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。     

不同加载方式下黄土累积变形特征研究

土体动力特性主要与其受力状态、土体加载类型、试验控制方式以及荷载等参数有关。以往非饱和黄土累积变形试验研究通过单向动应力加载方式开展相关研究,并不能真实反映土体受力状态。现运用WF-12440型动三轴-空心圆柱扭剪试验系统,通过单向荷载和双向荷载两种不同的动应力加载方式,进行黄土的长期重复载荷试验,对比不同动应力加载方式对非饱和黄土累积变形发展特征的影响。试验结果发现：黄土在单向荷载或双向荷载作用下,其软化指数均随着循环次数的增加,呈非线性减小的趋势,在相同循环振次时,土体软化指数随着动应力幅值的增大而减小;黄土在不同加载方式作用下,软化指数减小速率在循环振次100次以内较快,后期随振次增加,土体软化速率逐渐趋于平稳;黄土在双向荷载作用下,当轴向动荷载较小时,径向荷载的施加,将加速黄土的软化程度,随着轴向动荷载的增大,径向荷载对黄土软化的影响逐渐减弱,其对于黄土变形的影响存在一临界轴向循环动应力。本研究的开展,可更准确地进行不同荷载耦合变化下,黄土场地震陷评估或路基土体变形计算,实现有效控制路基的整体稳定和工后沉降量,以期根据路基土参数预测后期沉降,极具重要的科研和工程意义。     

干湿循环作用对堆石长期变形影响的试验研究

堆石体存在流变,不仅与荷载有关,而且与日晒雨淋引起的干湿循环有关。通过室内试验模拟日晒雨淋引起的干湿循环作用,研究其对堆石体长期变形的影响。试验结果表明,荷载作用流变很快趋于稳定,测得的流变量也相对较小;偏应力状态干湿循环作用引起的长期变形非常明显,其变形占后期变形总量的50%~70%,且后期变形的衰减远小于荷载单独作用引起的流变,这对于坝体的安全和稳定的影响是不容忽视的。根据试验研究揭示的变形规律,本文建立了相应的计算干湿循环变形的数值模型,可用于有限元计算。     

三向隔震不锈钢丝金属橡胶力学性能试验研究

为开发金属橡胶三向隔震器,文中针对不同成型密度的不锈钢丝金属橡胶试件,分别在拟静力、动力荷载作用下进行压缩和剪切性能试验,测试试件成型密度、加载幅值、循环加载次数、动力加载频率等因素对金属橡胶材料压缩和剪切滞变性能的影响规律,分析研究各试件的力学性能和阻尼性能。研究结果表明,金属橡胶材料承受压缩和剪切变形时均具有良好的变形能力(压缩荷载下可回复变形达40%,剪切荷载下可回复变形达80%),其滞变耗能能力随着试件成型密度的增大而增大;加载频率和加载次数对金属橡胶压缩和剪切滞变性能几乎没有影响;压缩荷载下试件的割线模量大于剪切荷载下的割线模量,但压缩变形时的等效阻尼比小于剪切变形下的等效阻尼比。     

双向循环荷载下黄土的动变形特性研究

利用SDT-20型动三轴仪在双向循环荷载下探究了黄土的动变形特性,分析了初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土动变形发展的影响。试验结果表明:双向循环荷载作用下,初始动应力状态对黄土破坏模式有重要影响,初始循环偏应力小于0 k Pa时,黄土呈受拉破坏,初始循环偏应力大于0 k Pa时,黄土呈受压破坏。初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土的动剪切变形均有明显的影响,初始循环偏应力和径向动荷载幅值的增大均加快了黄土的动剪切变形发展,使土体的破坏更迅速。预剪应力对土体起到预压密作用,黄土的动剪切变形的发展随预剪应力的增大而减缓。当剪切动荷载幅值保持不变时,拉压动荷载幅值的增大明显地加速了黄土动剪切变形的发展,其对土体动剪切变形的影响和剪切动荷载是一致的。     

含型钢边缘构件混合连肢墙结构抗震性能试验研究

为研究含型钢边缘构件混合连肢墙结构的抗震性能,进行了1个5层1/3缩尺模型试件低周反复加载试验.模型试件的耦连比为30％,根据底部剪力法采用三质点倒三角形加载形式.通过分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、延性及结构的耗能能力等,得到结构的破坏机理,并对结构抗震性能进行了评价.试验结果表明:该结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善钢筋混凝土双肢剪力墙的抗震性能;但是耦连比为30％时,墙肢混凝土裂缝较为集中,破坏主要出现在底部两层,建议提高耦连比进行进一步研究.     

循环荷载下粉质粘土特性的试验研究

<正>随着土木工程的发展,各类土在循环荷载下的累积变形和强度问题引起了国内外学者的广泛关注,对于粉质粘土的研究,迄今已有非常丰富的文献资料,研究方法众多,其中室内动三轴试验研究是最常用的研究手段之一。由于循环加载中频率的变化与加载速率有关,本文进行了循环荷载下粉质粘土力学特性的试验研究。循环荷载作用下土的应变是反映土体循环特性的一个重要因素,本文利用应力控制方式对粉质粘土进行了在几个不同循环应力、不同加荷频率条件下的循环三轴实验,研究分析循环应力和加荷频率对     

内藏不同高宽比分块钢板双肢剪力墙抗震性能试验研究

内藏分块钢板双肢剪力墙是由钢管混凝土边框、型钢混凝土叠合暗柱、墙肢内藏分块钢板、连梁内藏钢板、混凝土墙体、混凝土连梁等构件组成。对4个1∶5缩尺,剪跨比为1.68,轴压比为0.3的组合双肢剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。研究不同内藏钢板布置形式、不同钢板用钢量对试件抗震性能的影响,考察了内藏分块钢板双肢剪力墙的破坏形态、滞回特性、刚度、变形及耗能能力,分析了剪力墙各部件在水平荷载作用下的合理屈服破坏顺序。试验结果表明:4个试件均发生弯剪型破坏,内藏分块钢板双肢剪力墙相比于钢管混凝土边框双肢剪力墙整体抗侧刚度大,具有较强的耗能能力、变形能力及延性,对抗震有利;分块钢板参数选择对双肢剪力墙抗震性能影响明显。     

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。     

多振次循环动荷载作用下软黏土变形与孔压特性试验研究

动荷载作用下土体累积变形、孔压的发展不仅与动应力幅值有关,还与振动次数密切相关。本文通过GCTS空心圆柱扭剪仪对天津海积软土进行循环三轴试验,研究了多振次不同循环动应力下土体的累积变形与孔压特性。试验结果表明:在多振次循环荷载作用下,临界动应力前后土体累积变形发展趋势不同。动应力幅值小于临界动应力,累积应变呈稳定型发展;动应力幅值大于临界动应力,累积应变呈破坏型发展。按照累积应变发展形态的不同,分段建立考虑动应力幅值影响的长期变形公式。同样根据孔压发展趋势,也相应地分段建立了孔压增长预测公式,拟合值与试验值较为吻合。     

沿深度强度增加软土中吸力锚循环承载力模型试验

采用分层底部真空预压技术,在模型试验箱内制备强度沿深度增加的模型试验土层;进而利用自行开发的电动伺服加载装置,在荷载控制方式下,针对水平破坏模式,进行两种直径的吸力锚在最佳系泊点受倾斜方向静荷载与循环荷载共同作用下的承载力模型试验。试验结果表明,循环荷载作用过程中锚的循环变形没有明显增加,导致锚破坏的是循环累积变形。强度沿深度增加软土和均一强度软土中吸力锚循环承载力的相对变化规律一致,当循环破坏次数为100时,循环承载力是静承载力的90%左右;当循环破坏次数增加至2 000时,循环承载力减小至静承载力的70%左右。锚径的变化只影响循环承载力的大小,不影响其相对变化。强度沿深度增加土层中的吸力锚,其循环荷载下竖向阻力弱化程度大于水平阻力弱化程度,这与均一强度土层中吸力锚受循环荷载作用时的性态一致。     

Analysis of repeated-load laboratory tests on buried plastic pipes in sand

This paper describes a laboratory model test carried out on high-density polyethylene (HDPE), small diameter pipes buried in trenches, which subjected to repeated loadings to simulate the vehicle loads. Deformation of the pipe was recorded at eight points on the circumference of the tested pipes to measure the radial deformations and detect cross-sectional pipe profiles. Also settlement of the soil surface during the test up to 1000 cycles of loadings was recorded, until its value become stable or the excessive settlement was happened. The parameters varied in the testing program include height of buried depth, relative density of the sand and intensity of stress on the soil surface. The influence of various repeated loads (with magnitude of 250, 400 and 550 kPa) at relative densities of 42%, 57% and 72% in different embedded depth of 1.5–3 times of pipe diameter were investigated. Based on the results, in medium and dense sand relative density, the pipe embedded in depth of 3.0D and 2.0D, respectively, mostly remained undamaged (the maximum value of VDS is less than 5%) and increased the safety of buried pipes under different magnitude of repeated loads. The records of the pipe deformation and settlement of the soil surface due to the repeated loads have been compared in different conditions. These values increase rapidly during the initial loading cycles by a rate decreasing significantly as the number of cycles increase. The influence of the first cycle was also found to be one of the main behavioral characteristics of buried pipes under repeated loads. The ratio of deformation of pipe at first cycle to last cycle changes from 0.60 to 0.85 in different of tests. Finally for the obtained results, a non-linear power model has been developed to estimate the vertical diametral strain of buried pipe and settlement of the soil surface based on the model test data. It should be noted that only one type of pipe and one type of sand are used in laboratory tests.     

不同埋深的钢管混凝土柱脚-基础锚固试验研究

大连国际会议中心结构的竖向承载和水平抗侧力体系主要由数个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒构成,保障核心筒钢管混凝土边框柱与混凝土基础的可靠锚固性能是其抗震设计的关键技术之一。以该工程核心筒边框柱-混凝土基础为原型,设计了2个不同柱脚埋深的1/5缩尺的钢管混凝土柱脚-钢筋混凝土基础组合试件,并对其进行了锚固工作性能试验。试验采用单向重复荷载,重点研究了柱脚埋深对组合试件的锚固承载力和延性性能的影响。试验结果表明:增大柱脚埋深能有效提高其锚固承载力和延性性能;2个试件原型的构造做法均可满足设计要求,其锚固是可靠的。     

Evaluation of the seismic performance of a three‐story ordinary moment‐resisting concrete frame

This study focuses on the seismic performance of Ordinary Moment‐Resisting Concrete Frames (OMRCF) designed only for gravity loads. For this purpose, a 3‐story OMRCF was designed in compliance with the minimum design requirements in the American Concrete Institute Building Code ACI 318 (1999). This model frame was a regular structure with flexure‐dominated response. A 1/3‐scale 3‐story model was constructed and tested under quasi‐static reversed cyclic lateral loading. The overall behavior of the OMRCF was quite stable without abrupt strength degradation. The measured base shear strength was larger than the design base shear force for seismic zones 1, 2A and 2B calculated using UBC 1997. Moreover, this study used the capacity spectrum method to evaluate the seismic performance of the frame. The capacity curve was obtained from the experimental results for the specimen and the demand curve was established using the earthquake ground motions recorded at various stations with different soil conditions. Evaluation of the test results shows that the 3‐story OMRCF can resist design seismic loads of zones 1, 2A, 2B, 3 and 4 with soil types S_A and S_B . For soil type S_C , the specimen was satisfactory in seismic zones 1, 2A, 2B and 3. For soil type S_D , the OMRCF was only satisfactory for seismic zones 1 and 2A. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定

目的是解析地预测钢筋混凝土桥墩在反复荷载作用下的非线性滞回特性。使用实验中得到的力一位移滞回曲线,对随轴压比,配筋率和配箍率的变化而变化的刚度和强度折减系数,进行了回归分析,并提出了其表达式。按照提出的理论力一位移滞回模型,能够预测现存钢筋混凝土桥墩的刚度和强度折减情况。     

Experimental study on the bidirectional inelastic deformation capacity of U‐shaped steel dampers for seismic isolated buildings

Hysteretic dampers are used to dissipate earthquake‐induced energy in base‐isolated structures by acquiring inelastic deformations, rendering their hysteretic behavior of vital importance. The present paper focuses on investigating the behavior of U‐shaped steel dampers under bidirectional loading; this is significantly different from their corresponding uniaxial behavior. Two main sets of loading tests on full‐scale specimens are conducted in this regard: (i) quasi‐static tests with simple histories and (ii) dynamic tests with realistic loading histories. Based on the results obtained in the quasi‐static tests, an interaction curve that accounts for the reduction of the cyclic deformation capacity is proposed. However, the fidelity of this relation must be assessed under loading conditions similar to those of a seismically isolated structure subjected to an earthquake, which represents the goal of the second set of tests. The results of the dynamic tests validate the proposed interaction curve for estimating the deformation capacity of U‐shaped steel dampers under bidirectional loading. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

相对密实度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,给出砂土相对密实度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;应变比C与砂土相对密度间关系具有规律性,随相对密度增大而降低,若采用以20周作为标准作用次数、0.65倍地震波峰值为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,其应变比C随砂土密实度的增大而减小。同时,冲击型荷载的应变比C`要远大于振动型荷载。     

剪切屈服型可更换耗能梁的抗震性能研究

针对传统结构震后修复能力不足,带可更换构件的混合框架结构体系在地震作用下,可更换耗能构件集中损伤和耗散地震能量,保护其他构件不损伤或轻微损伤,更换损伤的耗能构件,即可实现结构预定功能震后可恢复。通过3个可更换耗能梁试件,研究其抗震性能。在此基础上,通过SAP2000有限元建模,对带可更换构件的混合框架结构进行非线性分析,研究整体结构体系的屈服机制、承载力和可更换耗能构件的可更换性能。结果表明:试件均发生剪切屈服型破坏,破坏特征包括腹板－加劲肋焊缝撕裂、腹板屈曲和腹板撕裂。各试件的滞回曲线非常饱满,具有优异的承载能力、变形能力和耗能能力;在地震作用下,带可更换构件的混合框架结构体系中各构件能够实现良好的有序屈服机制,可更换耗能构件具有较好的可更换性。     

底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能试验研究

为适应巨型框架结构发展,提出了一种底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱。为了比较它与相应普通多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能的差异,进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在轴向压力或轴向拉力下的低周反复荷载试验研究。6个模型中:按底部截面构造区分,3个试件为底部加强型巨型柱模型,3个试件为相应普通巨型柱模型;按轴力作用方向区分,4个试件为轴压试件,轴压比分别为0.5、0.25,2个试件为轴拉试件,轴拉比为0.2。比较分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。研究表明:底部加强型巨型柱与普通巨型柱相比,承载力、延性、耗能能力明显提高,刚度退化速度减慢,工作性能较稳定;轴压试件与轴拉试件相比,轴压试件抗震性能相对较好。