桩土界面力学行为对桩基动力特性的影响

结合构建的饱和土结构性动力本构模型以及通用有限元程序,以城市高架桥梁建设中常采用的单柱墩基础为原型,建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元计算模型。分完全粘结、滑移无开裂、开裂无滑移、开裂滑移四种情况考察了桩土界面力学行为对两种系统动力反应特性的影响,得出如下结论:无论是端承桩还是摩擦桩,界面力学行为对桩截面的剪应力和桩身水平位移分布形态影响均不大。四种情况中,完全粘结时,摩擦桩在近地表处桩截面剪应力值最大,开裂滑移时最小,而端承桩则刚好相反。水平位移分布均可分为线性增大和加速非线性增大两个阶段,以近地表处为分界点,且均以开裂滑移时最大,完全粘结时最小。界面力学行为极大地改变了端承桩桩身加速度时程的分布形态,但对摩擦桩则几乎没有改变;对于不同界面力学行为,两种桩型在近地表处均出现加速度峰值,完全粘结时值最大,开裂滑移时最小。相比摩擦桩而言,界面力学行为对端承桩的影响要大的多,研究分析时应引起足够的重视。     

温度对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为的影响

将粘贴碳纤维(CFRP)粘贴于混凝土表面来加固钢筋混凝土结构的方法,由于施工便捷而被广泛应用。但是粘贴CFRP所用的环氧类胶黏剂对温度过于敏感,明显影响加固效果。尤其是用CFRP加固的混凝土结构的耐火性能很差,限制了这一加固技术的推广。本文在先后2次对不同温度下CFRP-混凝土界面粘结滑移行为试验研究的基础上,结合目前已有的研究成果,对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为受温度影响的特性进行评述,并从材性方面对温度对界面的粘结滑移行为的影响进行了机理分析,为分析常温下CFRP加固混凝土结构受力性能和高温(火灾)下防火保护的CFRP加固混凝土结构抗火性能提供了依据。     

细观结构对混凝土动态力学特性的影响研究

混凝土作为非均质复合材料,其力学特性受材料的微细观结构形态影响比较明显,物理试验很难将各因素孤立出来单独考虑其对混凝土力学特性的影响,本文从数值试验入手,把混凝土看作是由骨料、砂浆以及界面组成的三相材料,研究动压和动拉荷载作用下细观结构中诸如骨料位置、单元尺寸、材料强度以及骨料粒径对混凝土动态力学特性的影响,发现混凝土的细观结构对其动态力学特性有影响,不同因素对混凝土动态力学特性影响权重不同,相同因素在不同荷载作用下的影响结果也不同。     

PET FRP与混凝土界面黏结行为试验研究

通过双面剪切试验对24个试件进行高延性纤维增强复合材料（PET FRP）与混凝土界面黏结性能研究,研究参数包括FRP种类、FRP黏结厚度、黏结长度和黏结宽度;分析各参数对PET FRP与混凝土黏结性能的影响,基于试验结果评估现有黏结滑移关系模型,并进行模型修正。研究结果表明,在有效黏结长度内,随着黏结长度的增加,PET FRP与混凝土界面黏结强度增大;当超过有效黏结长度后,增加PET FRP黏结长度不能明显增加界面黏结强度,但可提高试件破坏的延性;增加PET FRP黏结宽度可提高界面黏结强度,但会受PET FRP黏结宽度和混凝土宽度比值的影响;当界面刚度接近时,碳纤维增强复合材料（CFRP）与混凝土界面黏结强度远小于PET FRP与混凝土界面黏结强度。     

围压对浅表岩石力学行为的影响

结合山体滑坡和油田开采等工程问题,大量测定和研究了若干完整的和含弱面的岩石的力学参数和破坏特性.结果表明,围压(对应于地下深度)对地壳浅表岩石力学行为的影响已不可忽视,因此,上述工程问题都应给予考虑.这种影响表现为随围压(深度)的增加不仅强度增加,而且破裂性质由张性迅速向张剪性过渡,岩石由脆性向半脆性、半延性过渡,破裂由单一面向破裂带过渡;随围压(深度)的增加,弱面影响逐渐减弱,从而导致杨氏模量的增加.研究还表明,岩体周围介质的特性对岩体破坏行为有明显影响,随着周围介质刚性增加和流动性减小,岩石明显地表现出由突发式破坏向渐进式破坏过渡.     

影响混凝土动态性能的因素分析

随着土木工程领域数值计算水平的提高,对大型混凝土结构进行准确力学分析的能力也得到快速发展。这就要求对土要工程材料的力学性能有更精细的认识。混凝土材料的动态力学性能是大型混凝土结构动力安全评价的基础。在总结当前国内外研究成果的基础上,对影响混凝土材料动力性能的主要因素进行了系统地综述,并对混凝土等级、试件尺寸养护环境、试验方法等影响混凝土动态力学性能的主要因素进行了详细分析,明确提出了多轴应力状态、复杂环境条件、复杂应力路径以及循环往复荷载是混凝土动态性能研究的薄弱环节,同时这也是决定大型结构动力灾变的关键环节。需要对这些影响因素分别进行深入、系统的探讨。     

颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及界面参数对它的影响

采用连续介质快速拉格朗日分析程序（FLAC）,模拟了颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及破坏过程。颗粒及它们之间的界面被离散为尺寸相同的单元。颗粒被视为各向同性的弹性材料,而界面被视为弹性-应变软化-理想塑性材料。界面完全破坏之后,其内聚力为零而内摩擦角不为零,因而适于模拟颗粒之间的摩擦行为。在双轴压缩条件下的计算结果表明,压应力通过颗粒之间的接触,以应力线的方式在试样的垂直方向上传递,最终形成了清晰、有序的图案,而剪切应变增量的高值区主要位于一些界面上。从剪切应变增量的高值区中能发现试样中的最薄弱环节。此外,还研究了试样两侧的压应力、界面的初始内聚力及内摩擦角对试样的应力—时步曲线的影响。     

一个可用于地震分析的界面力学模型

首先简要介绍了层间界面在侧压力及反平面剪切载荷共同作用下,剪切破坏的剪切梁模型及其主要力学行为特性;在此基础上,分析了层间界面失稳阶段结构对外界的能量释放量,以及由于层间界面上应力锁死现象而产生的后续再加载过程中的载荷突变;最后讨论了上述力学现象的地震学意义．      

土地利用和气候变化对农牧过渡区生态系统生产力和碳循环的影响

气候和土地利用变化对陆地生态系统碳循环的影响是当前全球变化研究中的中心问题之一. 近20 a来中国的气候和土地利用发生了很大的变化, 对陆地生态系统生产力和碳循环产生重要影响, 尤其是在生态敏感的农牧过渡区. 应用以遥感观测为基础的土地利用数据和高时空分辨率的气候数据驱动生态系统过程模型, 估计土地利用和气候变化对农牧过渡区 NPP(净初级生产力)、植被碳贮量、土壤呼吸和碳贮量以及NEP(净生态系统生产力)的影响. 结果显示, 20世纪80~90年代, 农牧交错带由于气候变暖和降水减少导致NPP减少3.4%, 土壤呼吸增加4.3%, 每年NEP总量减少33.7×10⁹ kg. 尽管植被和土壤碳贮量由于NPP仍然高于HR(土壤异氧呼吸)而有所增加, 但NEP的下降表明气候变化削弱了生态系统的碳吸收能力, 降低了碳贮量的增长速率. 土地利用变化使所发生区域NPP增加3.8%, 植被碳增加2.4%, 每年NEP总量增加0.59×10⁹ kg. 土地利用变化使生态系统碳吸收能力有所加强, 但尚不足扭转由气候变化导致的下降趋势. 土地利用变化对整个区域生产力和碳循环的影响比较小, 但在它所发生地区的影响大于气候变化的影响.     

国际断层力学动态综述

断层力学(fault mechanics)是从动力学角度来研究地震发生过程的一门新的学科。它主要是研究地震从孕育、岩石开始破裂、破裂扩展、破裂终止,到发生余震和应力调整等一系列复杂的全过程。断层力学的出现,改变了过去多年从几何的或运动学的震源模式来研究地震的状况。断层力学讨论的范畴大约有如下几个方面:(1)大尺度的准静态断层模式;(2)断层的非稳定性,即地震是怎样发生的;(3)从动力学角度研究岩石破裂传播过程;(4)利用地     

岩体构造层次及其力学行为

研究了岩体的构造层次与其力学行为之间的关系。从分析可以看出，岩体的强度与岩体的构造层次之间有紧密的关系。岩体的构造层次越小．在本层次上强度越高。因此岩体的最小工作层次与外力所能达到的水平之间有直接的联系。表现在破坏块体的尺寸上，最小的破坏尺寸与所能达到的强度有直接的关系。在此基础上得到了破坏块体的尺寸与应变率，塑性变形及应力状态之间的关系。     

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。     

中国典型夏季风影响过渡区夏季降水异常时空特征及成因分析

基于1961-2016年国家气象信息中心整编的气象台站逐日降水以及NCAR/NCEP再分析等资料,对我国典型夏季风影响过渡区夏季降水的异常时空特征及成因进行分析,结果表明：典型夏季风影响过渡区夏季降水EOF展开第一模态呈全区一致性特征,而且该模态时间系数没有明显的长期变化趋势,第二模态呈西北和东南反位相变化特征.相关分析表明夏季中纬度西风带是影响典型夏季风影响过渡区夏季降水异常的最主要因子,高原夏季风为次要因子,东亚夏季风的影响较弱,而且东亚夏季风主要通过其子系统——西太平洋副热带高压的东西摆动来影响.此外在夏季中纬度西风偏弱年,高空急流位置偏南,急流轴在典型夏季风影响过渡区向东南方向发生了"倾斜",对应500 hPa呈异常的西北气流控制,同时由于高空急流在过渡区减弱,使得高层发生异常的气流辐合,低层辐散,通过高低层环流之间的质量和动量调整,垂直场表现为异常下沉运动,低层的辐散也减弱了西南暖湿气流的北上,水汽来源少,最终使得典型夏季风影响过渡区夏季降水偏少,反之亦然.这是夏季中纬度西风带影响典型夏季风影响过渡区夏季降水的可能机理.     

输入界面对地表加速度峰值的影响

为了研究输入界面对地表加速度峰值(Amax)的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了若干有代表性的场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的Amax.分析了每类场地的输入界面的改变对Amax的影响,研究结果表明:一般强度...     

应力途径对砂岩力学性质的影响

<正> 姚孝新等研究了应力途径对岩石脆性-延性变化的影响。实验中采用了两种加载方式。A型:在一定的围压下增加轴压使岩石破坏（即常规的三轴实验）;B型:在一定的围压下增加轴压到岩石破坏前的某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破坏。实验表明,在同样的应力状态下,一种岩石在B型实验中表现得比在A型实验中脆。     

应力途径对砂岩力学性质的影响

姚孝新等研究了应力途径对岩石脆性—延性变化的影响。实验中采用了两种加载方式。A型:在一定的围压下增加轴压使岩石破坏（即常规的三轴实验）;B型:在一定的围压下增加轴压到岩石破坏前的某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破坏。实验表明,在同样的应力状态下,一种岩石在B型实验中表现得比在A型实验中脆。     

粘滞介质中界面上地震波行为研究

从势位函数角度研究了二维粘弹介质中地震波在水平界面上的反射与透射行为以及在自由界面上地震波的反射现象,并研究了界面上产生折射波的条件,获得了二维粘弹性介质中界面上地震纵、横波的反射与透射系数,并进行了一定的理论计算。     

输入界面对反应谱平台值的影响

为了研究输入界面对设计反应谱平台值(αmax)的影响,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析了输入界面的改变对反应谱平台值的影响。结果发现:Ⅱ类和Ⅲ类场地在较小强度地震动输入时,输入界面的改变对平台值影响较小,在大强度地震动输入时,对平台值的影响较大;对于Ⅰ类和Ⅳ类场地,输入界面的改变对平台值的影响较小。     

输入界面对反应谱特征周期的影响

为了研究输入界面对反应谱特征周期的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取了5个有代表性的土层剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析方法(一维等效线性化波动方法),计算了这些场地在6种不同强度地震动时程输入下的反应谱特征周期。结果表明,当覆盖土层厚度薄时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而减小;当覆盖土层厚度一般时,特征周期随输入界面剪切波速的增大没有一定的规律;当覆盖土层厚度很厚时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而增大,特别是输入地震强度较大时,增速较快;改变基岩剪切波速,对特征周期影响很小。