强夯法加固粉土地基室内模型试验研究

为了研究强夯法的加固机理和强夯过程中土体的变形规律,根据模型试验的相似第二定理和量纲分析方法,采用半圆模型夯锤,进行强夯法加固粉土地基室内模型试验;分析了不同夯击次数时,夯沉量和影响深度的变化规律,并对夯击时土体内部的动应力进行了研究。试验结果表明,夯锤夯沉量和影响深度均随夯击次数的增加而增加,并且增幅呈平滑的减缓趋势;当夯击数超过11击后,影响深度与夯沉量之比约为3左右;在土层较浅处,动应力衰减较快,而较深处土体,动应力衰减较慢。     

大厚度黄土地区单击夯击能影响强夯加固效果的试验研究

针对黄土丘陵地区高填方下大厚度黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出6 000、8 000、10 000、12 000 kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、击数、有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,加固后黄土的孔隙比、干密度和湿陷系数可作为强夯加固效果的评价指标;强夯处理后地基土的物理力学指标在满足设计要求时其下限深度即为有效处理深度;在湿陷性大厚度黄土地区,以夯点土和夯间土湿陷性均消除的地基土下限深度可作为有效处理深度。     

击实黄土孔压增长及循环软化特性试验研究

通过室内饱和击实黄土液化试验研究，探讨了击实黄土孔压增长规律。结果表明：击实黄土在一定条件下，受动荷载作用能够发生液化；击实黄土的孔压增长曲线与原状黄土的孔压增长曲线类似；击实黄土在循环荷载作用下具有典型的循环软化特征。工程上强夯处理的黄土若处于饱 和或近饱和状态，在动荷载的作用下会发生液化并引起较大的变形。     

强夯法加固夹砂粘土吹填场地的现场试验研究

江苏省连云港赣榆港区陆域采用航道和港池的疏浚土方吹填形成作业港区,吹填工艺以绞吸式疏浚为主,疏浚涉及土层为粘土和砂土,由此形成了粘土和砂土的混合土地基。为了提高地基承载力和均匀性,采用了强夯法对地基进行加固,但是目前对夹砂粘土地基强夯加固的理论和实践较少。为此,以砂夹粘土构成的混合土地基为对象,测试了多种能量单点夯击时的地基土夯沉量、孔压和夯坑周围土体强度等参数,探讨了强夯法加固该类地基的加固深度和水平影响范围。结果表明：对于该类地基而言,有效加固深度修正系数取0.35~0.5为宜;强夯过程中,孔压与强度的增长范围不对应,即孔压影响范围远大于强度影响范围。     

强夯振动加速度的量测及现场试验研究

结合延安新区强夯加固地基工程,进行强夯振动加速度测试现场试验。选取填方区场地,结合地形设计监测方案,以测试强夯波沿水平方向和斜坡的传播规律。在选定试验段的某级填方场地上布置多组加速度传感器,运用多个8通道24位高速采集卡记录强夯振动加速度在平面和斜坡的传播和衰减过程,探讨强夯振动波沿水平面和斜坡的传播规律以及能级对振动加速度的影响。结果表明:径向和竖向加速度值均随与夯点距离的增大而减小;在与夯击点距离相同处,强夯振动波沿水平方向传播的径向和竖向加速度值要大于沿斜坡方向;随着能级的增大,强夯产生的夯击波增强,在与夯击点相同距离处产生的径向和竖向加速度均明显增大。     

强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响

依托工程实例,对粉土场地强夯加固振动衰减规律及其对建筑物的影响开展试验研究,探讨了振动加速度与强夯能量、传播距离之间的关系,建立了2种能级夯击振动加速度衰减公式;提出了建筑物最小安全距离的确定方法及减轻强夯振动影响的工程措施。结果表明:强夯振动加速度峰值近似按指数函数衰减,且强夯能量越大,振动衰减速度越快;夯击振动卓越频率为8—10Hz,振源距对振动卓越频率影响不大;振源距达到50m时,2种能级的强夯振动对建筑物影响均可忽略不计。     

荷载类型对土体变形影响研究

以动三轴实验为基本手段,研究了定次数等幅荷载与不规则地震荷载作用下土体变形间的关系,探讨地震荷载类型对二者关系的影响规律。结果表明:等幅正弦荷载与地震荷载作用下土单元的变形时程曲线明显不同,其形态明显受地震波形的控制。当采用以0.65倍地震峰值折合最大幅值进行的正弦应力波实验代替真实地震波作用,以20周为标准的荷载转换方法,地震波与定次数等幅荷载作用下土体变形受地震荷载类型的影响,冲击型荷载作用下的应变比远大于振动型荷载作用下的应变比。同时,其应变比C随砂土密实度的增大而减小。     

多点冲击荷载作用下K6型单层球面网壳结构失效机理分析

为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。     

新吹填软土地基复式负压固结技术开发

新吹填土含泥量大、含水率大、渗透性差、零承载力,常规地基处理工法无法开展,地基处理面临诸多困难。针对该问题,提出了复式负压固结技术,该技术包括3道工序：改性真空预压、电渗降水和强夯动力固结。改性真空预压使地基得到初步固结,具备一定强度,为后序工作做准备;电渗降水可有效降低夯前地下水位和土体含水率,并促进夯后超孔隙水压力的消散;电渗降水和强夯动力固结多遍耦合,共同对吹填土进行地基加固。现场开展了复式负压固结技术工艺试验、土性试验和沉降变形监测。结果表明,应用于吹填泥的地基处理,改性真空预压可快速提高承载力,电渗法可迅速降低地下水位,有效避免强夯时＂弹簧土＂现象的发生,从而提高了最佳夯击能。复式负压固结技术可以有效地应用于新吹填软土地基。     

荷载大小对随机波与定次数波作用下土体变形关系的影响

通过砂土的一系列动三轴实验,研究不规则地震荷载作用下与定次数等幅荷载作用下土体变形间的关系,给出了地震荷载的大小对二者间关系的影响规律。结果表明:真实地震荷载下土的变形发展与等幅正弦荷载明显不同,应变发展时程的形态主要受地震动的形态控制;若采用以20周作为标准作用次数的等幅荷载代替不规则的地震荷载,修正真实地震应力下的残余变形,荷载大小对随机波与定次数波作用下土体变形间关系没有影响。     

碎石桩加固饱和粉土地基的抗液化特性

除饱和砂土液化外,饱和粉土地震液化问题也是岩土地震工程中一个重要的研究课题。饱和粉土地基的地震液化及变形可以采用多种地基加固方法防治,碎石桩技术是常用方法之一。碎石桩复合地基的抗液化效应,主要是增加桩周土体的密度、利于桩体的排水以及由桩体分担地震水平剪应力（桩体减震作用）。但由于粉土的土质特性,粉土-碎石桩复合地基的抗液化特性与砂土有着明显的差异。本文结合目前国内外碎石桩复合地基抗液化研究的最新进展,对粉土-碎石桩的密实、排水减压和减震作用做了较详细的评述,最后提出了关于碎石柱复合地基抗液化特性需要进一步研究的问题。     

Accuracy of three-dimensional seismic ground response analysis in time domain using nonlinear numerical simulations

To provide appropriate uses of nonlinear ground response analysis for engineering practice, a three-dimensional soil column with a distributed mass system and a time domain numerical analysis were implemented on the OpenSees simulation platform. The standard mesh of a three-dimensional soil column was suggested to be satisfied with the specified maximum frequency. The layered soil column was divided into multiple sub-soils with a different viscous damping matrix according to the shear velocities as the soil properties were significantly different. It was necessary to use a combination of other one-dimensional or three-dimensional nonlinear seismic ground analysis programs to confirm the applicability of nonlinear seismic ground motion response analysis procedures in soft soil or for strong earthquakes. The accuracy of the three-dimensional soil column finite element method was verified by dynamic centrifuge model testing under different peak accelerations of the earthquake. As a result, nonlinear seismic ground motion response analysis procedures were improved in this study. The accuracy and efficiency of the three-dimensional seismic ground response analysis can be adapted to the requirements of engineering practice.     

碎石桩加固液化场地高桩码头抗震性能分析

针对经典离心机振动台试验,构建液化场地高桩码头三维数值模型,并验证数值模型的正确性。在此基础上,系统研究加固区距码头的距离、碎石桩直径和长度等参数对液化场地高桩码头加固效果的影响,揭示了不同加固参数下液化场地高桩码头变形受力规律。研究发现：液化场地高桩码头抗震性能与这些参数呈正相关,并且大直径和长尺寸碎石桩可以有效地控制地震过程中高桩码头的水平位移和桩身弯矩。研究工作对液化场地高桩码头地基加固具有重要借鉴意义。     

土、结构特性对饱和土-地下综合管廊动力相互作用影响分析

将土体视为固-液两相介质,基于饱和土体有效应力原理,建立饱和土体-地下综合管廊结构体系相互作用动力模型：在地应力平衡的静力状态下,采用Duncan-Chang非线性弹性本构模型,在地震波作用的动力状态下,采用Davidenkov非线性黏弹性本构模型;考虑饱和土体黏弹性动力人工边界条件,并将地震动作用转化为作用在人工边界节点上的动力荷载。模型考察不同土体材料、结构特性以及土-结构接触摩擦对结构地震响应的影响,得出如下结论：（1）地震波的卓越周期与场地卓越周期相近时,引起结构上的变形最大;（2）综合管廊结构管廊壁厚越薄,埋深越深,结构尺寸越大,结构刚度越小,结构变形越大;（3）不考虑土-结构接触面的状态非线性将会增大结构变形。     

钢柱脚混凝土承台锚固性能弹塑性有限元分析

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对钢柱脚混凝土承台在单向加载下的性能作了弹塑性分析,研究了其在竖向抗拔荷载作用下的开裂、变形及破坏的全过程,并在此基础上,建立了简化的抗拔承载力计算的桁架模型,计算结果与试验结果符合较好。     

基于柔度法的异形截面钢筋混凝土构件非线性分析

钢筋混凝土异形截面构件在住宅建筑中已被广泛应用,但适合此类长细比较小的异形截面构件空间分析模型并不成熟.目前国内外学者提出的基于有限单元柔度法的纤维单元模型,还不能考虑剪切变形对构件刚度的影响,对于短肢剪力墙这类长细比较小的构件是不适用的.本文建立了考虑剪切变形的基于柔度法的弹塑性纤维单元,对L形钢筋混凝土构件进行了算例分析.模拟计算结果与试验结果显示出良好的一致性,L形截面构件在侧力作用下会发生斜弯曲现象,钢筋混凝土构件在纯弯矩作用下杆件具有伸长特性.     

包裹碎石桩加固的砂土液化机理试验研究

通过分别开展包裹碎石桩加固、碎石桩加固以及未加固的饱和砂土液化振动台试验,对比分析不同加固类型下的抗液化性能,重点剖析包裹碎石桩加固的砂土液化机理。试验表明:振动加载过程中,包裹碎石桩始终保持桩体的完整性与良好的排水性能且其加固模型地基的总沉降量相较于未加固模型地基减少了50%,相较于碎石桩加固模型地基减少了31.8%。包裹碎石桩加固模型排出水量较未加固模型地基提高了33.3%,较碎石桩加固模型地基提高了16.6%;包裹碎石桩加固模型地基的超静孔压值下降显著且地基下层砂土出现未液化的现象;并进一步发现包裹碎石桩的排水加固作用沿土层竖向深度呈递增趋势。因此,可以发现包裹碎石桩加固砂土液化的抗震性能优于碎石桩。     

钢筋混凝土分体柱的抗震机理

为揭示钢筋混凝土分体柱的抗震机理,在以前模型试验基础上,考虑隔板与单元柱之间的非线性接触及钢筋与混凝土之间的黏结滑移,数值模拟了钢筋混凝土分体柱的抗震性能。结果表明:分体柱可实现变短柱为“长”柱的设想;分体柱具有理想的变形能力和延性,延性系数达到4.0;分体柱的刚度随变形增加呈指数衰减,后期刚度退化较为缓和;分体柱具有较高的耗能能力,其耗能系数达1.44;隔板与单元柱的切向接触应力较小,可忽略隔板对单元柱的变形协调作用。进一步验证了钢筋混凝土分体柱具有理想的抗震性能,完善和发展了钢筋混凝土分体柱的设计理论和应用技术。     

基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究

为保护地震作用下历史遗迹帕特农神庙多鼓石柱,提出将破损的石鼓替换为填充颗粒的空鼓,以减轻多鼓石柱动力响应。本文基于PFC3D与FLAC3D软件,实现了离散-有限耦合作用,模拟了附有颗粒阻尼器帕特农神庙多鼓型石柱,研究了颗粒阻尼器对帕特农神庙石柱的减震效果,并分析地震强度、频率、阻尼器位置等因素对减震效果的影响。研究结果表明,将颗粒阻尼器替换破损的空鼓,PFC3D与FLAC3D耦合计算结果与试验结果基本一致,减震效果显著,说明耦合分析方法研究颗粒阻尼器抗震性能具有较高的可靠性;地震强度不同时,分层颗粒阻尼器仍可较好地耗散能量;颗粒阻尼器对结构的减震性能受激励频率的影响显著,频率越高,减震效果越好;颗粒阻尼器布置在古柱中上部减震效果优于布置在古柱下部。     

Response analysis of buried pipelines crossing fault due to overlying soil rupture

A 3-D soil-pipe nonlinear finite element model with contact element is suggested and the influences of the rupture mode, thickness and rigidity of overlying soil on the response of buried pipeline are analyzed. The numerical results show that the soil rupture mode determines the location of the large deformation or failure of the pipeline, and the plastic deformation of the pipeline occurs at the zone where the plastic deformation or rupture of the overlying soil appears. When the fault dip angle on bedrock...