土工格栅防护埋地HDPE管道的变形与力学性能

为了深入分析土工格栅加筋防护对埋地管道的减载性能,采用埋地管道上方地表加载板静载试验,综合对比研究了筋材首层埋深、铺设长度与层数及管周土性质和管道埋深等因素对管道变形和力学性能的影响.研究结果表明:当筋材长度由0增至4D(D为管道外径)、管周土密实度由45%增至75%、加筋层数由0增至3~4层时,管道上方加载板极限承载力相应地分别增加1.40倍、1.60倍和2.52倍;管道以环向应变为主,应变范围在-1.0%~0.5%之间;相同条件下管道垂直径向变形大于水平径向变形,且当筋材首层埋深为0.4B(B为加载板宽)、筋材长度为4D和筋材层数为3~4时,土工格栅加筋减载防护性能最佳.     

高填方加筋路堤的稳定性数值分析

通过ANSYS建立高填方加筋路堤模型,采用强度折减法分析了路堤的稳定性并讨论了筋材长度、加筋层数对路堤稳定性的影响。研究表明,加筋后路堤的最大塑性应变区由边坡中上部转移到了下部,塑性应变区的位置要较未加筋时更深,从而有效提高路堤的稳定性、减小路堤侧向变形,且路堤安全系数随筋材长度和加筋层数的增加而增大,侧向变形随筋材长度和加筋层数的增加而减小。     

Sandwich形加筋土桥台受力性能数值模型研究

为研究Sandwich形加筋土桥台受力和变形性能,通过FLAC3D软件建立Sandwich形加筋土桥台与传统的粗颗粒土加筋土桥台的数值计算模型,研究条形荷载作用下两种加筋土桥台的竖向沉降、水平变形、水平土压力及筋材处竖向压力的变化规律。研究中将计算结果与其他文献的结果进行比较,验证数值模型的正确性。结果表明:两种形式桥台的荷载—沉降变化规律一致,但Sandwich形加筋土桥台比粗颗粒土加筋土桥台极限承载力小8%;Sandwich形加筋土桥台比粗颗粒土加筋土桥台最大水平变形大4%;两类桥台的墙后水平土压力随着上部作用荷载的增大而逐渐增大,随着高度的增加而减小。Sandwich形加筋土桥台筋材处的垂直土压力沿水平方向呈非线性分布,最大值发生在筋材中后部,粗颗粒土加筋土桥台变形以及筋材受力分布较均匀。     

土工格栅加筋土挡墙工作性能参数的有限元分析

随着土工合成材料的发展。土和加筋材料本构关系的研究日益深入,有限元法得到了越来越广泛的应用。以某高速公路土工格栅加筋土挡墙为研究对象,利用非线性分析软件ADINA,建立有限元模型,对影响加筋挡土墙工作性能的参数如面板刚度、填土性质、加筋间距、加筋长度、作用荷载等进行了探讨,通过有限元分析得到一些有益的结论：应合理选择加筋间距和加筋长度,选用的筋材和面板应具有较高的弹性模量等,为土工格栅加筋土挡墙的设计和研究提供了参考。     

土工格室加筋对挡墙填方路基承载性的影响

土工格室对一般路基的性能影响显著，但在两侧挡墙高填方填土路基中增加土工格室对路基承载性的提高程度还不明确。通过模型试验，设置无筋和3种不同加筋间距等4种工况，研究土工格室在两侧挡墙路基中的应用效果、不同层间格室和挡土墙的力学特征。试验表明：加筋除了对承载力的影响显著，同时对路基初始模量有较大改善，在达到容许荷载时，其依旧能保持结构自身完整性；筋材所受拉应力与深度呈反比，首层格室所受拉应力和提升速率均远大于其余层；挡土墙受力呈三角形分布，于0.22H处突然增大。     

桥台后加筋回填变形性状影响因素分析

为了揭示通过加筋回填减小路桥过渡段差异沉降的力学机理,参照桥台后加筋回填离心模型试验原型尺寸,应用ABAQUS有限元方法建立了桥台后加筋回填平面应变数值分析模型,通过不同加筋设计参数(加筋间距、加筋长度和筋材刚度)以及回填材料强度与地基刚度的影响因素分析,研究了桥台后加筋回填变形性状。研究结果表明:减小土工格栅加筋间距,增加土工格栅弹性模量、回填材料内摩擦角以及地基刚度,采用倒三角形变长度加筋布设,皆可有效减小桥台后回填体表面沉降;地基刚度特性对加筋回填变形行为的影响取决于地基与加筋回填体的相互作用特性。     

锚定板挡土墙的受力状态——模型试验报告

锚定板挡土墙是将预制板锚于墙后填料中,用一定长度的拉杆将板与墙面连接,利用填料自重支承侧压力。按锚定板埋于填料中的层数不同,可分为单层锚定板和多层锚定板两种。     

加筋土边坡筋材拉力分布与分区

基于离心模型试验成果,建立了不同坡高和坡度加筋土边坡有限元模型,采用强度折减法计算了边坡安全系数达到1.30时的筋材最大拉力;通过归一化筋材拉力和边坡高度,分析了坡高和坡度对筋材拉力沿坡高分布的影响,并结合实际加筋土边坡筋材拉力实测数据,探讨了筋材拉力分布与分区。分析结果表明:数值计算的边坡滑动面位置和形态以及破坏时的安全系数与离心模型试验结果吻合;边坡高度对筋材拉力分布影响不大,而坡度对其影响显著,随坡度增大,筋材最大受力区域由边坡中部逐渐向底部转移;从总体筋材拉力分布来看,边坡上部1/3和下部2/3高度范围内各层筋材最大拉力之和分别占总加筋力的1/4和3/4,边坡上部所需的筋材拉力较小,若按假定筋材拉力沿坡高均匀分布的1区方法进行总加筋力的分配,会使得加筋土边坡下部的安全度降低;宜按坡度进行加筋土边坡总加筋力的分区,对于坡度不大于1.0∶1的边坡,总加筋力按高度相等的3个区分配,顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/3、1/2、1/6,对于坡度为1.0∶1~2.0∶1的边坡,以其上部1/3高度为顶区,下部2/3高度作为底区,顶、底区加筋力分别为总加筋力的1/5、4/5,而对于坡度不小于2.0∶1的边坡,也等分为3个区,顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/6、1/3、1/2;可收集更多的实测数据充实筋材拉力数据库,应对加筋土边坡加筋力按坡度分区方法进行进一步的完善和验证。     

土工格栅加筋桥涵台背回填材料的离心模型试验

通过土工离心模型试验,研究土工格栅加筋台背回填材料作用于台背土压力的分布状况、加筋体的沉降变形特性、筋材的应变和变形特征。经分析比较提出了加筋回填材料离心模型试验的测量方法,通过粘性土、加筋粘土、风积砂、加筋风积砂等几种材料的台背回填离心模型试验和研究,发现土工格栅的加筋作用对土压力和沉降变形的影响显著;回填体中加筋材料所在的位置越深,该层筋材的拉伸应变值越大;同一层筋材上,靠近回填体与相邻路堤接壤处发生的拉伸应变最大。结果表明：适当提高底层加筋材料的强度,增加锚固端加筋材料的长度,能明显提高回填体的整体稳定性,减少台背回填区表面的沉降变形。     

复合材料帽型骨材强度及刚度影响因素研究

采用有限元方法,分别建立不同芯材、不同骨架间距、不同剖面形状,以及剖面顶角的复合材料帽型骨材加筋板模型,探讨影响复合材料帽型骨材强度、刚度的因素.通过分析芯材的影响,为复合材料船舶有限元模型简化提供了依据.综合考虑复合材料帽型骨材加筋板强度和刚度和船舶制造成本,舷侧板的最优骨架间距范围是400~500mm.在面板宽度和腹板高度一定的情况下,梯形截面的帽型骨材结构优于矩形截面,帽形骨材的最佳剖面形状为顶角为120°的等腰梯形.     

自攻锚栓极限抗拉承载力计算方法

自攻锚栓是一类具有装卸方便快速、施工可调性好、临界边界距离短等优点的混凝土后锚固机械锚栓,近年来得到了越来越多的工程应用. 为保证自攻锚栓承载力符合要求及所锚固结构的安全性,需对其受拉时不同破坏模式对应的极限抗拉承载力进行严格的计算和设计. 目前国内外对自攻锚栓承载力方面的相关研究均较少,对其受拉破坏机理的研究更是缺乏,使设计者仅通过厂家提供个别设计值对锚栓承载力进行估算和设计,不能准确计算理论承载力值. 为了促进对自攻锚栓受拉拔破坏机理及其极限抗拉承载力计算的进一步研究,本文系统地总结了自攻锚栓在受外部静拉力荷载作用下锚栓拉断破坏、混凝土锥体破坏与组合破坏模式的形成机理,指出锚栓极限抗拉承载力及破坏模式与锚固深度的对应关系;详细介绍并分析了针对自攻锚栓各破坏模式的极限抗拉承载力预测模型;重点讨论了有关组合破坏模式极限抗拉承载力预测模型的研究现状,并展望了对其进一步验证及改进的必要性;最后描述了现有锚栓群组、间距、边距效应的计算方法,指出了对自攻锚栓在该领域研究的需求.      

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题，提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型，推导了弹性初始刚度及承载力公式，并给出弹性屈曲临界荷载计算公式；采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析，验证了理论公式的有效性；研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高；为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲，圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求；随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大，钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长；侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小；在侧向荷载作用下，当直径大于30 mm时，侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲；侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式，即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.      

岩土压花锚抗拔试验研究

普通预应力锚索的常见破坏模式是钢绞线与注浆体脱黏,为防止该类破坏模式的发生并增强内锚固段的锚固能力,将结构工程中的压花锚引入到岩土锚固工程中并进行较大改进,设计8种不同配合比的水泥基注浆体,将压花锚、普通锚锚固在中风化砂岩中,通过抗拔试验获得岩锚的荷载-位移全过程曲线。结果表明:压花结构在注浆体里产生楔形效应,导致压花锚的荷载传递机理与普通锚不同,其承载强度显著高于对应的普通锚,降低了岩锚承载强度对内锚固段长度及注浆体力学性能改变的敏感性。压花锚的上述特性有利于提高锚固工程筋材的利用效率,减少用锚数量,降低工程造价,增强锚固系统的安全可靠度。     

地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明：弹塑性阶段,框架与密肋复合墙刚度退化速度比值呈非线性关系,框架分担总地震剪力的比例增加,但其绝对剪力值增加幅度并不明显;考虑弹塑性阶段复合墙的刚度退化,更好地符合了地震下框架-复合墙结构的实际受力情况.     

基于一阶优化方法的钢-混凝土组合索塔锚固区结构设计

研究了斜拉桥内置式钢锚箱钢-混凝土组合索塔锚固区的结构优化设计。建立以索塔锚固区典型节段的建造成本和水平承栽力为综合目标的多目标优化模型,以索塔混凝土塔壁的厚度、钢锚箱侧板尺寸、塔壁配筋为设计变量,建立设计变量与满足塔壁裂缝宽度、塔内钢筋配筋率、钢锚箱屈服强度要求的状态变量之间的约束关系,采用一阶优化分析方法确定钢-混凝土组合索塔锚固区最优结构尺寸,得到了钢-混凝土组合索塔锚固区设计的最优方案。优化结果显示：针对索塔锚固区的钢锚箱侧板与混凝土塔壁形成的组合结构承受斜拉索水平力的特点,建立以建造成本和水平承载力为综合目标的优化模型是合理的,充分发挥了钢材和混凝土两种不同材料的性能,有效的控制塔壁混凝土裂缝产生。     

喷锚支护中的承压拱理论及实验研究

根据喷锚支护加固机理,从理论上阐述了系统布置全长胶结式锚杆时,由于锚杆和喷射混凝土与围岩的共同作用,在锚杆互相作用影响范围之内会形成一个加固后的承压拱。经过实验室和现场实验,得出了承压拱的厚度与锚杆的长度、间距、围岩的力学性质等因素有关。对实验数据和结果的处理与分析,给出了单根锚杆加固影响范围系数K以及根据围岩所需承压拱最小厚度、锚杆加固影响范围系数Kl和锚杆的间距来确定锚杆长度的方法。     

后张预应力预制混凝土框架中节点的数值模拟

为了解决有限元研究中预制混凝土框架节点处新旧混凝土叠合层界面黏结与穿过叠合层钢筋难以模拟的问题，讨论了有限元软件ABAQUS中模拟新旧混凝土叠合层黏结性能的不同方法，引入叠合层的黏结滑移本构和钢筋的剪切-滑移模型相结合的本构关系，建立后张预应力预制混凝土框架中节点非线性有限元分析模型，计算结果与足尺模型的试验结果吻合较好，并在此基础上重点开展了轴压比、混凝土强度、预应力筋有效应力及筋黏结构造（全黏结、部分黏结和无黏结）等有限元参数分析. 分析结果表明:轴压比由0.2增加到0.4时，承载力提高了11%，由0.4增加到0.6时，承载力增加不明显；提高混凝土强度、增加有效预应力可显著提高承载力；预应力筋黏结构造对节点承载力影响不显著，增加无黏结长度，可一定程度延缓节点的屈服.      

再生混凝土骨料包裹桩承载特性试验研究

采用再生混凝土骨料替换包裹碎石桩碎石芯料，形成一种新型地基处理方式——再生混凝土骨料包裹桩，以改善采用包裹碎石桩处理液化及软弱土地基时碎石强度未能充分发挥的问题.开展了模型试验，研究包裹长度、刚度及长径比对再生混凝土骨料包裹桩单桩承载特性和骨料破碎度的影响.研究结果表明：包裹长度为1倍～6倍桩径时，延长包裹长度可显著提高桩体承载力，包裹长度小于1倍或大于6倍桩径时，包裹长度对承载力改善不明显；包裹材料的临界刚度约为100 kN/m，当小于临界刚度时，增加包裹刚度能显著提高桩体承载力，大于临界刚度时，增加包裹刚度不再明显改善桩体承载力；再生混凝土骨料包裹桩桩长不变时，长径比大于10的桩体承载力较低，桩体主要在10～30 cm深度内产生不同程度的局部弯曲，长径比小于7的桩体承载力较高，桩体主要发生轻微鼓胀变形，无局部弯曲；混凝土骨料的破碎度与桩体能承受的极限荷载呈正相关，增加包裹长度、刚度及桩径均会增加芯料的破碎度.因此，进行再生混凝土骨料包裹桩单桩设计时应充分考虑包裹长度、刚度和长径比与芯料破碎度之间的关系，以获取最优设计方案.     

矩形不锈钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响. 研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,壁厚由4 mm增加到6 mm时,试件承载力增加25%~57%;在相同壁厚的情况下,长宽比由1增加到2,试件承载力减小22%~30%;将本文试验数据与国内外普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果进行对比分析,发现不锈钢管混凝土短柱轴压承载力较相同截面的普通碳钢钢管混凝土短柱承载力平均高出14%;通过数值拟合得到了轴压承载力计算公式,该计算公式能较好地预测矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力.      

截面有效抗弯刚度的影响因素分析

采用弯矩曲率分析方法,研究了纵筋率、轴压比和混凝土强度对截面有效抗弯刚度的影响,并分析了截面有效抗弯刚度对纵筋率、轴压比和混凝土强度的敏感性。研究结果表明:截面有效抗弯刚度随纵筋率、轴压比和混凝土强度的增加而增大,截面有效抗弯刚度对纵筋率最为敏感,对混凝土强度的敏感性次之,对轴压比的敏感性最小。