顶部条形基础作用下加筋挡墙性能的试验研究

针对加筋挡墙顶部受条形基础载荷作用时的工作性能开展试验研究,分析条形基础距挡墙面板距离对基础极限承载力、加筋挡墙变形特点、筋材应变和破坏模式的影响。试验结果表明：基础极限承载力随基础偏移距离 增加呈现先增大后减小的趋势,且在 为 （ 为挡墙高度）时达到最大值;条形基础加载至破坏前一级载荷时,基础沉降与挡墙高度比值均小于2%,面板水平位移与挡墙高度比值均小于1%,且当 小于0.6时,面板顶部水平位移明显大于中底部;各层筋材中应变最大值随 增加而逐渐向远离面板方向发展,且筋材最大应变由最初出现在顶层而转向中间层;顶部受条形基础载荷作用下加筋挡墙破坏以3种模式为主,即顶层面板挤出的浅层破坏、破坏面沿基础边缘发展并向深部推进和加筋挡墙整体破坏。     

剪切带图案的复杂性及应力-应变曲线的离散性

在平面应变压缩条件下,通过在岩样左边界靠近下端面的位置及右边界的不同位置预制材料缺陷,采用拉格朗日元法研究了材料缺陷位置不同时的剪切带图案启动、演变及试样的宏观力学行为。在数值计算中,采用了莫尔-库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后岩石的本构关系为线性应变软化。当试样左、右边界上的缺陷距离较远时,剪切带仅出现1条,以通过两缺陷形式贯通试样两边界;当两缺陷距离较近时,启动于缺陷附近的剪切带按各自其固有方向发展,剪切带图案十分复杂。当右缺陷距离试样上端面较近时,由于上端面的约束,仅位于缺陷下方的剪切带能得到充分的发展。若剪切带数量较少且贯通试样两边界时,试样发生脆性剪切破坏,应力-变形曲线软化段比较陡峭;反之,发生韧性剪切破坏,软化段比较平缓。当剪切带的前端迎面遇到试样上、下端面附近的上、下三角形区域时,由于端面的约束,剪切带的方向将改变。当剪切带的前端与试样的纵向对称线距离较近时,剪切带发生折射现象;当距离较远时,剪切带将发生反射现象。     

从力矩效应和地下水分析缓倾角结构面成因

在岩石剪切破坏中引入力矩模型并就剪切破坏过程进行了分析。在发生剪切破坏时岩石的破坏带有一定宽度,剪切带上的剪应力和支持力不是均匀分布的,在剪切过程中存在一个调整过程,并在局部集中,导致了剪切力矩的存在。当轴向压力 较小时,支持力和剪切力都很小,可视为均匀分布;随着 的增大,支持力和剪切力都增大,出现非均匀分布,局部表现为应力集中,出现局部破坏,而在整体上表现为力矩平衡。当剪切力矩大于支持力矩时,宏观上剪切破坏出现;分析研究了地下水引起的接触面积的变化,由此并推导了静水压力情况下结构面的稳定性。随着水压力p的增大,除了对岩体材料力学性质的弱化外,结构面上有效压力 和结构面上、下岩体的接触面积率 变小,使得发生失稳破坏的临界角 降低,也就是发生滑动的条件更容易满足。     

条形荷载下不排水土坡破坏模式判定及极限承载力估算

为了确定边坡放置地基的极限承载力,采用弹-理想塑性有限元,分析了不排水土坡(u=0)的坡肩上放置条形基础的地基极限承载力。结果表明,不排水土坡地基极限承载力仍可沿用Terzaghi水平地基极限承载力计算公式qu=cuNc。不考虑重度条件下,土坡地基的破坏模式类似于水平地基破坏模式,承载力系数Nc与极限分析法计算的结果一致;考虑重度条件下,可用土坡实际状态的Taylor数与其极限状态的Taylor数的差值N作为判别指标,当该值较小时将发生边坡破坏模式,较大时发生地基破坏模式,找出了两种破坏模式的N分界点,确定了Nc与N的关系,建立起坡肩作用条形荷载下不排水土坡极限承载力计算公式。     

吹填场区双层软黏土地基承载特性及破坏模式

针对天津滨海地区围海造陆工程所形成的上软、下硬双层软黏土地基,利用室内载荷试验和数值模拟开展了双层软黏土地基的承载特性及破坏模式研究。研究表明：由于下层沉积土的补强效应,双层软黏土地基的P-S曲线会出现明显的凹凸转折点,其出现的位置与宽厚比密切相关,宽厚比越小,转折点出现的时间越靠后,下层沉积土的补强效果越不明显。数值结果表明：双层软黏土地基破坏模式随着上覆土厚度的变化相差不大,均为整体剪切破坏。随着载荷板宽度的增加,双层软黏土地基以冲剪破坏模式过渡为局部剪切破坏,当载荷板宽度大于3.0 m时,表现为整体剪切破坏。     

下伏空洞地基极限承载力与破坏模式上限有限元法

地基极限承载力的确定对于下伏空洞地区基础设计和施工具有重要意义。采用上限有限元法对地基破坏时的极限状态进行数值模拟。首先,简要介绍上限有限元法的基本原理与计算过程;进而提出合理的计算假定,建立可考虑多种影响因素的计算模型;其次,利用上限有限元法计算出多种工况下的地基极限承载力上限解,按Tergaghi建议的地基承载力公式,得到承载力系数N_c、N_q、N_g,并对其影响因素进行分析;最后,根据大量的能量耗散图及速度场图提出3类典型的破坏模式,并对其影响因素进行分析。研究表明:随着内摩擦角j的增大,N_c和N_q均增大,而当j较大时,N_g才出现正数,且随着j增大而增大;随着空洞顶板厚度与基础宽度之比H/B的增大,N_c和N_q均增大。而当j较小时,N_g随着H/B的增大而减少;当j较大时,N_g随着H/B的增加而增加。N_c、N_q和N_g均随着D/B的增大而减少。下伏空洞地基存在3种典型的破坏模式:冲切破坏模式、冲切剪压破坏模式和Prandtl破坏模式。     

公路路基地基承载力的离心模型试验与分析

公路路基由于基底的柔性和荷载分布为梯形,路基地基的破坏模式和确定方法与刚性基础地基有所差异,对公路路基地基承载力的研究具有重要的理论意义和实用价值。通过柔性条形基础、梯形路基以及模拟沟谷地形的柔性条形基础等3组离心模型试验,对公路路基地基的破坏机制和极限承载力进行了研究,并采用关联流动的Mohr-Coulomb内切圆屈服准则对试验结果进行了数值模拟和对比分析,研究结果表明,公路路基地基由于基底的柔性和较高的离心加速度,很难产生理想的整体剪切破坏形式;与刚柔性条形基础相比,梯形路基作用下的基底中心点沉降更大;沟谷地形对柔性条形基础基底中心点的沉降有一定的影响,但并不明显影响地基极限承载力。     

桩心配筋微型桩抗滑特性试验研究

为研究桩心配筋微型桩抗滑特性,进行了滑坡微型桩抗滑特性大型物理模型试验.试验结果可得出,桩心配筋微型桩在加载过程中,各排桩同时受力;滑坡推力对桩心配筋微型桩的影响范围为滑面上下各20倍桩径的范围内;桩心配筋微型桩在抗滑工程中主要是受弯破坏,易破坏点为滑面上下3倍桩径处;微型桩群桩的破坏过程是从迎滑第一排桩开始;微型桩能有效提高滑坡体的稳定系数.     

滑坡防治独立微型桩性状的大型物理模型试验研究

通过进行独立微型桩与滑坡相互作用的大型物理模型试验,采用土压力盒、位移计和应变片等测试手段,研究滑坡作用下独立微型桩的受力情况、变形破坏模式及弯矩分布规律等。试验结果表明:独立微型桩的破坏部位位于滑面附近,破坏模式为弯曲与剪切相结合的破坏;滑面上下各15倍桩径的范围内桩土相互作用较明显,此范围外的桩身与周围土体基本共同变形;独立微型桩发生破坏时的桩顶位移量约为1/4倍桩径,且破坏后的微型桩依然有抗滑能力,主要由桩身配筋的拉力提供;独立微型桩的桩身弯矩分布形式不同于普通抗滑桩,弯矩主要分布在滑面附近,且受荷段承受反弯矩。     

力矩与水平荷载联合作用下裙板式基础破坏包络面研究

联合采用swipe加载模式、固定位移比与固定荷载比加载模式,对于裙板式浅基础在水平荷载与力矩荷载的复合加载条件下的承载性能进行比较系统的平面应变有限元分析,主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对于基础破坏包络面的影响,揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机制。同时,对于两种swipe加载模式的有效性进行了比较。计算结果表明：对于非均质土,当裙板式基础埋深与宽度之比大于0.3时,破坏包络面产生正方向倾斜;当埋深与宽度之比小于0.3时,基础的破坏包络面出现负方向倾斜。而在均质土中,基础的破坏包络面没有出现负方向倾斜。     

横-竖立体加筋地基中附加应力的分析计算

建立了横-竖立体加筋（H-V筋）地基的有限元模型,通过分析地基中的竖向应力分布、水平向位移分布以及筋-土界面相互作用,发现横-竖立体加筋地基中的竖向应力在筋材下方出现扩散和重分布,并逐渐向土体下部传递,使得土体中整体的应力分布更加均匀;同时,横-竖筋材中的竖筋类似于一个侧壁,其提供的垂直侧向力约束了介于竖筋间的土体,限制了土体的侧向水平位移,使得地基中筋材上部土体的侧向水平位移变小。基于有限元模拟对横-竖立体加筋地基加固机制的认识,将横-竖立体筋视为作用在地基上的一维弹性地基梁,通过弹性地基梁理论,根据弗拉曼解推导求解了横-竖立体加筋地基中任意一点竖向附加应力的计算表达式。将模型计算结果与有限元模拟所得结果进行对比发现两者吻合良好。     

国内外规范关于扩展基础冲剪计算的对比分析

各国规范对钢筋混凝土扩展基础的冲剪验算有不同的计算方法,对基础剪切模式的界定、计算公式等方面有较大不同,由此对计算结果也产生影响。针对中国规范GB50007[1]、美国规范ACI318[2]、欧洲规范EN1992[3]的设计要求,对影响钢筋混凝土扩展基础冲剪破坏的因素进行对比分析,并结合不同工况的4个算例对各国规范冲剪验算的基础底板厚度进行了对比。分析结果表明,各国规范在抗剪强度取值、验算条件、冲切锥体形状、底板纵筋配筋率影响、验算截面位置等方面的规定存在一定差异,反映出各国规范在基础冲剪影响因素方面存在不同考虑以及对基础冲剪破坏机理认识上的差异,这些差异使冲剪计算方法不同,也使得由此计算所得到的基础底板厚度有所不同。通过分析,建议对我国规范在基础底板冲剪验算截面的位置、纵筋配筋率,以及基底反力分布对冲剪承载力的影响等方面进行试验研究,进一步完善基础冲剪计算方法。     

非均质地基承载力及破坏模式的FLAC数值分析

利用基于Lagrangian显式差分的FLAC算法，通过数值计算，对黏结力随深度线性增长的非均质地基上条形基础和圆形基础的极限承载力及地基破坏模式进行了对比计算与系统分析。研究表明：（1）随着地基黏结力沿深度非均匀变化系数的增大，地基的破坏范围逐渐集中在地基表层和基础两侧：（2）即使地基的非均质程度较小，当将非均质地基近似地按均质地基考虑时，由此所估算的承载力可能过于保守；（3）地基承载力系数随黏结力沿深度非均匀变化系数的增大而非线性地增大。与数值解相比，skempton与Peck等近似公式均可能高估了非均质地基承载力。     

Behaviour of model footing on pond ash

This paper focuses on the effective utilization of pond ash, as foundation medium. A series of laboratory model tests have been carried out using square, rectangular and strip footings on pond ash. The effects of dry density, degree of saturation of pond ash, size and shape of footing on ultimate bearing capacity of shallow foundations are presented in this paper. Local shear failure of a square footing on pond ash at 37% moisture content (optimum moisture content) is observed up to the values of dry density 11.20 kN/m³ and general shear failure takes place at the values of dry density 11.48 kN/m³ and 11.70 kN/m³. Effects of degree of saturation on ultimate bearing capacity were studied. Experimental results show that degree of saturation significantly affects the ultimate bearing capacity of strip footing. The effect of footing length to width ratio (L/B), on increase in ultimate bearing capacity of pond ash, is insignificant for L/B ≥ 10 in case of rectangular footings. The effects of size of footing on ultimate bearing capacity for all shapes of footings viz., square, rectangular and strip footings are highlighted.     

基于非对称双侧破坏模式的临坡地基承载力上限分析

临坡地基已成为一种广泛的地基形式。针对临坡条形基础地基破坏模式的非对称性特点,首先引进双侧破坏模式的研究思路,重点考虑临坡地基基础两侧滑块大小和同一滑块几何形状的双重非对称性特征,构建了临坡条形基础地基非对称双侧破坏模式,为临坡地基承载力分析奠定了坚实基础;然后在此基础上,引进极限上限分析和优化理论,建立了临坡条形基础地基承载力分析的模型与方法,该方法不仅可考虑地基破坏模式,还可考虑基础与坡顶距离对临坡地基承载力的影响,而且还可较好地蜕化为平地地基承载力的分析;最后通过工程实例计算,并与现有相关分析方法进行对比分析,表明该方法的可行性与合理性以及普遍适用性。     

Modeling of Beams on Reinforced Granular Beds

The paper describes a mechanical model for estimating the flexural response of a strip footing, supporting a column (imposing a concentrated load), resting on a compacted granular bed overlying a reinforcement layer for example, geogrids, geomats etc. below which lies a loose soil deposit. The footing is idealized as a beam and the reinforcing element is assumed to have finite bending stiffness and negligible frictional resistance. The upper and lower soil layers are idealized by a series of linear and discrete springs (Winkler springs) of different stiffness values. To find the response of such a model the governing differential equations have been derived and expressed in a nondimensional form. A closed form analytical solution of the same has been obtained subjected to appropriate boundary conditions. Using the present approach the resulting solution for a degenerated case of a long beam is found to be identical to the same of Hetenyi (1946, Beams on elastic foundations, University of Michigan press, Ann Arbor, MI). Parametric studies reveal that the ratio of flexural rigidity of upper and lower beam and the ratio of stiffness of the upper and lower soil layers affect significantly the response of the foundation.     

Experimental and numerical study of soil-reinforcement effects on the low-strain stiffness and bearing capacity of shallow foundations

This paper presents results of meticulous laboratory testing and numerical simulations on the effect of reinforcement on the low-strain stiffness and bearing capacity of shallow foundations on dry sand. The effect of the location and the number of reinforcement layers is studied in the laboratory, whereas numerical simulations are used to study the reinforcement-foundation interaction. Laboratory tests show an increase of 100, 200, and 275% not only in bearing capacity but also in low-strain stiffness (linear load–displacement behaviour) of a square foundation when one, two, and three layers of reinforcement are used, respectively. The specimen preparation technique is found to be crucial for the repeatability and reliability of the laboratory results (less than 5% variability). Numerical simulations demonstrate that if reinforcements are placed up to a depth of one footing width (B) below the foundation, better re-distribution of the load to deeper layers is achieved, thus reducing the stresses and strains underneath the foundation. Numerical simulations and experimental results clearly identify a critical zone between 0.3 and 0.5B, where maximum benefits not only on the bearing capacity but also on the low-strain stiffness of the foundation are obtained. Therefore, soil reinforcement can also be used to reduce low-strain vibrations of foundations.     

Ultimate Bearing Capacity of a Footing Considering the Interference of an Existing Footing on Sand

The ultimate bearing capacity of a new strip footing placed on a cohesionless soil medium, in the presence of an existing strip footing, the load on which is assumed to be known, has been determined. Both the footings are assumed to be perfectly rigid and rough. The analysis is carried out by using an upper bound finite element limit analysis. For different clear spacing (S) between the footings, the values of the efficiency factor (ξ_γ) were determined; where ξ_γ is defined as the ratio of the failure load for an interfering new footing of a given width (B) to that for a single isolated footing having the same width. For ϕ < 30°, it is generally noted that the magnitude of ξ_γ increases continuously with a decrease in S/B. For ϕ > 30°, on the other hand if the applied load on the existing footing is approximately greater than half the failure load for a single isolated footing having the same width, the peak magnitude of ξ_γ was found to occur at around S/B ≈ 0.1 rather than at S/B = 0. The increase in ξ_γ becomes further significant with an increase in the magnitude of the load on the existing footing.     

基于格林函数的相邻条形基础摇摆动力相互作用

基于弹性半空间理论,研究两个相邻明置条形基础的摇摆动力相互作用,将各条形基础与地基的接触面分割成若干个子单元,各单元的位移由基础的刚体位移决定。推导了非对称简谐条形均布载荷作用下弹性地基位移的格林函数,通过分段积分及Cauchy主值积分处理多值广义函数的积分问题。运用所得格林函数求解各单元上的接触力,根据叠加原理得到土与相邻明置条形基础的摇摆动力耦合阻抗函数,详细分析了基础和地基参数对摇摆动力相互作用的影响。计算表明,当两明置条形基础距宽比S/L≤4.0时,应考虑其摇摆动力相互作用效应。所提方法具有计算简便和精度高的特点,对全频段阻抗函数的计算均适用,研究结果为结构抗震设计中考虑土体与多基础的动力相互作用提供了理论依据。     

塔克拉玛干沙漠输电线塔装配式基础试验研究

为研究新疆塔克拉玛干沙漠地区输电线路工程中的组合装配式杆塔基础承载特性,开展了2种尺寸规格共4个基础在上拔与水平力组合作用下的现场试验,得到了基础顶部和基础底板的荷载-位移曲线、基础底板土压力变化规律。结果表明：上拔与水平力组合作用下,基础顶部上拔荷载-位移曲线为缓变型、水平荷载-位移曲线近似为直线;由混凝土底板和角钢支架所构成的组合装配式基础因自重轻、基础底板上覆沙体结构松散,使得基础的抗倾覆承载能力低。由混凝土底板和角钢支架组成的装配式基础各部件具有良好的协同工作性能,但水平荷载对装配式基础的承载性能影响大。根据基础上拔极限承载力试验值,采用柱式破裂面力学计算模型得到风加沙柱面平均摩擦阻力为2.6 kPa