考虑静偏应力影响的含粉粒砂土循环与循环后特性研究

针对不同粉粒含量砂土,开展了一系列考虑初始静偏应力作用的不排水动三轴试验,对粉砂土循环及循环后特性进行了研究。试验结果表明,在控制相同的状态参数下,试样的循环剪切强度随粉粒含量升高先增大后减小,一般在静剪应力比SSR=0.1处动强度达到最大值。试样循环后的单调剪切强度受其先期循环加载阶段的响应模式和静偏应力大小的影响。当初始偏应力较大或发生残余变形累积循环响应时,试样表现出应变硬化,其在后续单调剪切阶段强度有所提高;而当先期循环阶段试样发生流动破坏且初始偏应力较小时,试样的单调剪切强度将会降低。特别地,当初始静偏应力比较大时,试样在再循环阶段的动强度较其先期动强度有所增大。     

海底管线地基土体塑性及剪切破坏分析

提出一种分析管线地基极限承载力的平面应变有限元模拟方法,采用自适应网格技术和接触对算法模拟管线嵌入土体的准静态过程,利用修正Drucker-Prager/Cap本构模型模拟土体塑性.研究不同土性和管土界面摩擦条件下,管线地基土体的塑性变形及位移场特性.利用载荷沉降曲线并结合地基塑性应变分布图和位移矢量图,可判别管线地基的剪切破坏型式、确定地基极限承载力.     

干密度对黄土邓肯-张模型参数的影响

为研究黄土的工程力学特性,对土样进行不同初始条件的室内三轴试验。将试验结果用邓肯-张模型进行拟合分析,获得了太原地区黄土的邓肯-张模型参数及其随干密度变化的规律。结果表明,随着干密度增大,黄土的抗剪强度、黏聚力和内部摩擦角都有增大趋势,切线弹性模量和体积变形模量迅速增加,初始干密度大的试样表现出剪胀和应变软化现象。试验所得参数可供黄土地区工程设计参考。     

剪切波速在路基压实度检测中的应用

基于对不同类型路基土样的剪切波速检测和干密度试验数据的回归分析,确定路基剪切波速与土体干密度的相关模型,探讨路基压实度检测的便捷方法。在实际工程中为验证该模型的适用性,将剪切波速法与传统灌沙试验法进行对比,计算结果与试验结果基本相符,进一步证明由剪切波速推算路基土体干密度的方法是可行的。     

基于大型高围压界面环剪仪的钢管桩-砂土界面剪切试验研究

为研究不同钢管桩基础与砂土界面剪切特性,研制一种新型桩土界面环剪仪,并基于此设备开展不同围压下钢管桩与均质细砂、福建砂、美国戴维斯砂的界面剪切试验.试验设计压力为200~800 kPa,通过测试分析桩土界面环形剪切时的扭力特征,探究不同桩土界面条件下的剪切应力应变关系.研究结果表明:界面剪切应力随剪切位移增大而增大并趋向稳定,但是在大应变的情况下,界面剪切应力有一定的波动.桩土界面剪切应力拐点对应的剪切位移及界面摩擦角随着法向应力的增加而增加,呈近似线性关系.     

干密度对天津软土力学特性影响试验研究

近年来滨海工程不断上马,软土是工程建设中不可避免的一种特殊土体。为研究干密度对天津地区软土力学特性的影响,对不同干密度天津软土进行固结不排水三轴压缩试验,结果表明:不同干密度天津软土均表现为应变硬化,随干密度增大,应变硬化现象越明显;随干密度增大,天津软土破坏偏应力、内摩擦角和黏聚力皆有增大的趋势,且干密度为0.95~1.75g/cm~3时,干密度与抗剪强度存在对数关系。     

焊接热循环对铝-铝-钢复合过渡接头性能的影响

采用正交试验法研究焊接热循环对应用于船舶铝质上层建筑与钢质船体连接的铝合金-铝-钢复合过渡接头性能的影响.试样依次采用铝合金TIG焊、MIG焊、钢MAG焊分别实现过渡接头与铝合金板材和钢板之间的焊接.复合界面剪切强度及厚度方向的抗拉强度测试结果表明:随着焊接电流的增大,过渡接头的性能明显下降,三种工艺方法对复合板性能由主到次的影响顺序为:铝合金TIG焊>钢MAG焊>铝合金MIG焊.通过复合界面焊接温度场的测定,分析了复合界面峰值温度与复合板性能之间的关系,结果显示:为满足船舶结构设计的要求,焊接热循环在铝-铝-钢过渡接头复合界面上产生的峰值温度不宜超过300℃.     

某滑坡滑带土特征三轴压缩试验研究

通过巴东地区某滑坡滑带土的天然含水率与密度试验、土粒比重试验、颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验以及不同剪切速率的滑带土重塑样的三轴固结不排水剪试验,探讨不同剪切速率条件下滑带土抗剪强度参数的变化趋势,分析滑带土试样的应力-应变关系,揭示滑带土的物理力学特征及其对滑坡的影响,以期对该类型滑坡的防治提供有价值的基础性建议。     

循环荷载作用下重塑素土和根系加筋土动力试验研究*

船行波引发的循环荷载是造成内河航道岸坡失稳、破坏的重要原因之一,深入研究循环荷载作用下土体失稳和破坏机理对航道岸坡的设计具有重要意义。植物护岸技术是通过根系与土体紧密结合,从而改变土体强度。基于那吉库区重塑素土和重塑根系加筋土,利用三轴循环荷载试验,模拟船行波荷载长期作用,研究重塑素土和重塑根系加筋土在循环荷载作用下的循环荷载振次、强度、围压强度与土体应变之间的关系。结果表明,当围压稳定时,试样残余应变随着循环荷载的增大而增大。但相同围压条件下,重塑根系加筋土的内摩擦角和黏聚力高于重塑素土,说明植物根系的存在提高了土体对于船行波的抵抗效应,提高土体在循环荷载作用下的抗剪强度。     

水分迁移过程中干湿循环对红土含水率的影响

本文以极端气候条件下对云南红土含水率的影响为背景展开研究,浸泡增湿24h、低温脱湿,用以模拟干湿循环作为控制条件,考虑不同初始干密度下干湿循环次数Ng(0→8次)、脱湿含水率wt(8、10、12、14%)对红土含水率的影响,通过顶部积水垂直向水分迁移试验的方法,研究了不同干湿循环次数、脱湿含水率对云南红土含水率的影响。试验结果表明:在干湿循环作用下,水分迁移开始前,不同干密度下的红土土样含水率随干湿循环次数的增加呈现波动减小的变化趋势;干密度越小,增湿后含水率越大,干密度越大,含水率反而越小;红土土柱的干密度在1.10～1.25g/cm3范围时,随着干湿循环次数的增加,含水率的变化程度最大的是脱湿含水率为10%时,相对较小的是8%、14%;干密度为1.30g/cm3时,土体结构相对密实,干湿循环对其内部结构影响相对较小,因此其含水率变化程度波动不大;在脱湿-增湿-水分迁移作用下,不同干密度的红土土柱,增湿后的含水率随着脱湿含水率的减小(脱湿程度越高)而波动增大的变化趋势。     

土与结构物半模直剪试验的颗粒流数值模拟*

使用自主改造的半模直剪仪进行土与钢板、石板的半模直剪试验,竖向荷载分级施加,分别为50kPa,100kPa,150 kPa,200 kPa。应用颗粒流离散元程序——PFC2D对土与结构物在不同法向应力条件下相互作用的半模直剪试验进行数值模拟,研究土与结构物相互作用时接触面土体变形及剪应力的变化情况。分析得出土与结构物相互作用时,土体会呈现出硬化现象。随着法向应力的增加,土的剪应力会升高。在土与结构物的接触面上,形成了一定厚度的剪切带,说明土与结构物的相互作用并不只局限于接触面,而对接触面以上一定厚度内的土体也有影响,但影响范围不大,约为5倍的粒径。土与结构物相互作用时,结构物的性质对土体剪应力的变化影响不大。     

压实条件及细粒含量对回填土抗震稳定性的影响

为了深入研究压实条件与细粒含量对土抗震稳定性的综合影响,对不同级配的土开展了循环荷载三轴试验,探讨了含水率、干密度、饱和度对其不排水动强度的影响规律及机理,分析了不同细粒含量压实土所呈现的动强度特征差异,并引入以压实度和饱和度为自变量的方程来定量表述动强度。研究结果表明:在一定的压实能量下,达到最大干密度的土并不一定具有最大的不排水动强度,对于细粒含量较大的土,动强度由压实度和饱和度同时决定,而对于细粒含量较小的土,动强度基本只受压实度的影响;利用动强度预测方程可以在不掌握击实曲线的前提下预测压实土的不排水动强度,为抗震稳定性评价提供依据。     

基于Plaxis 3D空间的钢圆筒围护结构稳定性控制

钢圆筒围护结构为桥墩施工创造干施工环境,是施工期重要的临时辅助结构。基于有限元软件Plaxis 3D建立空间有限元模型模拟钢圆筒围护结构的施工过程,采用线弹性模型模拟大圆筒结构,采用Hardening soil model定义土体的本构关系,并在圆筒与筒内土、筒外土之间均加入界面单元模拟接触的实际性质。通过计算不同工况下钢圆筒本身的变位和土体产生的位移,探讨减小圆筒变位、增加结构稳定性的措施。     

土与混凝土板接触面剪切试验研究

通过黏土与混凝土板接触面大型单剪试验和直剪试验,得到应力应变(位移)曲线以及抗剪强度曲线。两种试验的过程中都存在接触面积减小、应力不均匀以及土样实际位移小于所测位移的现象;单剪试验应力应变曲线呈应变硬化型,直剪试验应力位移曲线呈略微软化型;单剪试验的凝聚力大于直剪试验的凝聚力,单剪试验的摩擦角小于直剪试验的摩擦角;作用于结构面上的法向土压力较小时,接触面的破坏发生在土与结构的交界面上,法向土压力较大时,破坏发生在土与结构交界面附近的土体内。因此,在工程设计计算时,应根据情况取用不同的计算参数。     

Bond-slip behaviour of concrete filled double skin steel tubular (CFDST) columns

This paper provides novel results and key findings for the bond-slip field since there is no single study available in the literature conducted on the bond-slip behaviour of concrete filled double skin steel tubular (CFDST) columns. Likewise, no studies have been focused on the contribution of welded reinforcing bars on the bond behaviour of composite columns. A series of push-out tests on sixteen specimens of CFDST columns are presented to explore the bond-slip behaviour between the cross-sectional elements (the inner steel tube, outer steel tube and the shell concrete). The primary test parameters involve (a) interface type (normal interface, interface with an internal ring, with reinforcing bars, and with shear studs); (b) concrete strength (high strength concrete and normal strength concrete); (c) push-out type (push-out of the shell concrete and push-out of the inner tube). The results demonstrated that greater benefits arose on the bond strength, once the reinforcing bars or internal rings were welded onto the inner steel tube of CFDST columns. Moreover, in addition to remarkably improving the bond strength, the welded reinforcement bars would significantly improve the compressive strength of CFDST columns and eliminate the local buckling of the inner steel tube. On the other hand, the embedded shear studs (bolts) onto inner steel tubes are capable of improving the bond strength with less degree of the shear resistance in comparison with the other interface types. What's more, the current paper is also adapted to explore the influence of concrete grade (normal and high strength) on the bond performance of CFDST columns and it is showed that the bond strength increases considerably as the strength of the shell concrete is increased. Finally, the bond improvement ratio (BIR) is studied which could be a representative index in comparing the performances of the parameters on the bond behaviour.     

非饱和黏性地基土的土-水特征曲线试验及模拟

内地港口地基土在地下径流和降雨入渗作用下,多为非饱和土,其土-水特性影响港口地基稳定性。以安徽淮北港非饱和黏性地基土为研究对象,开展不同初始含水率、初始干密度、竖向应力以及干湿循环次数下的土-水特征曲线(SWCC)试验。研究发现:初始干密度和竖向应力对非饱和黏性地基土SWCC的影响相似,对进气值、初气值、脱湿速率、吸湿速率和残余饱和度影响较大;初始含水率对土体脱湿、吸湿速率影响较小,随着初始含水率的提升,进气值、吸气值、残余饱和度递增;随着干湿循环作用的增强,进气值和出气值的衰减逐渐削弱。结合地基土土-水特性,修正几种常用的SWCC模型,模拟不同工况下的SWCC,通过评分的方式得到适用于淮北港非饱和黏性地基土的推荐模型。研究成果可为不同工况下非饱和黏性地基土的土-水特性及港口地基稳定性研究提供参考。     

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论：钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形 Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。