土拱效应、应力扩散效应、应力集中效应和桩承式路堤

质疑土拱效应中存在土拱,因"无法探测土拱",使得土拱的形态、形成和应力转移的各种推测均无法验证,土拱效应的计算方法繁多而不能统一,"土拱"的假设制约了土拱效应理论的发展。分析了颗粒结构应力传递的特点,提出应力扩散效应是土体中应力分布基本特性的全新观点。根据应力在扩散范围内具有向强支承面自动集中获得平衡的规律,提出土体中还存在应力集中效应。当土体中应力集中现象发生重迭时,就会产生土拱效应。桩承式路堤中填土超过等沉面高度h0后,桩顶的应力集中效应覆盖整个路堤面,路堤即出现土拱效应典型的应力分布现象。土拱效应是土体抗剪强度通过应力扩散实现的应力转移现象,土拱效应中不存在土拱,土的应力集中效应和土拱效应都是土的应力扩散效应的衍生效应。提出计算桩承式路堤中等沉面高度h0的通用公式。等沉面高度h0不仅与桩净距有关,更与填土的性质有关。     

基于颗粒接触应力的软土次固结机理分析

用土颗粒法向接触应力和接触面积表示有效应力,通过比较有效应力与土颗粒接触应力的关系,分析土颗粒接触平衡的破坏对次固结的影响,以及分析了有机质、粘土含量、土体结构性、荷载大小、时间等诸多因素对颗粒接触能力及次固结快慢程度的影响。     

疏桩补偿软土地基附加应力场分析与应用

疏桩补偿软土地基中荷载传递规律复杂,地基土的附加应力场计算十分重要。文章考虑高速公路路基基底荷载作用效应的特点,采用弹性力学中Geddes解与Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩补偿软土地基的附加应力场。计算表明,疏桩设置后的桩体应力集中效应,以及与之相关的基体应力扩散效应十分显著。根据桩端地基附加应力扩散效应明显减弱分布特征,建议软土地基中疏桩进入下卧良好土层的深度不少于十分之一桩长。根据该文的附加应力场计算方法,采用地基土压缩量累计沉降计算方法,分析了疏桩补偿软土地基的总沉降,为疏桩补偿软土地基沉降计算提供参考。     

基于数值模拟的劈裂注浆浆液扩散范围分析

基于离散元程序数值模拟,建立了地层土体劈裂注浆数值计算模型,分析在不同地压、不同注浆压力条件下,土体发生劈裂后浆液在土体裂隙中的扩散范围及注浆孔周边土体中塑性区分布特征。结果表明:随着注浆压力的增大,浆液在土体中的扩散范围逐渐增大;随着地层压力的增大,浆液的扩散逐步受到抑制,其范围逐渐缩小,土体的可注性下降;地层压力对土体中浆液扩散范围的分布形状亦有明显的影响;在注浆压力增大过程中,注浆孔周围土体处于塑性状态的土体单元增加、塑性区范围增大;当注浆压力一定时,注浆孔周围土体塑性区范围随地压增大而减小;地层劈裂注浆过程存在压密效应。     

砂土地层盾构隧道开挖面土体应力状态分析

结合南京某越江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了越江盾构隧道开挖面失稳过程中土体应力变化以及由土体应力重分布引发的土拱效应。研究表明： 沿埋深由下至上,土体竖向应力随开挖面位移的增大先减小后保持不变,水平应力先减小后略微增大; 土体侧压力系数沿埋深由下至上先增大后减小; 随开挖面位移增大,开挖面前方局部土体竖向应力和水平应力同时减小,形成失稳破坏区; 失稳破坏区上部土体竖向应力减小,水平应力增大,形成拱顶区; 失稳破坏区四周土体竖向应力增大,水平应力减小,形成拱脚区,土拱效应逐渐发挥。     

基于ANSYS的悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应影响因素研究

基于水平集中力作用下的明德林应力解，推导出了相邻两桩桩前土体某一深度平面内任意点的附加应力表达式，运用MATLAB计算得到应力等值线的分布，分析了被动土拱效应随桩间净距、桩宽和桩前距离的变化规律。并通过ANSYS对被动土拱效应的影响因素进行了数值模拟分析。计算结果表明:在一定桩身水平位移和桩间距下，相邻两桩桩前会产生被动土拱效应，且随着桩间距的增加，被动土拱效应减弱，土拱范围先增大后减小；随着桩前距离的增加，被动土拱效应减弱。     

谈太沙基有效应力原理的是是非非

太沙基有效应力原理是否正确一直存在争议，尤其是砂性土适合“水土分算”，与太沙基有效应力原理相符，黏性土适合“水土合算”，与太沙基有效应力原理不相符问题，众多学者各执一词。本文对太沙基有效应力原理的由来与核心内容进行分析，指出太沙基将孔隙水压力作为中和应力（中和应力对土体变形无影响）这种观点是不正确的，进而推导出的有效应力也不正确。笔者采用水平截面的力平衡原理，引入给水度参数，推导出新饱和土有效应力原理公式，计算出来的水土压力值与实际值更相符。希望能对理论土力学的发展和水土压力计算有所帮助。     

裂隙面摩擦系数变化对大理岩单轴抗压强度的影响

通过剪切试验,研究饱水岩石裂隙面摩擦系数的变化,结果表明,饱水岩石的孔隙水在裂隙表面覆盖一层水膜,当裂隙出现相对滑动趋势时,水膜造成裂隙面摩擦系数降低;基于室内试验结果,运用离散元软件FLAC模拟并分析裂隙面水膜对裂隙周边应力分布的影响,结果显示,由于裂隙面摩擦系数降低,饱水岩石内裂隙的拉应力集中效应更明显;运用颗粒流软件PFC模拟单一裂隙岩石试样的单轴压缩试验,结果表明,孔隙水膜是饱水岩石单轴压缩强度降低的重要原因之一,并使饱水岩石的破坏模式由贯通性的剪切破坏面变为非贯通性的张拉破坏面。     

连续钢桁梁-桁拱组合桥节点的局部受力分析

为探讨桁梁-桁拱组合桥节点设计的合理性,建立上海嘉定蕴藻浜大桥梁、板单元相结合的局部计算模型,分析其关键节点受力和桥面板剪力滞效应。分析结果表明:局部模型是正确的;桁架节点板在支座垫板位置边缘有较大的应力集中,建议用加劲加强或改善构造设计;节点板在下弦杆与系梁倒角处出现较大的应力集中,可适当增大倒角的半径;桥面板边跨侧受压、主跨侧受拉,横向应力分布基本相同,纵向应力在横向呈现类似M形的分布,应力在系梁部分最大、向两边逐渐减小,小纵梁和加劲肋对应力变化影响较小。     

沥青路面级配碎石层应力消散的细观研究

为了从细观角度阐释级配碎石作为应力消散层对半刚性基层反射裂缝的作用机理,利用离散元方法生成未设置和设置级配碎石层沥青路面结构的细观模型,模拟了上述两种路面结构在标准轴载作用下的响应过程,得到了两种路面结构的接触力分布、最大接触力、应力集中区域的y向平均应力和平均应变,以及集料颗粒的位移矢量.数值模拟结果表明:路面结构中产生的接触力主要沿荷载作用位置向下传递,设置级配碎石应力消散层后路面结构二中产生最大接触力比未设置级配碎石的路面结构一减小了6.1％,面层层底的平均应力、平均应变分别降低了11.79％,65.43％,集料的位移在路面表面附近最大,沿深度方向逐渐减小,路面结构一、二面层层底相同颗粒的位移分别为0.205 cm,0.126 cm,上述结果均体现了级配碎石对应力消散的效果.     

围岩侧限对自膨胀锚杆性能影响效应研究

大掺量膨胀剂水泥浆作为锚固体的新型自膨胀高强预压锚固技术可显著提升锚杆抗拔力,为研究该技术在围岩侧限条件下的锚固性能,研发了模拟地应力条件下岩体锚固的装置及方法,并开展了不同围岩侧限等级、不同膨胀剂掺量条件下锚固体膨胀应力实时监测及拉拔试验,分析了膨胀应力演化规律、锚固破坏形态及抗拔力提升机理、锚杆界面力学特性及锚固系统破坏耗能规律。结果表明:①内界面应力存在随时间的损失效应,损失率随掺量呈线性递减的关系;定义了协同应力,指出内界面应力峰值与协同应力峰值存在滞后时差,并从应力传递的角度解释了其力学机制。②拉拔过程中微扩头"卡"在锚孔内并不断上移形成了该锚固体系独特的"荷载平台效应",极大提升了锚固系统的延性及破坏极限耗能值,并绘制了该效应的力学机制图;建立了自膨胀锚杆的极限抗拔力预测模型,指出初始侧限应力值对极限抗拔力呈指数式影响,表明在工程运用中侧限约束强的围岩能大幅提升锚杆极限抗拔力。③引入自膨胀影响系数λ、围岩侧限影响系数k,建立了自膨胀锚固体系的锚杆界面力学公式及能量方程,并结合算例验证了公式的可行性;得出0.7 MPa初始侧限应力条件下,ω=30%的锚固极限抗拔力较普通锚固提升了2.38倍,锚杆峰前位移量提高了1.08倍,锚固系统峰前耗能值提升了6.34倍。     

共和隧道围岩Kaiser效应地应力测试研究

通过对渝长高速公路武彭段共和隧道围岩进行岩石声发射单轴压缩Kaiser效应试验,确定共和隧道围岩岩体地应力状态,得到其现代地应力场总体方向和基本地应力值。将试验结果与实测地应力值进行对比,表明试验结果准确可靠,可为隧道施工提供设计依据,确保施工安全。     

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力调整的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力的调整起了十分关键的作用。桩土应力比是桩土应力调整结果的直接表现,而路堤土拱效应以及褥垫层刚性承台效应对荷载调整作用正是桩土应力调整过程的体现。利用有限元对路堤荷载下PCC单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。通过分析认为,褥垫层对桩土应力调整的过程和结果均会产生影响,随着褥垫层模量、厚度、粘聚力以及内摩擦角的增加,土拱效应虽会遭到削弱,但褥垫层刚性承台作用明显增强,最终导致更多的荷载转移到桩体上,桩土应力比增加。通过总结认为,改善褥垫层性质,加强其对桩顶局部压入作用的限制是保证桩体承担较多荷载的关键。     

人行斜跨拱桥的设计和分析

以昆明市某人行斜跨拱桥为工程背景,通过建立不同拱肋高度的计算模型,对结构的应力和位移、自振频率、稳定性等进行计算分析。结果表明随着拱肋高度的增加,拱肋的最大应力和各构件的竖向位移有显著影响,竖向频率及稳定系数随之增加。斜跨拱具有很独特的景观效应,是合适的城市景观桥梁。     

高塔型矮塔斜拉桥初探

高塔型矮塔斜拉桥不仅保留了矮塔斜拉桥斜拉索的高利用率,同时由于斜拉索水平倾角的增加,提高了斜拉索的竖向荷载分担率。通过模型对索塔高度、索塔刚度和主梁刚度等参数进行了分析,并对高塔型矮塔斜拉桥的界定进行了讨论,最后展望了其发展前景。     

工程断裂构造及其公路隧道工程效应

为了解决活断层工程效应,通过对断裂构造工程效应和工程处理全过程的综合分析,理论解析了断裂构造工程效应研究的前沿课题,并结合隧道工程实践,剖析了公路隧道活断层效应应用基础研究的方案,提出了断层错动自然影响带划分、断层错动围岩稳定性空间定量评价和活断层隧道工程对策研究等需要解决的关键问题。     

桩承式路堤考虑筋材作用桩土应力比分析

针对Hewlett土拱理论设计桩承式加筋路堤桩土应力比时没有考虑筋材作用的缺陷,在Hewlett土拱理论的基础上考虑筋材的作用,建立路堤土拱、筋材与路堤土体相互作用的力学模型,推导出考虑筋材作用下桩承式路堤桩土应力比的计算公式,并通过广梧高速公路一试验段工程实测数据的对比分析,验证了改进算法的合理性和可靠性。     

大跨径连续刚构桥的温度效应分析

以魏家洲特大桥为例,按照我国公路桥涵设计规范、英国BS5400规范、新西兰规范确定不同的计算模式,对大跨径连续刚构桥进行温度效应分析,得出：温度应力在大跨径连续刚构桥整个桥梁设计中占有很大的比重,且采用不同的温度梯度计算模式,所得到的梁内温度应力值相差较大,甚至出现异号的温度应力.     

钢筋内约束特性及其对收缩应力的影响

建立较能全面描述钢筋混凝土约束关系的力学模型,引入力平衡和变形协调条件,研究钢筋内约束特性对收缩应力的影响,指出了现有收缩应力计算方法的不足之处,并揭示出钢筋内约束系数随配筋率增大而线性增大的变化规律。     

波形钢腹板-混凝土组合箱梁扭转效应分析

简支波形钢腹板-混凝土组合箱梁扭转效应显著,文中根据组合箱梁受力特性,结合传统混凝土箱梁扭转分析理论,研究组合箱梁在集中偏心荷载作用下的扭转效应。结合相关文献的实验值,对偏心荷载下截面扭转翘曲正应力和扭转翘曲剪应力值进行修正,并通过ANSYS软件计算值进行对比分析。结果表明,在波形钢腹板-混凝土组合箱梁跨中作用偏心集中荷载时,扭转双力矩和弯扭力矩在跨中具有最大值,扭转翘曲应力在跨中截面处腹板底板交点处有最大值;跨中截面翼缘板自由端部翘曲剪应力为0 Pa;考虑扭转效应时跨中截面扭转剪应力均为弯曲剪应力的49%;理论计算值与ANSYS软件计算值误差小于10%,具有较好的计算精度。