浅析力学在土木工程专业的重要性

对于土木工程专业来说,力学是极为重要的知识,它不但影响对土木工程专业知识的理解,还影响解决工程实际问题的能力。浅析力学在土木工程专业的重要性,提出部分建议,以期培养出适宜于社会发展的合格的工程技术人员。

考虑地下水位影响时桩的纵向振动特性研究

基于Bishop有效应力公式、单相流固结理论以及阻抗函数递推方法,研究考虑地下水位影响时双层土中桩的纵向振动特性。利用拉氏变换,在频域中求得桩顶复刚度和导纳函数的解析解。利用傅里叶逆变换,得到瞬态半正弦脉冲荷载作用下桩顶速度时域响应的半解析解。通过数值计算,分析地下水位深度变化、上层非饱和土体饱和度变化对桩振动特性的影响。结果表明,地下水位埋深及上层非饱和土体饱和度对桩顶复刚度及导纳有一定的影响,而对延时较短的桩顶速度时域响应影响很小。因此,在桩的完整性测试中可以忽略地下水位的影响。

考虑成桩效应时径向非均匀饱和土体的动力扭转阻抗研究

基于Biot动力固结理论,研究桩周径向非均匀饱和土体的扭转振动问题。首先,将径向非均匀土体分为内部环形扰动区域和外部半无限大未扰动区域,并进一步将内部扰动区域土体分为多个薄层同心圆环区域。然后,在平面应变条件下推导得到饱和土体受谐和扭转荷载作用的动力控制方程,并求得土体扭转振动位移形式解。进一步结合径向土层之间的边界条件和衔接条件,采用剪切刚度传递的方法,得到土体的扭转阻抗。最后,在低频范围内分析成桩施工导致的桩周土体参数变化对土体扭转阻抗的影响,并将该解与现有解进行对比。结果表明,(1)土体硬化程度越大,土体扭转阻抗的刚度和阻尼部分越大;(2)土体软化程度越大,土体扭转阻抗的刚度和阻尼部分越小;(3)在2倍桩径范围内,内部区域宽度越大,硬化土体扭转阻抗的刚度部分越大,软化土体扭转阻抗的刚度部分越小;(4)当激振频率较小时,内部区域土体材料阻尼对土体扭转阻抗的刚度部分基本没有影响。

桩竖向振动引起的饱和土体孔压积累效应分析

采用一种非耦合分析方法模拟桩竖向振动过程中桩周产生孔压积累现象。首先基于比奥饱和多孔介质理论,考虑桩土间的非完全黏结条件,得到饱和土中弹性支承桩竖向耦合振动稳态孔压振动的解析解,通过卷积方法和数值积分逆变换得到任意次正弦激励作用下的瞬时孔压振荡半解析解。然后利用土动三轴试验得到饱和粉质黏土的残余孔压积累经验公式,以桩侧土剪应变和振次为参数建立桩周残余应变和瞬时孔压时域响应之间的联系,实现桩竖向振动作用下桩周土中孔压积累的模拟。数值计算结果表明,桩土非完全黏结条件下稳态孔压分布和桩周孔压积累均小于完全黏结情况,且受桩土接触刚度和桩底支承刚度的影响显著,此外桩周稳态孔压分布与渗透系数密切相关。

净浆裹石工艺在配制高强混凝土中的应用研究

采用普通原材料和净浆裹石工艺,通过正交设计试验研究,配制了强度为80 M Pa的高强混凝土,给出了优选配比。试验结果表明:净浆裹石搅拌工艺可以改善界面过渡区结构,提高混凝土的强度和耐久性。

单层饱和土中桩竖向振动简化模型及其解析解

建立单层饱和土中桩竖向振动的简化模型,基于Biot理论和一维杆件理论,利用势函数分解方法对桩土系统解耦,获得桩土完全接触条件下桩土耦合振动的频域解析解的显式表达,分析桩竖向振动特性的主要影响因素。将提出的简化模型解与饱和半空间中桩振动的积分方程解进行对比,讨论桩底支承刚度的取值。该解析解与边界元解的对比以及退化为单相介质后与单相介质有限元解的对比,均表明其具有较高的精度,可以满足工程要求。

成层饱和土中桩纵向振动特性研究及应用

采用Winkler地基模拟土层间的相互作用,建立了三维轴对称条件下饱和成层土中弹性支承桩纵向振动的简化模型,通过势函数分解和分离变量方法得到饱和土层的振动形式解,进而利用桩土完全接触条件求解出任一桩段的耦合振动解,根据复阻抗传递原理得出桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解,在此基础上,分析了分层模型的合理性以及土层参数对桩顶动力响应的影响,最后结合工程实例对比了分层模型和单层模型,结果表明,采用分层模型可以取得更好的拟合效果。

饱和土径向运动简化的桩纵向振动特性研究

在三维轴对称饱和土层中弹性支承桩纵向振动研究的基础上,通过简化饱和介质中固相与液相径向运动,建立了饱和土中桩纵向振动的简化模型,通过分离变量法求得了简化模型的桩纵向振动的频域解析解,利用付立叶逆变换和卷积定律获得了时域半解析解.简化解与三维轴对称饱和两相解的桩顶动力响应的对比结果表明,在低频范围内简化解的动刚度因子及等效阻尼与三维轴对称解有较大差别,而较高频率范围内两种解的导纳和速度时域响应基本吻合,因此简化理论对基桩频域或时域检测是足够精确的.计算结果表明,桩的长径比、桩土模量比以及桩底支承系数对桩顶频域和时域响应影响显著,而渗透系数对桩顶动力响应的影响较小.

饱和土中挤土桩竖向振动简化计算模型

根据挤土分区模型,建立了饱和土中考虑孔压消散的桩侧非均质挤土区桩竖向振动简化计算模型;通过分离变量方法,得到了桩竖向振动频域解析解和时域半解析解,分析了挤土区对桩竖向振动特性的影响。数值计算结果表明:挤土区当量半径和桩周孔压增量比越小,桩周土对桩的约束作用越强;挤土区的存在使桩土间的相互作用减弱,采用均质土完全粘结模型过高地估计了土对桩的约束能力,实际工程中尽早开展挤土桩小应变反射波检测有利于获得较大的测试深度。

磷酸氢二钠对海水混浆淤泥土加固的激发作用和缓蚀作用

首先通过力学试验研究表明,在添加弱碱性无机盐Na2HPO4的情况下水泥土的强度可以有较大幅度的提高;其次,水泥土无荷和有荷膨胀试验表明在Na2HPO4掺量0.25%(质量百分比)时,可以获得较好的膨胀控制效果;再次借助于失重法研究Na2HPO4对钢材的缓蚀效果,表明该配方可以有效地降低海水水泥浆液对#45号钢挂片的腐蚀作用;最后通过扫描电镜直接观测法研究了海水混浆水泥土在添加缓蚀剂后的结晶状态变化情况,表明无机缓蚀剂Na2HPO4可以提高水泥土的结晶度,增强力学性能。研究表明添加适量Na2HPO4和超细硅粉的海水混浆淤泥土在提高水泥土强度的同时,能够将膨胀控制在合理的范围内,同时起到了良好的缓蚀作用。

磷酸氢二钠对海水混浆淤泥土加固的激发作用和缓蚀作用

首先通过力学试验研究表明,在添加弱碱性无机盐Na2HPO4的情况下水泥土的强度可以有较大幅度的提高;其次,水泥土无荷和有荷膨胀试验表明在Na2HPO4掺量0.25%(质量百分比)时,可以获得较好的膨胀控制效果;再次借助于失重法研究Na2HPO4对钢材的缓蚀效果,表明该配方可以有效的降低海水水泥浆液对#45号钢挂片的腐蚀作用;最后通过扫描电镜直接观测法研究了海水混浆水泥土在添加缓蚀剂后的结晶状态变化情况,表明无机缓蚀剂Na2HPO4可以提高水泥土的结晶度,增强力学性能。研究表明添加适量Na2HPO4和超细硅粉的海水混浆淤泥土在提高水泥土强度的同时,能够将膨胀控制在合理的范围内,同时起到了良好的缓蚀作用。

欠固结软土地基中减少桩基负摩擦力的方法

阐述了桩基负摩擦力的产生与原理,总结了现有减少桩基负摩擦力的方法,提出了可以用锥形桩来减少欠固结软土地基中桩基的负摩阻力,并简要说明了锥形桩降低桩基负摩擦力的原理,最后建议用加密锥形群桩作为欠固结土地基基础来消除桩基负摩阻力。

利用可再生能源开发生态休闲岛

顺应海洋经济的开发与利用的大好势头,利用已有气象资料,舟山沿海自然地理、气候特征,沿海风速时空分布、风向频率特点分析研究及近海风能和太阳能这两种可再生的清洁型能源开发建立一个休闲生态岛,并通过一个虚拟案例,即对舟山某个小岛的规划设计及计算。通过分析说明这种休闲生态岛设计的可行性。

码头高桩的竖向振动特性与应用

土阻尼对桩的振动特性会产生重要的影响,本文采用层间阻抗传递模型建立了地基土中高桩的竖向振动模型,通过分离变量方法,得到了桩竖向振动频域解析解和时域半解析解。计算结果反映出高桩暴露段的存在对桩顶动力响应有明显影响,在土层自由表面出现附加共振和反射现象,共振和反射位置可以由上下桩段比确定。研究结果表明,高桩在土层自由表面产生反射,要注意与实际缺陷的区别,避免误判,同时该特性可以为粗略估计水中高桩的冲刷深度提供依据。