以及设计工程实例。

HRB500钢筋混凝土桥墩承载能力及延性性能研究

为研究剪跨比、钢筋强度及箍筋间距对混凝土桥墩承载能力及延性性能的影响,设计了4个混凝土实心墩试件(3个试件配置了HRB500钢筋、1个试件配置了HRB335钢筋),采用拟静力加载方案进行恒定轴压力作用下的低周往复加载试验,分析试件破坏特征、承载能力、延性性能、滞回曲线及耗能能力。研究表明:剪跨比较大的试件呈弯曲破坏形态,剪跨比较小的试件呈弯剪破坏形态;对于剪跨比较大的桥墩,配置HRB500钢筋的试件比配置HRB335钢筋的试件具有更高的承载能力和延性性能,配置HRB500的钢筋能够改善试件的滞回性能;增加箍筋间距能够提高配置HRB500钢筋试件的承载能力和延性性能。

钢材屈强比对螺栓抗剪连接承载性能的影响

目的研究钢材屈强比对高强度螺栓抗剪连接承载性能的影响,解决高强度钢材屈强比变大会造成钢材塑性变形能力下降,使高强度钢材的应用受到限制问题.方法通过总结国内外不同强度等级钢材螺栓抗剪连接试验的研究成果,分析屈强比对螺栓抗剪强度、钢板承压性能、钢板截面抗拉性能和长接头连接性能的影响.结果螺栓的抗剪强度与屈强比几乎无关;EC3关于高强度钢材承压强度的设计公式与试验结果相比过于保守;对于中低强度钢材,钢板净截面抗拉性能是一般是由毛截面屈服来控制的,而高强度钢材在达到毛截面屈服之前钢板就已发生净截面拉断,因而需通过净截面抗拉来控制设计应力;高强度钢材塑性变形能力的下降会对承载后期各螺栓间的内力重分布造成不利的影响.结论高强度钢材与中低强度钢材螺栓承压连接承载性能存在较大区别,建议进行更深入试验研究和参数分析以得到定量的研究结果为工程设计提供理论依据.

不锈钢管中管钢管混凝土抗剪性能试验研究

冰荷载是严寒地区海洋平台的主控荷载,对海洋平台导管腿抗剪承载力要求较高。为研究影响不锈钢管中管钢管混凝土海洋平台导管腿抗剪承载力的因素,共制作了18根管中管钢管混凝土抗剪构件,研究外钢管材料、混凝土强度、空心率和剪跨比对管中管钢管混凝土抗剪承载力的影响。通过研究不同情况下构件破坏形态、承载能力、局部应变关系来分析试件内部变化情况发现:随着空心率的减小、混凝土强度的增加,构件抗剪强度均有所增大;剪跨比越大,其抗剪强度越小。结合试验情况,提出了管中管钢管混凝土抗剪承载力经验公式,并通过ABAQUS有限元建模软件进行分析验证,结果表明模拟与试验结果吻合良好。

矩形钢管节点屈服线和冲剪综合破坏模型

基于屈服线和冲剪破坏模型,对矩形管-管节点和板-管节点发生这2种破坏模式的支主管宽度比β适用范围进行理论分析,探讨CIDECT规范中给出的支主管宽度比适用范围的合理性,并在此基础上合理考虑沿支管周长刚度变化,对主管可能发生屈服线和冲剪破坏的区域进行分析,给出屈服线和冲剪综合破坏的承载力计算方法。将所得公式的计算结果与试验结果进行对比,并将其与CIDECT规范计算公式进行对比分析。结果表明:该建议公式计算值与试验值吻合较好;β<0.85时,CIDECT规范公式低估了节点承载能力,而0.85<β<1-1/γ(2γ为主管宽厚比)时,CIDECT规范公式高估了节点承载能力。

预制构件用C100高强混凝土配合比研究

采用砂浆稠度仪对低水胶比(水胶比0.16)水泥净浆的屈服剪切强度和塑性黏度进行定性表征,分析了矿物掺合料对低水胶比高强混凝土在流变学方面的意义。开展了常规原材料及工艺条件下C100高强混凝土的配比研究,分析了每m^3胶凝材料用量、水胶比、砂率等因素对高强混凝土强度影响,基于浆骨比设计理论对混凝土配合比设计方法进行优化,提高混凝土的工作性能。对优选配比的C100高强混凝土综合性能测试结果表明,混凝土具有较好的工作性能、力学性能和耐久性能,具有早期抗裂性能好、干燥收缩小、徐变系数低的特点,在混凝土预制构件中具有较好的应用前景。

剪切型多自由度体系瞬时输入能量的分布

通过对剪切型多自由度体系的地震能量反应分析,提出了描述多自由度体系整体脉冲能量反应的参数,瞬时输入能量等效平均速度,并在此基础上建立了瞬时输入能量分布系数的概念,提出了估计瞬时输入能量分布的方法。

风化砂改良膨胀土力学指标试验研究

通过室内加州承载比(CBR)、回弹模量及抗剪强度试验,研究了初始含水率、掺砂比对改良膨胀土性能的影响。研究表明:在同一掺砂比下,CBR值、回弹模量和抗剪强度指标均随着初始含水率的提高先增加后减小;当初始含水率相同时,CBR值随着掺砂比的增大逐渐增加,当掺砂比由30%提高至40%时,CBR值增幅最大;黏聚力随着掺砂比的增加逐渐减小;内摩擦角随着掺砂比的增大先增加后减小;回弹模量随着掺砂比的增大先增加后减小,掺砂比超过10%后回弹模量迅速降低。在进行路基设计与施工时,须根据工程实际情况,综合考虑各强度指标间的影响,适当的调整初始含水率与掺砂比,以到达最佳的改良效果。

配箍率对高强钢筋RPC梁抗剪性能影响研究

为了研究HRB500级高强钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪性能,通过改变箍筋配筋率,对4根在集中荷载下的RPC简支梁进行受剪破坏试验,比对分析不同配箍率对试验梁的斜裂缝发展、受剪承载力及最大斜裂缝宽度的影响。试验结果表明:高强箍筋和活性粉末混凝土具有良好的协同工作性能,抗剪延性得到改善;高强钢筋活性粉末混凝土梁的临界斜裂缝一般由腹剪型斜裂缝发展而成;配箍率大小对试验梁的斜向开裂荷载并无明显影响,但是配箍率越高,斜裂缝宽度越小,抗剪承载力越高;桁架-拱理论模型公式比较适用于高强钢筋RPC有腹筋梁抗剪承载力的计算。