超深开挖对单桩的竖向荷载传递及沉降的影响机理有限元分析

目前对于超深基础下的桩的设计尚未考虑超深开挖、坑底隆起对桩产生的作用。现场采用静载试验确定单桩承载力时也仍采用常规的地表加载并扣除开挖深度范围内桩侧摩阻力的方法,没有考虑深开挖效应的影响。采用经实际工程算例验证的土参数、桩身材料参数和桩土接触面参数,在均质土中建立了轴对称有限元模型,对三种不同试桩方法进行了模拟。通过开挖模拟,首先揭示了深开挖对桩的影响效应,在此基础上,对超深开挖对桩在开挖后再加载的荷载传递机理和沉降机理进行了研究。与常规试桩法和套管试桩法中的基坑底以下相同桩长的桩相比,超深开挖产生的影响效应使桩的极限承载力降低,竖向刚度减小,相同荷载下沉降加大,且其沉降中桩整体刺入所占的比例显著大于其它两者。桩侧摩阻力完全发挥时需要的桩土滑移量增大。此外,超深开挖可在桩身中产生较大的拉力,桩身中下部钢筋不能随意减少。

非饱和土的变形与渗流耦合的一维解析分析及参数研究

一维的渗流和变形耦合的解析解通过Fourier积分变化获得。指数函数可用来表达水力传导率和孔隙水压力的关系,及土水特征曲线。此解析解考虑了任意初始的孔隙水压力分布和流量边界条件。解析分析表明,渗流和变形耦合对非饱和土中水的入渗产生重要的影响。在渗流的早期阶段,耦合与非耦合情况下的差异随着时间变化显著;随着趋近于稳定状态,这差异逐渐消失。进一步分析了耦合解的各个参数的影响。降雨强度与渗透系数的比值(q/ks)对耦合的渗流和变形产生较大的影响。耦合与非耦合之间的差异与去饱和系数(desaturation coefficient)有关。

粉煤灰地聚合物固封Cr^3＋的FTIR和XPS研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)研究了粉煤灰地聚合物固封Cr3+的机理。含Cr的污泥由人工合成,主要成分是Cr(OH)3。浸出试验采用ICP-AES方法,测试了固封Cr3+前后,粉煤灰地聚合物中Al和Si的浸出量;研究结果表明,掺入含Cr的污泥后,粉煤灰地聚合物中Si和Al元素的浸出量较不掺污泥时减少了,且浸出Si元素减少的幅度比浸出Al元素降低的幅度要大。FTIR结果显示,Cr3+的掺入削弱了粉煤灰地聚合物主峰的强度,增加了Si—O—Si和Al—O—Si的振动波数;XPS测试结果表明,O(1s),Si(2p)和Cr(2p)的结合能都有不同程度的改变,而Al(2p)的结合能几乎没有发生变化;结果揭示Cr3+参与了粉煤灰地聚合物中硅酸结构的聚合,粉煤灰地聚合物固封Cr3+,不仅仅只是物理性的包裹作用,而且主要是化学反应的结果。

碱-矿渣水泥快速凝结的影响因素与机理研究

研究了矿渣的细度、激发剂的主要参数、水胶比、缓凝剂的种类与掺量等方面对碱激发矿渣水泥凝结性能及强度的影响，并通过测定水化热、非蒸发水量、微孔分布等物化性能以对碱激发矿渣水泥快凝的机理进行分析，在此基础上讨论了合理、有效控制碱激发矿渣水泥快速凝结的技术途径．

掺偏高岭土的高性能混凝土物理力学性能研究

采用美国产MTS试验机 ,分别研究了掺 0 % ,5 % ,1 0 % ,1 5 % (质量分数 )偏高岭土混凝土的轴拉应力 应变关系 .试验结果表明 ,随着偏高岭土掺量的增加 ,混凝土的轴拉强度和峰值应变相应提高、抗拉弹性模量基本不变 ,而混凝土的抗压强度显著提高、拉压比则相应下降 .此外 ,当掺量为 5 %时 ,可保持混凝土的流动性基本不变 ;掺量为 1 5 %时 ,坍落度下降 2 0 %左右 ,但可通过增加 2 0 %的高效减水剂用量来加以调整 .因此 ,将偏高岭土作为高性能混凝土掺合料使用将是十分便利的 .

化学反硝化去除硝酸盐的试验研究

在间歇式完全混合反应器中 ,以Pd Cu/γ Al2 O3为催化剂 ,对催化还原硝酸盐进行了实验研究 .结果表明 :在负载型金属催化剂作用下 ,硝酸盐能有效地被还原生成N2 ,总氮的去除率达 80 %以上 .催化剂的活性和对氮气的选择性受催化剂量、pH值、H2 的流量和压力、初始硝酸盐浓度等反应条件的影响 ,适当增加催化剂量和提高H2 的流量和压力都有利于提高催化剂的活性 ;而对于选择性 ,前者提高 ,后者则会导致降低 ,即控制反应扩散性能有利于提高催化选择性 .在试验的浓度范围内 。

高早强磷硅酸盐水泥修复性能的研究

对一种新型快凝高早强水泥材料——磷硅酸盐水泥的性能给予研究。该水泥以烧结镁砂、磷酸盐和粉煤灰为主要原料,其中粉煤灰的用量为干胶凝材料质量的40%。该水泥具有很高的早期强度,用于快速粘结损坏的旧混凝土,可在冰点温度下施工。由于水胶比较小和水化硬化后的特殊微观结构,该水泥具有很强的抗盐冻腐蚀性能。该水泥粘结后的旧混凝土可以快速发展强度。

成层非饱和土渗流的耦合解析解

成层土在工程中很常见,研究降雨过程中成层非饱和土的渗流-变形耦合对非饱和土土力学的发展具有重要的意义。由流体质量守恒,Darcy定律和Lloret等的非饱和土本构模型可得成层非饱和土渗流-变形耦合的控制方程。采用Gardner的非饱和土的渗透系数公式以及Boltzman模型,基于Laplace变换得到耦合方程的解析解。解析及其参数分析表明,渗流和变形耦合是具有时间效应的。与吸力变化相关的土的模量F,对成层土的孔隙水压力分布有明显影响。两层土的F差异越大,孔隙水压力消散得越慢,耦合效应越不显著。增大表层土的F值有利于降低耦合效应。成层土饱和体积含水率变化对吸力变化产生有限的影响。

失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律

当土体总应力状态保持不变时,基质吸力的提高是导致孔隙水排出、土样收缩、孔隙结构改变的主要原因。对于特定吸力下的土样,其微观孔隙结构决定了土壤孔隙比;而土壤孔隙结构,土壤基质吸力共同决定了土壤的含水率。假定在失水过程中,当孔隙水尚未排出时,其土壤孔隙孔径不会收缩,孔隙体积保持不变。可通过吸力建立起变化的土壤孔隙体积曲线和土-水特征曲线、土壤收缩曲线之间的对应关系:(1)累计孔隙体积曲线的包络线即为实际发生的土水特征曲线;(2)基于累计孔隙体积曲线,能够有效确定土样收缩曲线的上下限范围。

早强磷硅酸盐水泥的制备和性能

以 MgO 含量较低的镁砂和粉煤灰为主要原料,制备了磷硅酸盐胶凝水泥(MPSC),研究力学性能．结果表明,磷硅酸盐水泥凝结快,早期强度高．掺入30%—50%的粉煤灰可明显地提高 MPSC 的早期和长期抗压强度,其中以粉煤灰掺量为 40%效果最好．使用 MgO 含量较高而且颗粒较细的镁砂,制备出的水泥具有较高的强度．水泥石的水化产物以无定形为主,伴以少量的六水水化磷酸镁钾品体．硬化水泥石中有许多未水化的镁砂,可作微集料．粉煤灰填充了反应物之间的空隙,使基体的密实度提高；粉煤灰参与水化反应提高了材料的胶凝性能．

含偏高岭土水泥与高效减水剂相容性研究

研究了含偏高岭土水泥与高效减水剂的相容性 ,结果表明 ,在硅酸盐水泥中单独加入偏高岭土时 ,水泥与减水剂的相容性有所降低 ,但若将偏高岭土与矿渣适当配合后再加入硅酸盐水泥之中 ,则可以改善水泥与减水剂的相容性 ;研究了偏高岭土单掺及其与矿渣复掺对水泥物理、力学性能的影响 ,并用DTA ,SEM分析了水泥的水化产物 .

应力状态和湿化路径对非饱和边坡的瞬态渗流状况的影响

借助双变量理论 ,提出了预报非饱和土中渗流和变形的简化模型 ,由此考察了依赖于应力状态的土的水分特征曲线 (Stress Dependent Soil Water Characteristic Curve,SDSWCC)及其干湿滞回效应对非饱和边坡中的瞬态渗流的影响 .

掺偏高岭土的高强高性能混凝土的力学性能

本文采用美国产的MTS试验机 ,分别研究了掺0% ,5% ,10% ,15%偏高岭土(MK)砼的轴拉强度、轴压强度和抗弯强度。试验结果表明 ,随着MK掺量的增加 ,砼的轴拉强度、抗压强度、抗压弹性模量和抗弯强度均随之提高 ,特别是早期抗压强度提高更为显著 ;砼的韧性得到改善 ;而拉/压强度比和弯/压强度比均相应减小。此外 ,MK对砼的流动性影响较小 ,并可适量增加减水剂的掺量使之保持不变 ,且能显著改善粘聚性和保水性。

层状地基中单桩的扭转变形分析

研究了扭矩作用下单桩的扭转变形。采用积分变换和传递矩阵方法求解成层土在内部环形荷载作用下的基本解;利用此基本解并考虑桩土位移协调条件,提出了层状地基中单桩扭转变形的半解析方法;通过一匀质地基算例验证了该理论方法的正确性,并给出了双层地基模型的数值分析结果。

增进粉煤灰基地聚合物强度的两种方法比较

研究了粒化高炉矿渣(GGBFS)作为粉煤灰基地聚合物外加剂的可行性。GGBFS的掺量为4%,将其抗压强度结果和增进机理与氟硅酸钠作为外加剂的结果进行了对比。测试结果表明,外加GGBFS和Na_2SiF_6的掺入都可以提高粉煤灰基地聚合物的抗压强度,其中4%GGBFS掺入后粉煤灰基地聚合物在30℃下养护14天的抗压强度可以提高19MPa以上,而10%Na_2SiF_6掺入仅提高10MPa以上。采用X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和压汞测孔技术(MIP)研究了两种外加剂对粉煤灰基地聚合物抗压强度的增进机理。研究结果表明,GG- BFS的掺入可以产生更多的无定形产物,增加胶凝材料的数量,并且能细化其孔隙,减少孔隙率,从而提高粉煤灰基地聚合物的强度。

挤出成型GFRC板的纤维取向分布和轴拉性能

挤出成型工艺生产玻璃纤维增强水泥板 (GFRC)时 ,纤维在螺旋推挤力和速度剪力的作用下 ,大部分纤维能在挤出方向上形成定向排列 ,轴拉强度相对较高。而垂直于挤出方向的纤维分布相对较少 ,力学性能也相对较差。试验结果表明 ,当纤维含量较低时 ,绝大部分纤维沿挤出方向分布 ,此时 ,平行挤出方向的轴拉强度远大于垂直挤出方向。纤维掺量较高时 ,垂直挤出方向上的纤维分布量大大增加 ,相应的轴拉强度几乎与平行挤出方向相等。此外 ,存在一个纤维掺量饱和点 ,超过此掺量 ,平行纤维方向的轴拉强度不再随掺量的增加而提高 。

早龄期混凝土的电特性研究

早龄期混凝土的水化、凝结过程对混凝土的后期强度、耐久性是非常重要的 .利用混凝土的电特性来监测和研究这个过程是一种直接而实用的方法 .此项研究发展了一种先进的电参数测试系统 ,并利用这个系统对早龄期混凝土的电性能进行了测试 .测试结果给出了不同水灰比 ,不同掺合料混凝土的电参数 .相应曲线的变化和特征与早龄期混凝土的物理、化学性能有密切的联系 .因此在本工作对早龄期混凝土水化机理作较深入的研究和分析 .

基于结构动态响应统计特征的损伤指标研究

为了提高土木工程结构损伤识别的可靠性和有效性,本文提出一种基于结构动态响应统计特征的损伤指标,并对其可行性进行研究。文中首先在结构随机振动理论基础上推导出结构动态响应(包括位移、速度和加速度)的统计特征(包括均值和方差)与结构损伤位置和损伤程度之间的关系;然后通过敏感性分析确定以结构位移的方差作为结构损伤识别的损伤指标;最后,数值模拟一六层钢筋混凝土框架结构在白噪声激励下的动态响应,观察在不同损伤位置和损伤程度下结构动态位移方差的变化,从而对选择结构位移的方差作为损伤指标的可行性进行评估。研究得出结论,使用结构动态响应的统计特征作为土木工程结构损伤识别的损伤指标是可行的。

软土归一化本构关系的离心试验验证

提出一个用于描述软土应力应变特性的本构模型 ,将该模型引入到CRISP有限元程序中。采用离心模型试验对本构关系进行验证。结果表明 ,试验与数值预测有很好的一致性。

单桩分析的双曲线模型的验证和相应的近似公式(英文)

众所周知桩土界面处土的扰动要远大于远离桩土界面处的土,在该扰动区内,土得应力应变关系为非线性的.本文提出一个双曲线模型来描述桩土界面处剪切应力与剪切应位移的非线性关系.通过一系列室内单剪试验的结果该双曲线模型得到了验证.基于室内试验的结果,本文提出一个用于计算该双曲线模型的近似公式.其计算结果与现场单桩试验结果以及有限元计算结果进行了比较.