异形效应下Y形桩沉降和单桩极限承载力研究

Y形桩反拱圆弧面侧摩阻力存在不均匀分布现象,侧摩阻力的异形效应导致沉桩过程中的荷载-沉降规律区别于传统桩型,异形效应下的沉降计算单桩极限承载力确定等问题有待研究。通过侧摩阻力、端阻力模型及其产生的附加应力模型,计算不同荷载作用下的桩端沉降,通过荷载-沉降规律预测Y形桩单桩极限承载力。沉降及极限承载力理论计算值与静载试验结果吻合良好。分析了桩长L、外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ这5个变量对Y形桩沉降及极限承载力的影响,在其他参数不变时,相同桩顶荷载作用下Y形桩单桩沉降随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而减小,随模板弧度θ的增大而增大;Y形桩单桩极限承载力随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而增大,随模板弧度θ的增大而减小。     

黏土中水平动荷载作用下刚性短桩刚度衰减数值分析

水平动荷载作用下桩的水平承载力和桩侧土的刚度变化是桩基设计时的重点考虑因素。采用基于移动硬化弹塑性本构模型的水土完全耦合有限元法,建立二维桩土共同作用模型,探讨黏土中刚性短桩在水平动荷载作用下水平力与位移的关系,以及割线刚度的衰减规律。并对比水平循环荷载作用下与静载作用下桩的水平承载力的差异,得到一些对研究和设计都有参考价值的结论。     

基于动力BNWF法的冻土-桩相互作用模型研究

基于水平循环荷载作用下不同负温冻土环境中单桩动力特性模型试验结果,在已有分析桩-土-结构相互作用的动力BNWF模型的基础上,提出改进的冻土-桩基动力相互作用非线性反应分析模型。在该模型中,利用改进的双向无拉力多段屈服弹簧考虑桩侧冻土的水平非线性力学特性,同时兼顾桩侧与冻土间的竖向非线性摩擦效应、桩尖土的挤压与分离作用以及远场土体阻尼对桩基动力特性的影响。其中桩侧水平多段屈服弹簧参数根据冻土非线性p-y关系获得,该关系曲线以三次函数曲线段及常值函数段共同模拟,并由室内冻土压缩试验结果确定。最后基于改进的动力BNWF模型,提取动位移荷载作用下该桩顶力-位移滞回曲线及桩身不同埋深处的弯矩动响应数值分析结果,并与相应的模型试验结果对比,二者具有较好的拟合度,表明本文所提出的改进模型在分析冻土-桩动力相互作用时有较好的适用性。     

青藏铁路重塑冻结粉质黏土动剪切模量试验研究

通过低温动三轴试验,研究青藏铁路中重塑冻结粉质黏土的动剪切模量的变化规律及其主要因素。研究表明,冻土的最大动剪切模量随负温降低而显著增大,动剪切模量比随轴向荷载单级振次增加而有所增大,随负温降低而降低,随围压增加趋于一致。负温是冻土动力性能的一个极其重要的影响因素,因而寒区工程应引起足够的重视。研究结果对于合理认识冻土动力性能具有一定意义,也为进一步开展多年冻土场地工程地震安全性评价积累部分基础资料。     

盾构施工对不同刚度桩体影响的数值分析

针对苏州轻轨一号线盾构隧道的施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构施工对不同刚度桩体的影响。计算结果表明：当盾构施工时,不同刚度桩体均偏向隧道移动,在隧道轴线处的横向位移均为最大。桩身横向位移最大值、竖向位移随桩体刚度增大而变小,桩身轴力、弯矩则随桩体刚度增大而逐渐增大,桩身最大负弯矩均出现在隧道轴线位置处。在盾构正下方穿越单桩过程中,桩身沿隧道轴向位移近似为一条直线。当桩体弹性模量为0.5 GPa时,柱顶和桩底处竖向位移相差较大;当桩体弹性模量大于0.5 GPa时,桩身竖向位移急剧增大。桩身轴力沿桩身两端大、中间小。桩身弯矩随桩体弹性模量增大而明显增大。     

多年冻土区桥梁桩基础地震响应的模型振动试验研究

以青藏铁路高温不稳定多年冻土区"以桥代路"工程——清水河特大桥的桩基础为研究目标,在负温条件下对该桥梁桩基础结构的缩尺模型进行了地震荷载作用的模型振动试验,研究了地震荷载作用下桩-冻土相互作用,分析了结构的地震响应特征,明确了桩体动荷响应对桩周冻土地温和应变的影响规律,最后对地震荷载作用下高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的稳定性作出了评价.     

单桩-土-结构振动台试验模型数值计算分析

为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对试验模型进行了数值模拟。数值模拟以单端承桩为研究对象,计算了上部结构质量和刚度变化时,在脉冲荷载及基于RG1.60谱人工合成地震动作用下桩身的地震反应规律。数值模拟表明:在水平地震动作用下,桩身剪力和弯矩包络线呈"X"状分布,桩底和顶处剪力弯矩较大;上部结构质量越大,桩身的剪力与弯矩越大;上部结构的刚度越大,桩身的剪力与弯矩越小;随着上部结构质量的增大和刚度的减小,反弯点逐渐向桩顶移动。桩顶发生最大位移时所对应的桩身挠度随着上部结构质量的增加而增大并且随着上部结构刚度的增大而减小。土层分界面处,桩身内力发生突变。此外,在脉冲荷载输入下,桩身反弯点位置与输入荷载的周期有关。计算结果为振动台试验模型设计提供了理论依据。     

车辆荷载作用下山西路基重塑黄土的动力特性研究

针对车辆荷载对山西高速公路路基土体影响研究不足的现状,从试验角度出发,研究车辆荷载水平、波形、干密度和围压对路基土体的动力特性响应。研究表明:路基土体的体变随波形比的增大而增大,随车辆荷载的增大而增大;路基土体的动弹性模量随干密度的增大而增大,随围压的增大而增大,阻尼比随围压的增大而减小。     

重复循环荷载作用下原状黄土动力特性试验研究

为探究重复循环荷载作用下含水率、固结压力对原状黄土动力特性、变形性状的影响规律,利用英国GDS双向动态三轴试验系统模拟交通荷载,对海东地区原状黄土进行动三轴试验研究。试验结果表明：单一重复循环动荷载作用下,在加载初期,海东地区原状黄土的轴向动应变随着循环次数的增大急剧增加,后期缓慢增加至趋于稳定,即发生应变硬化现象。在加载初期,含水率、固结压力对原状黄土的轴向动应变无明显影响,当循环次数N>400时,原状黄土的轴向动应变随含水率的升高而增加,随固结压力的增大而减小。动剪切模量随循环次数的增加出现先减小后增加再减小的变化,随含水率的升高有较大幅度的降低。动阻尼比随循环次数的增加先增加后减小,随含水率的升高而增大。表明海东地区原状黄土所具有的大孔隙架空结构使其在重复循环荷载作用下易发生振动变形。     

基于双曲线模型的冻土中锚杆荷载传递特性研究

为研究不同冻结温度及含水率对冻结粉土中锚杆抗拔性能的影响,根据冻土与混凝土接触面的力学特性和变形规律,采用双曲线模型描述锚杆-冻土接触面的剪切特性。基于荷载传递法,建立考虑温度和含水率影响的锚杆荷载传递方程,采用有限差分法进行求解,得到锚固段的剪应力、轴力及承载力计算式;通过ABAQUS数值模拟验证荷载传递方程的合理性,结合算例分析表明：冻土中锚杆抗拔承载力大于常温土,且温度越低承载力越高;在相同荷载作用下,冻土温度越低,轴力沿深度衰减越快,剪应力分布越不均匀;相同冻结温度下,锚杆承载力随含水率的增大呈先增大后减小的趋势;增加锚固体直径能有效地提高锚杆的极限承载力。     

双向循环荷载耦合下黄土动模量和动变形特性研究

通过在三轴试样的轴向和径向同时施加循环荷载,并以试样45°面上的应力来模拟地震拉压动荷载和剪切动荷载的作用,分析双向循环荷载耦合下黄土的动剪切模量和动变形特性。试验结果表明:相位差对黄土的动剪切模量有一定影响,其动剪切模量随相位差的增大以φ=180°为转折点呈现先减小后增大的趋势,在φ=180°时达到最低水平。φ180°时相位差的增大加速了黄土动剪应变的发展,φ180°时黄土的动剪切变形的发展速度随相位差的增大而减缓。同时径向动荷载幅值的增大明显降低黄土的初始动剪切模量。通过计算转化,分析拉压动荷载和剪切动荷载变化对黄土动剪切变形发展的影响规律,发现拉压动荷载的施加能加快黄土动剪切变形的发展,而当拉压和剪切动荷载同时变化时,剪切动荷载变化对黄土动剪切变形发展的影响更明显,作用更显著。     

寒区桩基础的多场耦合分析模型及其应用

引入桩土相互作用的界面单元将冻土地基与混凝土桩联系起来, 考虑应力场、温度场、水份场三场耦合条件, 建立了冻土区桩土共同作用的粘弹塑性非线性有限元分析计算模式. 结合工程实例用本文方法对单桩冻胀过程中的应力场及位移场进行了计算, 着重揭示和研究了冻结过程中桩土间切向冻胀应力场、冻结应力场及位移场的随时间变化过程, 进而研究了单桩承载力冻结过程中的发生与发展的变化过程.     

基于BP神经网络的单人步行荷载参数识别

步行荷载模型的参数识别是准确重构步行荷载的前提.通过试验得到单人不同步频下的步行荷载加速度时程,经过傅里叶变换得到步行荷载频谱,获得各阶动载因子与实际步频.基于包含亚谐分量的步行荷载傅里叶级数模型,提出均匀试验设计与BP神经网络相结合的相位角识别方法,进而重构步行荷载.结果表明,提高均匀试验设计的水平数可以提高相位角的...     

深厚杂填土场地桩端后注浆钻孔灌注桩承载性状试验研究

针对深厚杂填土建筑场地,给出了1种能准确测定深厚杂填土以下土层的桩侧摩阻及桩端阻力的单桩静载试验装置。基于该试验装置,通过足尺现场试验,研究了竖向荷载作用下2组不同桩长和桩径后注浆灌注桩的承载性能。计算结果表明:直径较大,桩长相对较小的后注浆灌注桩在相同荷载作用下较桩径小和桩长长的桩能更好的控制桩顶沉降量,在相同沉降量条件能承受更大的荷载;同时,和桩径小的长桩相比,更有利于桩侧阻力和桩端阻力的发挥,轴力也能更好的下传递。     

爆炸荷载作用下海洋平台结构的动力响应分析

采用理想化的压力—时间曲线模拟爆炸冲击荷载,压力—时间曲线为简化的三角形荷载形式。考虑应变率效应对钢材的影响,应用LS-DYNA有限元分析软件,对导管架海洋平台在爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行数值模拟和分析,得到了不同峰值爆炸荷载作用下,海洋平台结构上层甲板、中层甲板和立面结构重要节点的动力响应时程曲线。结果表明：上层甲板和中层甲板节点竖向位移的绝对值随着爆炸荷载峰值压力的增大而增大,当爆炸荷载峰值压力为20～70kPa时,节点区域内均处于弹性状态,当爆炸荷载峰值压力为80kPa时,节点区域内进入了塑性状态。立面平台节点的水平位移随着爆炸荷载峰值压力的增大而增大,当爆炸荷载峰值压力为20～80kPa时,节点区域内进入塑性状态。     

竖向荷载对铅芯橡胶支座力学性能的影响

对铅芯橡胶支座进行了有限元分析,研究了竖向荷载对支座力学性能的影响。分析表明:随着竖向荷载的增大,支座的极限位移逐渐减小,支座易发生整体失稳;支座的屈服后刚度和水平等效刚度随竖向荷载的增大而降低,支座的等效阻尼比随竖向荷载的增大而增大;并且在双向压剪作用下,竖向荷载对支座力学性能的影响幅度更大。因而,在实际工程中,应重视竖向荷载对支座力学性能的影响,以保证支座的稳定性。     

斜向往复水平荷载作用下矩形截面框架柱抗震性能

通过7根矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究了不同加载角度时低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关性、滞回曲线特性和延性系数。结果表明,低周往复斜向水平荷载作用下矩形截面框架柱的受剪承载力随加载角度的增大而减小;双向受剪承载力的相关关系可以近似用椭圆方程描述;滞回曲线在形状上与正向水平荷载作用下框架柱的滞回曲线并无明显差异;随着加载角度的增大,框架柱的延性系数有降低的趋势。低周往复斜向水平荷载作用下所有框架柱的破坏均为剪切脆性破坏,应加强其抗震设计。     

基于JC验算点法的钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力可靠度分析

通过对试验数据的分析,将钢骨超高强混凝土框架节点的设计参数作为随机变量,采用可靠度理论中的JC验算点法,对框架节点抗剪强度承载力可靠度进行了分析,统计了可靠度随各因素的变化规律。结果表明,钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力可靠度随节点核心区体积配箍率的增大而增大,随荷载效应比的增大而减小;当柱轴压比增大时,其可靠度先稍微增大,然后减小。     

粘性土地基在动荷载作用下变形分析

通过室内模型试验从宏观与微观结构讨论了粘性土地基分别在静载、动载作用下横向位移、竖向位移随深度的变化规律、地基应变与最大剪应变分布。分析研究了粘性土微结构动态环境能场、外部环境条件变化与其内在介质环境变化之间的密切关联。结果表明,动载比静载作用下的位移、应变、剪应变大得多,特别是对地基的浅表处影响不仅范围大而且深度加大。试验结果还表明偏湿土和受振动的土击数越多,对土的初始结构损伤越厉害,但土的后期结构强度有所提高。     

振动沉管碎石桩大型振动台试验的实现

目前有关碎石桩复合地基在动荷载作用下的研究主要是针对其排水作用,而对其密实作用的研究很少,碎石桩复合地基在动荷载作用下沉降计算理论落后于工程实践.为了在碎石桩复合地基的动力模拟试验中模拟碎石桩的密实作用,设计了大型堆叠式剪切模型箱,并采用振动沉管法在振动台模型箱中进行了碎石桩的震后沉降试验研究,结果表明其能较好地模拟碎石桩振动沉管施工工艺.