干湿循环作用下砂岩力学特性及能量损伤演化

内陆港口砂岩地基在水的循环作用下,岩石力学性能劣化,威胁港口地基的长期稳定性。为探究砂岩在干湿循环作用下的力学特性及能量损伤,开展不同干湿循环次数下的三轴压缩试验。结果表明:随着干湿循环作用的增强,砂岩力学性能指标逐渐衰减,当循环次数达到15次时,衰减幅度基本收敛;砂岩峰值强度、残余强度、弹性模量和变形模量的劣化度累积具有相似规律,干湿循环0~8次时累积速率较快,循环次数达到15次时累积速率放缓;在应力作用下,岩石吸收总能量随着应变增长而逐渐递增,耗散能累积主要集中在岩石破坏阶段。能量耗散导致损伤发展,损伤变量与耗散能走势较为一致。     

基于核磁共振试验的粉砂岩干湿循环损伤演化研究

受降雨入渗和地下径流影响,内陆港口岩石地基经历着干湿循环作用,地基承载能力随时间推移而逐渐衰减。以粉砂岩为研究对象,开展5种干湿循环条件下的核磁共振和单轴压缩试验。基于几何损伤和能量损伤,结合岩石孔隙体积及弹性模量变化规律,建立两种损伤演化方程,分析粉砂岩干湿循环损伤演化机制。结果表明：粉砂岩T₂谱图表现出3个峰,分别对应微小、小尺寸和大尺寸孔隙,粉砂岩的结构孔隙以微小、小尺寸孔隙为主;随着干湿循环作用的加强,T₂谱峰总面积、孔隙度均表现出幂函数递增规律,岩石孔隙数量逐渐递增;干湿循环促进峰值强度和弹性模量的衰减,当循环次数达到16次时,衰减幅度逐渐平缓。     

内河水沙冲蚀条件下港口钢构件涂层损伤劣化的图像识别方法*

为探究内河港口码头钢构件在水沙冲蚀条件下防腐涂层的损伤劣化规律,通过自制的水沙加速冲蚀磨损装置开展不同冲蚀条件下涂层材料损伤劣化的试验研究,基于图像识别技术对冲蚀损伤后的涂层表面形貌进行数字化和二值化特征提取,设定区分像素孔隙的灰度阈值,用以定量分析涂层表面破坏形式和损伤劣化面积。结果表明：当来流角度呈45°时,涂层损伤劣化最严重且表面凹坑比和划痕比大致相同,涂层损伤劣化面积随来流速度的增大呈指数扩大趋势;当含沙量低于45 kg/m3时,含沙量的增大对涂层损伤劣化有促进作用,但当超过45 kg/m3后反而降低了涂层损伤劣化速率,实现了在无损情况下对内河水沙冲蚀条件下钢构件涂层的损伤劣化规律分析。     

考虑干湿循环的膨胀土航道边坡稳定分析及治理措施*

针对航道边坡土体为膨胀土时极易产生季节性、浅层性滑动,影响航运能力及工程安全的问题,依托芜申航道南京段失稳边坡处治工程,对膨胀土进行往复干湿循环后的直剪试验和考虑干湿循环效应的稳定性分析。结果表明：随干湿循环次数的增加,膨胀土的黏聚力、内摩擦角逐渐衰减,其衰减主要发生在前3次干湿循环过程中,之后趋于稳定;黏聚力的衰减程度远大于内摩擦角;考虑干湿循环效应引起的土体强度衰减,是获得膨胀土边坡真实稳定系数的正确计算方法。针对失稳边坡提出采用门字形抗滑桩的处治措施,应用效果良好,具有较好的工程借鉴意义。     

不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性及力学模型研究

密实度影响港口地基工程的长期稳定性.为研究不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性,开展地基土固结排水三轴压缩蠕变试验.结果表明:1)随着干密度的减小,抽气饱和后土体含水率越高,轴向应变越大,蠕变行为更为显著.2)土体长期强度随着干密度的增大而递增,干密度增加抑制蠕变发展.3)地基土等时偏应力-应变曲线在低应力水平下表现...     

循环荷载作用下加筋板格单元的损伤累积及力学模型研究

为了计算加筋板和船体梁在循环荷载作用下的极限强度,将一种能够考虑损伤累积和构件局部屈曲的一维钢材等效本构模型引入到加筋板格单元中,提出加筋板格单元在轴向循环荷载作用下的损伤累积力学模型,采用Visual Basic程序编制了计算程序,对若干加筋板格单元在双向轴向循环荷载作用下的承载性能进行计算研究,并使用非线性有限元软件Abaqus进行对比验证,结果表明所提理论方法具有较好的精度。     

混凝土损伤塑性模型参数选取及应用

针对ABAQUS(有限元分析软件)的CDP模型(混凝土损伤塑性模型)的参数选取问题,结合袁迎曙的试验结果,对CDP模型的黏性系数、剪胀角以及计算方法的选取展开探讨。结果表明：1)黏性系数取0.001时具有良好的计算精度和收敛性;2)剪胀角取36°左右时,计算结果与试验结果最为吻合;3)对于CDP模型的钢筋混凝土,不适合采用Risk法(弧长法)进行计算,而应采用“Static, General”法(一般静力学法)。参数建议值的计算结果较好地反应出钢筋混凝土梁损伤开裂破坏的过程,可为港口码头等工程钢筋混凝土构件力学性能的研究提供参考。     

库水位循环作用下架空斜坡式码头力学性能研究

依托云南省富宁港一期工程,建立架空斜坡式码头三维有限元模型。基于水岩相互作用,考虑岸坡岩土体在库水位循环作用下的劣化损伤,定性分析得到架空斜坡式码头桩基及轨道梁的弯矩、剪力及轴力变化特点,为进一步研究库水位循环作用下架空斜坡式码头整体性能及力学退化特性提供基础,为实际工程中库区码头运营后的监测及防护提供建议。     

氯盐环境下混凝土耐久性多因素模型的试验研究及统计分析*

为了准确评估混凝土的抗氯离子渗透性和耐久性,开展了不同矿物掺合料混凝土的制备和电通量测试,根据试验数据和文献数据分析了水胶比(水灰比)、粉煤灰掺量、矿渣掺量、硅灰掺量对混凝土电通量的影响,通过回归分析研究建立了混凝土电通量的多因素计算模型,通过对试验数据和文献数据的统计分析验证了该计算模型的正确性和广泛适用性。在此基础上,通过定量计算氯盐环境下混凝土结构服役寿命,分析了混凝土水胶比、掺合料组合及其掺量对混凝土耐久性的影响。结果表明,降低混凝土的水胶比、或提高掺合料掺量均能提高混凝土耐久性;使用矿物掺合料的高性能混凝土,其耐久性明显优于普通混凝土;矿渣对混凝土耐久性的改善优于粉煤灰;复合掺加粉煤灰和矿渣对提高混凝土结构耐久性的效果更加明显。     

不同围压条件下淤泥质黏土蠕变力学特性试验及模拟

淤泥质黏土是码头工程常见地基土,其蠕变特性与码头地基稳定性紧密关联。为研究不同围压条件下的淤泥质黏土蠕变力学特性,对其开展固结排水三轴压缩蠕变试验。基于蠕变试验结果,引入Mesri和Log-Modified模型模拟淤泥质黏土的蠕变力学行为,得到蠕变经验模型,并对比两个模型的辨识效果。结果表明,同一围压下,随着轴压的提升,轴向应变逐渐递增,初始和稳态蠕变速率均呈线性递增趋势;同一加载等级下,围压和轴压的升高促进轴向应变的增长,较高轴压和围压条件下初始、稳态蠕变速率均始终大于较低轴压和围压条件;淤泥质黏土等时轴压-轴向应变曲线近似双曲线,具有明显的非线性特征;Mesri蠕变经验模型辨识效果优于Log-Modified蠕变经验模型。     

考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土模型界面研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的界面力学特征,开发了考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土界面模型。在分析钢筋混凝土结构受力机理的基础上,对钢护筒和混凝土在三维尺度上的相对运动进行分解,进而建立钢护筒-混凝土界面模型的三维本构关系。选取混凝土的压缩应变作表征混凝土损伤程度的定量指标,并提出量化的计算方法来考虑混凝土的局部受压和滑移的耦合效应对界面荷载传递性能的影响。进行钢护筒-钢筋混凝土组合构件的受压性能试验,通过对比试验结果和模拟结果验证模型的适用性。     

库水位循环作用下架空斜坡式码头变形研究*

为研究山区河流库水位循环作用下码头结构变形特点,依托云南省富宁港一期工程,建立架空斜坡式码头三维有限元模型.以水岩相互作用为基础,重点研究库水位循环作用下架空斜坡式码头整体变形特点、桩基水平位移、桩顶沉降、挡土墙失稳模式;得到码头结构物变形发展趋势,同时预测架空斜坡式码头在库水位循环作用下的破坏方式,为进一步研究山区河流码头结构与库岸边坡相互作用及其时变特性提供基础.     

轮印载荷下I型夹层板架结构静强度力学性能试验研究

现代舰船的直升机起降时会通过轮胎将载荷作用于飞行甲板的板架上,这种载荷通常被称为轮印载荷。除此之外,相对于传统加筋板结构形式,I型夹层结构具有轻质、高比强度等优点,是一种可以应用于船舶飞行甲板的新型结构形式。本文针对轮印载荷局部重载和位置不确定的特点,设计了合理的试验贴片方案及加载程序,并将试验数据与理论值对比,分析误差原因,研究I型夹层板架结构的板格在四种典型位置轮印载荷作用下的静强度力学性能。试验结果表明,夹层板架结构在载荷附近测点的应力水平较大,同时其上面板沿船宽方向的弯曲应力大于沿船长方向的弯曲应力,而下面板2个方向的弯曲应力特性与上面板相反。这些结论对于I型夹层板架结构在轮印载荷下的力学性能研究具有重要意义。