重塑饱和黏性土的K0固结特性研究

以饱和重塑黏性土为对象,利用GDS三轴仪开展了不同加载速率条件下的K0固结试验,研究了土体固结过程中的应力、应变和时间的关系,并着重分析了静止侧压力系数K0的变化规律。研究结果表明:饱和黏性土的应力随时间呈直线增长,而应变与时间及应变与应力的关系曲线发展趋势与加载速率的大小有关;试验过程中静止侧压力系数有过程值,其随时间的发展也受到加载速率的影响,但在固结稳定后基本保持不变。     

LYP160级钢单调及循环加载性能试验

为探讨国产LYP160级钢单调及循环加载下的力学性能,对12个LYP160级钢试件进行单调加载试验和多种加载制度下的循环加载试验,分析其单调加载力学性能、本构关系及循环加载应力-应变特性;并基于Ramberg-Osgood模型拟合了不同循环加载制度下LYP160级钢的应力增量-应变增量关系曲线。研究结果表明:LYP160级钢具有良好的塑性变形能力和滞回性能,不同循环加载制度下的应力-应变曲线饱满;其循环加载应力-应变曲线与单调加载应力-应变曲线差异明显,循环加载应变幅值、加载历史对其循环应力-应变曲线影响显著;若循环加载应变幅小于LYP160级钢的强化初始应变,则循环硬化现象不明显,若循环加载应变幅大于LYP160级钢的强化初始应变,则循环硬化现象非常明显;基于Ramberg-Osgood模型能较好地模拟各循环加载制度下的应力增量-应变增量曲线,应变幅逐级增大的加载制度下各应力增量-应变增量曲线较为接近,而应变幅逐级减小的加载制度下应力增量-应变增量曲线与其他加载制度下的应力增量-应变增量曲线差异较大。     

碎石桩材料变形特征的试验研究

碎石桩体的材料是粒径较粗的碎石，粒间联结很小，其力学特性与其密度和侧压力有关，但以往研究多作为弹性材料看待。本文利用大型三轴试验和大型压缩试验研究了碎石材料的变形特点，并根据试验结果总结了碎石料的变形规律。在一般工程应变条件下，碎石料三轴剪切试验的应力应变关系可用双曲线拟合，体变曲线则接近于抛物线，单向压缩试验的轴向应力和轴向应变符合幂函数曲线。     

冻融条件TG固化剂石灰土无侧限抗压强度影响因素试验研究

为了研究TG固化剂石灰土在冻融条件下的强度特性,采用不同试验方法,对TG固化剂石灰土进行不同冻融循环次数和压实度条件下的无侧限抗压强度试验,得到不同试验条件和试验方法对TG固化剂石灰土应力应变特性、强度以及破坏形态的影响规律。试件的破坏形态和试验结果与试验方法关系密切,试验过程中加载板尺寸与试件尺寸越接近,试验结果越准确。为提高试验结果的准确性,提出试验结果修正系数α。无侧限抗压强度随着压实度的增加呈线性增长,随冻融循环次数的增多而逐渐减小,且经历1次冻融循环后强度损失最大,应力应变曲线可分为3个阶段,冻融循环次数以及压实度的改变对应力应变曲线有不同程度的影响。     

各种应变速率下不同设备获得的高强度钢板应力-应变曲线比较

精确测定钢板在不同应变速率下的应力-应变关系曲线是评估汽车冲击吸能零件防撞性的重要环节。但在超过10/s的高应变速率下,由于应力波在测力传感器中的干涉,采用传统的拉伸测试仪器,会影响到应力-应变关系测量的准确性。为获得在高应变速率下精确的应力-应变关系,目前已开发多种型式的拉伸试验系统。本文选取其中6种系统来获得高强度钢板的应力-应变关系,对各种方法测得的应力-应变关系进行了比较,并对其特征进行了描述。在超过5%的应变区域,各类型的试验系统得到的应力-应变曲线都比较一致;但在低于5%的小应变区域,当应变速率达到10~3/s左右时,所得到的应力-应变曲线因试验系统的不同而不同。另外,动态应力-应变曲线在汽车车身零件防撞性评估中的作用也得到了肯定。     

不同卸围压速率下混凝土材料能量特征研究

为了探究混凝土材料在不同卸围压速率下的强度特征和能量变化规律,制备圆柱状混凝土试件,开展常规三轴卸围压试验。研究结果表明:混凝土试件的峰值强度随着卸围压速率的增大呈线性关系减小,其峰值轴向应变随着卸围压速率的增大呈单指数关系减小;卸围压速率越低,试件卸围压阶段所持续的时间越长,积累的弹性能随之增大;同时发现试件的卸围压速率越小,卸围压开始时刻到应力峰值时刻的耗散能增长速率越快,且试件峰后破坏阶段的耗散能曲线斜率随着卸围压速率的增大逐渐增大;随着卸围压速率的增大,混凝土试件应力峰值时刻的轴向能量、环向能量、弹性能和耗散能均减小,低卸围压速率下试件变形充分,而卸围压速率较高的时候,试件的变形破坏具有突发性。     

内置应变传感器与沥青路面结构协同工作性能研究

为研究传感器与沥青路面结构的协同工作性能，揭示传感器的感知效能及与混合料协同工作的性能演化规律，通过对融合内置传感器的沥青混合料试件，开展多重模式下的力学响应试验，分析不同加载模式和环境工况下的应变响应规律特征；采用ABAQUS软件，建立融合内置传感器的梁试件有限元模型，通过数值模拟与计算，并结合四点弯曲疲劳试验，对内置传感器与沥青混合料协同工作下的交互影响行为和耐久性进行分析。研究结果表明：在逐级加载和动载作用下，传感器表现出良好的感知时效性；实测应变响应受混合料黏弹性质影响存在明显的滞后效应，加载频率f愈大，滞后效应产生的不利影响愈明显；当信息采集频率f^′为加载频率f的120倍时，数据采集效果最佳；应变传感器在温度变化、水-热耦合及不同速率等工况下能保持稳定的应变感知功能，实测应变响应曲线符合沥青路面结构的力学行为特征；与传感器法兰相接触的混合料和传感器自身测力杆处存在明显的应力集中现象，导致梁试件发生疲劳开裂而降低混合料的疲劳寿命；荷载反复作用下，裂缝的形成和拓展及传感器与基体材料发生滑移，造成实测应变难以反映混合料的真实形变，且感知功能呈现协同工作、感知失...     

用真实应力比表征的老化沥青混合料疲劳性能

为了弥补现行沥青路面设计规范在利用传统疲劳方程进行疲劳设计时的不足,通过对沥青混合料进行不同程度的长期老化试验模拟了路面实际的老化程度。通过不同加载速率下的沥青混合料强度试验,揭示了强度随加载速率的变化规律。基于不同加载速率下的强度值,得到了与疲劳加载速率对应的疲劳真实应力比,建立了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程。基于名义应力比的疲劳方程曲线后延后与横坐标的交点远比1大,不具有后延性,而基于真实应力比的疲劳方程曲线可以后延到疲劳寿命为1的强度破坏点,统一了强度破坏与疲劳破坏的内在联系。建立了基于真实应力比的老化沥青混合料疲劳方程,疲劳方程曲线均通过(1,1)点。研究结果可为沥青路面设计时考虑老化效应的影响和抗拉强度结构系数的正确计算提供理论方法和依据。     

岩石损伤本构模型在大理岩三轴卸荷试验中的应用

依据岩石强度服从统计分布的特点，通过定义损伤变量，并在一定的假定条件下，运用岩石力学中的D-P强度准则，建立岩石损伤本构模型。对大理岩在不同卸荷速率条件下的试验结果进行分析，利用试验所得的岩石力学参数及求解数据，通过拟合求得损伤本构模型的分布参数，进而确定损伤本构模型的演化曲线。通过与试验曲线对比分析，结果表明:理论曲线基本能反映大理岩在三轴卸荷条件下的应力-应变关系及强度特点；导致高卸荷速率下的大理岩试件强度相对要低的原因，是高卸荷速率的岩石在卸荷过程中其内部损伤演化发展相对要快。     

基于三点弯曲试验的ATB-25弯拉特性的研究

通过沥青稳定碎石基层ATB-25沥青混合料的三点弯曲试验,研究了温度及加载速率对弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量的影响规律。在较大试验温度范围内,施加两组加载速率对ATB-25沥青混合料小梁试件的弯拉特性进行试验研究。结果表明:高加载速率条件下试件破坏的弯拉强度大于低加载速率下的弯拉强度;温度越高,高低荷载速率之间的弯拉强度差别越大。低荷载速率条件下的弯拉应变约为高荷载速率下的1.5~2.5倍,且在温度低于25℃时,小梁试件的弯拉应变与温度之间有较好的指数变化规律。同时,其弯曲劲度模量与温度之间也呈现良好的指数关系。对比分析了高低荷载速率条件下的指数回归方程参数,表明了低荷载速率条件下的ATB-25沥青混合料表现出较佳的抗裂性能。通过对小梁试件破坏前的弯曲应变能的计算,可得知其在常温域(15℃)附近具有最大的弯曲应变能。     

上海地区土体静止侧压力系数的试验研究

静止侧压力系数K_0是进行地下结构设计时必不可少的参数,准确确定K_0系数具有重要的工程意义。依托上海深隧工程,采用三轴仪开展K_0固结试验,研究不同加、卸载路径下土体K_0系数的变化规律,分析了几种常见的静止侧压力系数确定方法的适用性,并根据试验结果得到了新的预测公式。结果表明:(1)深部黏性土的K_0值在0.30～0.45之间,且与土层的先期固结压力成正比;(2)在取土引起的应力释放到再加载的过程中,部分试样的K_0值先减小至低于正常固结值,再增大并逐渐稳定;(3)采用经验公式估算K_0值时,土体内摩擦角宜采用正常固结时的有效峰值内摩擦角。     

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线.试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15％时,偏应力仍在继续增长.不同围压条件下的试样剪切初期均...     

强震作用下饱和黄土液化特征试验研究

黄土液化是黄土地区的三大典型震害之一。针对海原大地震诱发的固原市石碑塬大规模低角度滑坡，基于室内饱和黄土的动力学试验，研究了此处饱和黄土的一系列液化特征和其孔压与应变的增长发展规律，及其围压和所受动应力对孔压发展规律的影响。结果表明:饱和黄土的液化应力比随动应力循环次数的增长逐渐减小，且饱和黄土一旦发生液化，其强度迅速丧失。动荷载作用下，击实试样的轴应变在2 %之前，孔压匀速增长，轴应变增长缓慢；轴应变达2 %以后，动应力开始有部分消减，轴应变开始加速增长，故2 %应变可视为击实试样液化的一个结构强度临界     

高地应力状态下软岩公路隧道的大变形机理与规律研究

高地应力区软岩隧道地质条件复杂,使软岩隧道变形控制难度加大。以某一工程实例为对象,运用MIDAS/GTS软件建立了软岩公路隧道模型,分析了不同侧压力系数下对高地应力软岩隧道开挖变形的影响作用。研究结果表明:随着侧压力系数的增大,隧道围岩水平位移由向隧道外挤压变形转化为向隧道内收敛变形,K值在0.5~0.75时,存在一个水平位移零点,最终水平变形量为0;对于隧道竖向位移变形,当侧压力系数小于1时,隧道最大竖向位移出现在拱顶处。当侧压力系数大于1时,上拱变形加强,但整体依然表现沉降变形,隧道最大竖向位移出现由拱腰转移到拱间处。K值在1附近时,隧道水平变形和拱顶变形所形成的最终变形量相等,可根据现场对水平位移和拱顶位移间的位移关系来判定隧道围岩侧压系数的大致取值范围。     

主被动状态间墙体侧向位移与土压力关系

为了研究从静止到主动状态或从静止到被动状态下墙体侧向位移与墙背土压力大小的关系,以应力Mohr圆为出发点,通过引入内摩擦发挥角,推导了主动与被动状态间土压力与内摩擦发挥角的统一表达式。根据所构建的墙体位移与土体剪应变几何方程以及等极限应变下的剪应变-剪应力理想非线弹塑性物理模型,建立了能基本反映土体应力-应变特性和墙后填土初始应力状态的墙体位移-土压力统一函数关系式,并结合Coulomb土压力模型近似考虑了墙背与填土间摩擦力的影响。研究结果表明：影响墙体位移-土压力关系的核心要素是墙背初始应力状态、墙后滑移区范围及填土应力-应变特性;初始侧压力系数的增加,直接导致进入主动与被动状态所需墙体位移出现相应的增大和减小,墙体位移-土压力曲线沿水平轴呈现出整体平移的变化;土体内摩擦角和墙土摩擦角的改变会引起滑移区范围的变化,从而使墙体位移-土压力曲线整体放大或缩小;填土应力-应变特性是墙体位移-土压力关系的微观本质,其模量比与极限剪应变对墙体位移-土压力曲线的平缓程度及极限状态下的墙体位移大小影响显著。     

两极刚度少片钢板弹簧在重型汽车上的应用及设计

以某公司6×2牵引车后板簧的设计开发为平台,从主副簧刚度选择、少片簧截面的理论分析、匹配计算、模拟应力分析和台架试验等方面,阐述了主副结构少片钢板弹簧的设计过程。理论刚度值与台架试验误差值仅为1%,符合工程需要;钢板弹簧应力分布趋势与理论计算曲线相符,MATLAB模拟分析结果显示,主副簧根部应力较大,在理论要求范围之内;经过台架疲劳寿命试验和用户市场验证,主副结构的4＋3少片簧满足设计使用要求,采用主副簧结构的少片钢板弹簧,降低了整车重量和成本,可靠性高,经济效益明显。     

盾构施工扰动下软土的不同应力路径试验研究

依托上海地铁12号线与13号线盾构开挖工程,根据盾构施工周边不同区域内土体的扰动特点,通过一系列不同应力路径下上海第5层软土固结不排水三轴试验,分析比较了盾构施工扰动引起的软土中孔压、应力状态变化关系。结果表明:不同应力路径下土体孔压在小应变范围内,很快发生明显变化,应变增大后,孔压稳定。相比压缩应力路径下的土体强度,拉伸路径下的强度较小,同时不同应力路径下的土体屈服时应变均较小。     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究。研究表明：在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势。土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大。随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其粘聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小。     

正交型立体交叉隧道的动力响应研究

随着更多复线工程的修建或者受地质条件、既有建筑物的限制以及城市地下空间综合开发的需求，不可避免的会出现许多近接或者交叉的隧道。为解决正交型立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题，在单向El地震波作用下完成了3种地震烈度、5个工况的交叉隧道振动台试验，并分别对正交型立体交叉隧道中上跨和下穿隧道环向及轴向应变在不同加载工况下的应变峰值进行分析研究。试验结果表明: 1）地震烈度越高，隧道各特征点的地震环向应变越大，下穿隧道环向应变峰值整体大于上跨隧道；下穿隧道边墙部位向应变峰值最大，下穿隧道仰拱部分次之，其次是上跨隧道的仰拱与边墙部分应变峰值。2）当地震烈度较小时，两交叉隧道的环向应变峰值基本持平。3）当地震烈度较大时，下穿隧道的环向应变峰值远大于上跨穿隧道。下穿隧道轴向应变峰值整体大于上跨隧道，且上跨隧道仰拱轴向应变峰值最大，上跨隧道仰拱次之，上跨隧道与下穿隧道拱顶轴向应变峰值最小。最后对上跨隧道与下穿隧道的动力响应规律进行了对比分析。