岩石试件尺寸对裂纹应力场影响的数值分析

用数值方法和岩石力学实验模拟地震断层的破裂过程时, 模型或试件的尺寸选取不合适将影响断层附近的应力场. 本文利用二维弹性有限元方法, 计算了一个含椭圆孔的岩石试件在不同尺寸下的应力场, 并与相应的无限域椭圆孔问题的解析解进行了比较. 数值分析结果表明, 含椭圆孔的岩石试件在单轴压缩情况下, 其边界效应对内部应力场的影响不容忽视; 试件的临界尺寸长宽比约为3:2, 孔的尖端到边界的距离与孔的长轴的比值约为7.3. 这种数值分析试件尺寸的方法, 不仅可以为岩石力学实验提供理论依据, 同时也为确定数值模拟断层错动等问题中几何模型的大小提供了参考价值.      

不同环境对水泥土动应力影响的试验研究

为研究腐蚀性介质和动荷载对水泥土力学特性的影响,通过水泥土的动三轴压缩试验,获取水泥土动应力试验参数,分析各种环境对水泥土动强度的影响。试验结果表明,当硫酸钠溶液浓度小于0.03mol/L时水泥土的动强度逐步增大,当硫酸钠溶液浓度大于0.03mol/L时水泥土的动强度又逐步降低;随着氯化钠溶液浓度的增大,其动强度逐步降低;随着腐蚀时间的增加,0.03mol/L硫酸钠溶液的水泥土动强度逐步增大,而0.1 mol/L和0.3 mol/L硫酸钠溶液的水泥土动强度均逐步降低;水泥掺入比和围压越大,水泥土动强度越大;当溶液浓度小于0.03mol/L时硫酸钠环境对水泥土的动强度有增强效应,且浓度大于0.03mol/L时硫酸钠环境对水泥土具有腐蚀破坏效应,且硫酸钠溶液腐蚀效应大于氯化钠溶液腐蚀效应。     

夯实水泥土桩复合地基检测中单桩承载力检测的探讨

在目前的工程实践中,夯实水泥土桩在进行单桩静载试验时常出现桩体非正常破坏,导致检测过程中断,单桩承载力无法评价。对此现象进行深入分析,认为造成桩体非正常破坏的原因是由于单桩承载力检测值的确定未充分考虑夯实水泥土强度随龄期的增长规律所致,并对单桩承载力检测方法进行了探讨,对实际工程具有一定的指导意义。     

橡胶水泥土动力特性的试验研究

通过动三轴试验,研究了橡胶水泥土复合试样的动强度、动弹性模量和阻尼比等动力参数的变化规律,着重研究了橡胶粉掺量、围压和应变3个主要因素的影响并分析了内在机理。在围压不变的情况下,随着橡胶粉掺量的增大,橡胶水泥土复合试样动强度降低。围压越大,动强度越高,受橡胶粉掺量的影响越小。随着围压的增大,动弹性模量增大而阻尼比减小;随着橡胶粉掺量的增加,动弹性模量减小而阻尼比增大。通过数据拟合,得到了橡胶水泥土动弹性模量和阻尼比的计算公式。橡胶粉可以提高水泥土吸收能量的能力,采用橡胶水泥土作为地基处理材料时,能够起到减震的作用。     

循环剪切吸水条件下饱和砂土的应力应变规律

在实际土工抗震边值问题中,饱和砂土在许多情况下并非处于完全不排水条件,可能由于土性等因素的不同而出现各异的排渗条件。排水条件对土体的动力应力应变响应有较大影响,本文基于新开发的孔隙水注入控制系统,进行了循环剪切条件下饱和砂土吸水试验,研究了剪切吸水对土体动力特性的影响规律。通过试验发现:剪切吸水条件下砂土的抗液化强度较不排水条件下降低,同样的循环剪切条件下轴向应变发展更大;试样的抗液化强度降低和轴向应变增加程度随剪切吸水率的增大而增加。基于对饱和砂土体变规律的已有研究,本文初步解释了剪切吸水条件下饱和砂土应力应变特性规律的物理实质。     

火灾后混凝土结构损伤检测方法研究与探讨

研究了火场最高温度、持续时间对混凝土材性的影响,采用逐层深入-劈拉法研究了沿深度方向的不同损伤情况。研究表明,混凝土力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等,随温度升高而显著降低;抗压强度、抗拉强度均随持续时间的增长而下降。逐层深入-劈拉法试验表明,在最高受火温度基本相同的情况下,残余强度随受火时间不同而有较大的差别;受火时间短的试件强度曲线呈明显的非线性,而受火时间长的试件强度曲线则趋于线性。对于火灾后混凝土构件的检测,在钻芯法的基础上提出了多次横向劈拉法;基于混凝土受损趋势为双曲线模型的假定,提出了首波传播路径为抛物线的改进超声波检测法。     

多因素复杂参数下的圆形地下水泥土桩地基场地地震效应分析

为了实现圆形地下水泥土桩地基场地地震效应的准确分析,提高建筑抗震性能,采用ABAQUS有限元软件,分析不同随机参数的圆形地下水泥土桩地基场地地震效应,分析运算采用的各项参数、场地地质条件以及明确等效复合土体计算参数,通过二维复合模量简化模型,全面考虑加固深度、土桩地基上新建结构、下卧基岩地形、水泥土模量、输入地震波属性和不同场景环境等随机参数对圆形地下水泥土桩地基场地地震效应的影响。实验结果表明:圆形地下水泥土桩地基加固区地表的峰值加速度反应较自由场的反应显著降低,地基地表的峰值加速度反应随着水泥土桩加固深度和复合模量的增加而减小;地基上新建结构对坝基周围场地地震动特性形成较强的干扰,干扰幅度以及区域同新建结构规模具有较高的关联性;地基下端基岩表面地形同上部地基场地地震动特性间具有一定的关联性;场地土层条件对复合地基地震效应影响较大;桩体模量在可能变化范围内,对水泥土桩地基地震效应影响相对较小。     

微粒混凝土基本力学特性及其影响参数的试验研究

微粒混凝土主要用于混凝土结构模型试验,它是一种由小粒径骨料、水泥和水按一定比例组成的混凝土。由于骨料粒径变小引起了混凝土力学性能的改变,确定微粒混凝土的力学性能的影响因素是模型试验的一个关键问题。主要考虑水泥强度等级、水灰比和砂率的影响,采用正交试验法设计微粒混凝土的配合比,制作了两批试件,各16组,研究了上述因素对微粒混凝土轴心抗压强度和弹性模量的影响。结果表明,水泥强度等级和水灰比对微粒混凝土轴心抗压强度的影响显著,且水泥强度等级影响最大;水灰比和砂率对微粒混凝土弹性模量的影响显著,且水灰比影响最大。     

汶川地震反应谱研究

20世纪30年代M.A.Biot提出反应谱理论,至20世纪50年代G.W.Housner给出第一条抗震设计反应谱.从此,反应谱方法在世界范围内被广泛接受,这也标志着地震工程学的发展进入了反应谱理论阶段,工程界对反应谱的研究也一直持续到今天.目前,世界上多数国家均采用抗震设计反应谱作为抗震设计中确定地震动输入的主要依据.通常,归一化的抗震设计反应谱其形状由几个特征参数确定,其中最重要的是反应谱平台值和特征周期,反应谱的研究中大量的工作是如何科学地确定这两个特征参数.场地条件是影响反应谱特征参数的重要因素,但我国抗震设计规范只考虑了场地条件对反应谱特征周期的影响而没有考虑场地条件对反应谱平台值的影响,其重要原因之一是缺少有场地条件的强震记录.     

锈蚀钢筋混凝土构件反复荷载下性能退化研究

为研究地震作用下钢筋锈蚀对试件性能退化影响的规律,对6个锈蚀钢筋混凝土受弯构件进行低周反复荷载试验,得到不同锈蚀程度试件的滞回曲线及骨架曲线,分析了钢筋锈蚀对试件强度和刚度的影响。试验发现,随着钢筋锈蚀程度的增大,各试件强度退化基本呈增大趋势;低锈蚀率试件由于锈胀内力的存在,强度退化相对比未锈蚀试件和高锈蚀试件大;随着锈蚀率的增大,试件加载和卸载刚度总体上逐渐减小,且随着位移的增大而持续减小。此外,还分析了锈蚀钢筋混凝土结构刚度退化机理。成果可供锈蚀钢筋混凝土结构抗震性能研究参考。     

门窗间砌体墙抗震性能试验及转动变形机理分析

砌体墙弹性计算采用的无转动假定与砌体房屋震害中所表现的墙体破坏模式不完全相符,砌体墙的转动变形是墙体受力过程中总变形的重要组成部分,转动失效也是一种典型的破坏模式。在前期试验研究基础上,进行了3片足尺门窗间砌体墙试件的低周反复荷载试验,立面形状为“凸”形和“L”形,介绍了试件的破坏过程及转动现象,分析了试件的滞回曲线和承载力差异;探讨了门窗间砌体窗间墙的转动变形机理,并分析了材料强度、竖向荷载和立面形状等因素对砌体墙转动变形的影响。研究结果表明:本文荷载及约束条件下,门窗间砌体墙试件均表现出明显的转动失效特征,属于窗间墙转动或窗间墙连带窗下墙整体转动失效的破坏模式;砌体墙发生受剪破坏或转动失效的关键在于窗间墙水平截面的受剪能力是否大于其受到的水平荷载;砌体材料强度越高、高宽比越大和立面对称性越差,砌体墙越容易出现转动变形现象以及发生转动失效,反之则容易发生受剪破坏。本文试验以及研究内容关注了门窗间砌体墙在受力全过程中实际存在而又常常被忽略的转动变形问题,试验数据及研究结论可为更加深入地了解砌体墙的变形机制提供参考。     

地震加速度反应谱形状的模糊综合评判

本文将303个加速度反应谱形状分为五个集合。考查了场地土质条件、震级、震中距和峰加速度对谱形状的影响程度,定出各自的权系教。求出四个因子对五个集合的隶属函数。在此基础上,建议将被评定的加速度反应谱视为谱形状论域上的一个模糊子集,并利用模糊推论和综合评判理论,提出谱形状的多因子综合评定方法,为抗震设计中谱形状的确定开辟了一条新的途径。     

考虑组合效应的钢框架梁柱节点恢复力模型研究

为了研究考虑节点区组合效应后高层钢框架节点的抗震性能,根据钢框架节点在低周反复荷载作用下足尺模型试验研究成果,总结了各试验节点试件的滞回性能,包括节点的延性、耗能能力等指标.在试验滞回曲线的基础上,考虑试件强度、刚度退化等影响,建立了考虑组合效应的梁柱节点的恢复力模型,所建立的模型可以用于结构弹塑性时程反应分析和钢框架节点抗震设计.     

地震作用下浮放文物滑移及摇晃响应仿真

为保护文物,基于Simulink仿真技术,以博物馆浮放文物为研究对象,研究了地震作用下文物的摇晃和滑移响应。假设文物形状为矩形,讨论了文物产生滑移和摇晃的条件,推导了地震作用下文物的运动方程,考虑不同参数的影响,分析了文物滑移及摇晃的位移、速度及加速度响应曲线,获得了不同条件下文物产生不同运动的参数变化规律。结果表明:浮放文物在地震作用下,产生摇晃的条件与文物宽高比B/H、地震波强度及物体与地面的摩擦系数密切相关;地震作用下,浮放体的摇晃响应对初始参数很敏感,且浮放体B/H越小、地震波强度越大,摇晃越严重。浮放文物产生水平滑移的条件与地震加速度峰值及文物与台座的摩擦系数密切相关;文物的水平滑移响应随着输入地震波加速度峰值增大而增大,随着摩擦系数增大有减小趋势。此外,Simulink技术可有效模拟浮放文物在地震作用下的摇晃响应,因而是一种切实可行的仿真分析方法。     

高含水率疏浚淤泥混合固化轻质土试验研究

疏浚淤泥EPS颗粒混合轻质土是一种新型的轻质土工材料,具有密度小、强度高等特点,在工程中具有广泛的应用前景。本文对高含水率的白马湖疏浚淤泥进行了室内轻质土配比试验,系统分析了水泥掺量、EPS颗粒掺量以及养护龄期等因素对轻质土的密度及无侧限抗压强度这两个重要参数的影响规律。研究结果表明,轻质土的密度主要由EPS颗粒掺量控制,而水泥掺量和养护龄期对轻质土的密度影响较小;轻质土的强度受水泥掺量、EPS颗粒掺量和养护龄期的影响,其强度随龄期与水泥掺量的变化规律与一般水泥土一致,而强度与EPS颗粒掺量之间存在一个阈值。     

基于一致矩阵排序的混凝土延性柱耗能器性能分析

为确定混凝土延性柱耗能器工程推荐应用类型,以混凝土延性柱耗能器性能模拟实验数据为基础,对5类试件以强度系数、延性系数和破坏形态为评价指标,采用基于模糊一致矩阵的决策方法,进行了混凝土延性柱耗能器的综合评价,建立了混凝土延性柱耗能器类型优选的改进模糊一致矩阵数学模型,为耗能器类型的选择提供了影响因素量化排序的分析方法。实证分析结果表明,改进后的模糊一致矩阵决策方法能更好地反映参评对象的实际情况.     

大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放模式及其估算方法--以太湖为例

在新的野外调查和室内试验基础上,完善了有关大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放的模式,并在此基础上提出了太湖内源释放的估算方法.通过在太湖开展室内释放模拟实验和风浪期间底泥悬浮及上覆水中营养盐浓度变化的野外观测,提出了静态与动态二种浅水湖泊内源释放模式.静态情况下,营养盐主要通过浓度梯度扩散从沉积物进入上覆水,其释放强度受控于沉积物～水界面的温度,氧化还原环境及营养盐浓度差;动态条件下,沉积物由于动力扰动而发生悬浮,沉积物中溶解性及颗粒态的营养盐随着沉积物的悬浮而释放.虽然动态情况下总的营养盐释放较静态条件下大,但由于湍流导致水体及水土界面充氧,铁,锰等金属元素因氧化而吸附溶解性营养盐(特别是活性磷SRP)的能力增强,所以动力扰动仅引起总的营养盐释放,而不一定导致溶解性营养盐的释放.因此,在动态条件下,营养盐总释放量受控于动力扰动强度,底泥可悬浮量及沉积物中的营养盐含量;对于可溶性的营养盐,特别是SRP,其释放还受控于动力复氧的强度,沉积物中铁的含量及沉积物间隙水与上覆水中营养盐的浓度差.在此基础上,分别估算了静态和动态二种情况下沉积物内源释放量.根据实验室模拟结果,静态条件下太湖全湖一年NH4+-N释放量达1万吨左右,PO43--p释放量达900t左右;结合太湖2001年的风场观测记录,把太湖野外风浪过程分为风平浪静,小风浪,大风浪三种情况,分别占全年总日数的12％,82％,6％.在"风平浪静"条件下,其释放量根据实验室的静态释放试验来估算,而"小风浪"和"大风浪"条件下,其释放量则根据室内水槽试验得到的释放通量来估算.结果显示太湖全年释放量为总氮8.1万吨,总磷为2.1万吨;分别为外源氮磷年输入量的2～6倍.     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究预制超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,并验证预制UHPC模板在往复荷载作用下是否发生剥离,考虑轴压比、剪跨比、箍筋间距和保护层厚度,设计制作6根免拆模板柱(PTC)和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的预制UHPC模板大约在PTC试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的预制UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10 mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。     

水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构抗剪性能研究

为实现剪力墙结构震损后的快速修复，提出一种水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构(Repairable precast shear wall with horizontal steel connections, RPW-HSC),采用ABAQUS软件对高宽比为1.0的RPW-HSC试件进行建模分析，数值模拟结果与试验结果吻合良好。通过有限元参数化建模，研究钢制连接中剪切板的厚度、开缝处小钢柱的高宽比、钢板强度及轴压比对RPW-HSC试件抗剪性能的影响，建立RPW-HSC抗剪承载力设计方法。结果表明：RPW-HSC试件的刚度与抗剪承载力随剪切板厚度、钢材强度及轴压比的增加而增加，但参数过大会导致该试件由钢制剪切板破坏转变为上部预制混凝土墙体破坏；当钢制剪切板开缝处小钢柱高宽比小于3时，试件的破坏由开缝处小钢柱的弯曲破坏变成上部预制混凝土墙体的剪切破坏。因此，需控制合理的设计参数以实现RPW-HSC试件结构损伤可控及震损可修复。RPW-HSC试件抗剪承载力设计方法获得的理论计算值与试验值及有限元结果吻合较好，验证了抗剪承载力设计方法的准确性。     

甘肃典型夯土民房承重墙体加固试验研究

武都是甘肃省典型夯土民房使用地区,研究其夯土民房的抗震性能对于防灾减灾具有重要意义。在试验中,使用武都当地常用土料,完全按照其施工工艺夯筑4片夯土墙体试件,利用伪静力方法研究了素土墙体与使用铁丝网加固墙体的抗剪强度。结果显示：①在竖向荷载10 kN条件下,加固墙体试件较素土墙体试件的水平开裂荷载和极限荷载分别增长了73%和38%,在竖向荷载18 kN条件下,加固墙体试件素土墙体试件的水平开裂荷载和极限荷载分别增长了76%和5%;②随着竖向荷载从10 kN增加到18 kN,素土墙体试件的水平开裂荷载与极限荷载分别增长了217%和359%,加固墙体试件的水平开裂荷载与极限荷载则增长了223%和249%;③在水平往复荷载的作用下,夯土墙体始终沿着夯土层间的水平和垂直接触裂缝产生破坏,最终碎裂成块体。