边界面模型及其在干旱地区路堑边坡稳定性分析中的应用

现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ044-89)对地震动力荷载作用主要是以区域地震烈度作为唯一的参考依据,没有考虑地震振动频率、次数和地震持续时间等特性,因此无法真实反映路基在地震作用时的反应特性,迫切需要对路堤填土在地震动力荷载作用下的动力特性进行研究。文章针对干旱地区路堑边坡在地震荷载下的动力特性的研究,基于边界面的概念,以Mohr-Column屈服函数为基础,介绍了边界面弹塑性模型,建立了路堤土的动力本构模型。利用该模型研究地震作用下路堤的残余变形及整体稳定性分析。通过室内动三轴试验的模拟验证了该模型的可靠性和模型的表现。文章介绍了该模型在ABAQUS中的二次开发实现的技术。利用自编程序模拟了动三轴剪切试验结果,并与ABAQUS采用本模型的计算结果比较,证明了开发成果的正确性。最后以某一理想路基工程算例说明了所添加的本构模型进行路基动力分析的方法,并给出了相应的结果。计算结果符合土体在地震荷载作用下的动力特性规律,验证了该模型的可行性,拟补了现行规范的不足。     

考虑格栅流变性的筋土台阶墙模型试验及其数值分析

为了研究格栅加筋墙的长期蠕变特性,在室内修筑了3台阶模型墙,对该试验的筋带和挡墙进行了长期蠕变试验。针对该模型建立了数值模型,采用粘弹塑性流变模型和粘弹性本构模型分别考虑填土与土工合成材料的非线性蠕变性,筋材与填土、填土与面板及面板之间的相互作用效应。在计算中反映逐层填筑过程,采用增量-初应变迭代法,对加筋挡墙的长期工作性能进行了分析。通过与实测结果的比较,分析得到了3台阶加筋墙的长期工作性能特性。     

采用L-M方法辨识沥青混合料本构模型参数

现有的沥青混合料本构模型参数辨识方法主要是对试验数据图进行分析,结合本构模型公式得到材料参数。这种方法主观性强,精度差。文章以Burgers模型为例,通过引入了基于不等距节点的二次B样条对试验数据序列进行筛选,采用非线性最小二乘L-M方法对沥青混合料本构模型进行拟合,得到了精度较高的模型参数。     

双绞合钢丝网加筋红层软岩土石混合料大型三轴试验研究

为了研究加筋红砂岩土石混合料的力学特性,以双绞合六边形钢丝网为筋材,采用三轴不固结不排水剪切试验,研究了双绞合六边形钢丝网加筋红砂岩的应力应变关系以及随加筋层数、含水量、围压的变化规律,确定各种条件下泥质红砂岩填料体的强度参数c、φ值。试验结果表明,双绞合六边形钢丝网加筋红砂岩的抗剪强度随加筋层数的增加和加筋间距的减小而增加,抗剪强度的提高表现为c值的提高。在此基础上,建立了基于指数函数模型的加筋土弹性非线性本构方程式,指出了4个材料参数均可看作为加筋层数和含水量的函数。     

基于时间硬化模型的路面车辙预估分析

为了对路面结构车辙发展进行定量的预估分析,本文建立了三维路面有限元模型,基于时间硬化的蠕变本构模型对三种典型结构的车辙进行了预估分析。结果表明,基于该模型的预估方法能够有效的模拟车辙发展。     

汽车碰撞吸能铝合金力学性能试验及仿真研究

针对汽车碰撞吸能用5357铝合金材料,进行了准静态及应变率为分别为0.001s-1、0.1s-1和200s-1的单轴拉伸试验。采用Johnson-Cook(J-C)、Cowper-Symonds(C-S)及Plastic-Kinematic(P-K)弹塑性本构模型对该铝合金在不同应变率下的本构关系进行描述,并在试验数据的基础上,拟合出各本构模型的参数。利用LS-DYNA软件开展仿真分析,并引入总体相关指数(GCI)对三种本构模型描述该铝合金的准确性进行定量评估,结果表明C-S与J-C模型的GCI值相近且高于P-K模型,故C-S与J-C模型更适合模拟5357铝合金材料的力学行为。     

行人腿型冲击器肌肉材料参数反求

aPLI先进行人腿型冲击器在碰撞测试中的生物仿真度,在很大程度上取决于其几何结构及其模拟腿部肌肉的合 成橡胶的超弹性力学特性。根据橡胶准静态单轴压缩试验数据,分别对用于表述橡胶超弹性的Ogden和Mooney-Rivlin本 构模型进行材料参数拟合,得到相应的材料参数并将拟合曲线与试验曲线进行比较,对比不同本构模型的拟合精度。结 果表明,2阶 Ogden材料模型更符合试验结果。为提高有限元模型中肌肉橡胶材料参数的准确性,重构压缩试验有限元 模型,以拟合得到的2阶Ogden本构模型材料参数为初始值,通过将有限元与优化策略相结合,基于自适应响应面法对2 阶Ogden模型中μ1、α1、μ2、α2这4个材料参数进行优化,获得该材料在准静态压缩状态下的一组最佳材料参数。     

黏土一维剪切流变的等效时间线模型（双语出版）

为揭示变剪应力作用下黏土的流变特性,建立了一维剪切弹黏塑性模型。参照Yin等提出的等效时间流变模型的建模思路,将剪切应变速率分为弹性剪切应变速率和黏塑性剪切应变速率。弹性剪切应变速率与加载路径无关,用非线性函数模拟。而对于黏塑性剪切应变速率,首先基于Singh等提出的常剪应力作用下的蠕变速率经验公式推导黏塑性剪切应变、等效时间与剪应力之间的函数关系式;然后参照Yin等提出的等效时间法,把该关系式通过等效时间代入蠕变速率经验公式,获得以剪应力和剪应变为变量的黏塑性剪切应变速率式。弹性剪切应变速率式与黏塑性剪切应变速率式之和即为一维剪切流变的等效时间线本构关系式,再通过淤泥质黏土的分级加载试验和黄土的加卸载试验与该本构关系式剪切应变表达式之间的比较,验证该模型在变剪应力加载下的适用性。研究结果表明：所构建模型的预测曲线和分级加载试验曲线、加卸载试验曲线吻合较好,这说明该模型在变剪应力加载下具有较好的适用性;模型良好的预测性也说明其建模过程中用到的等效时间法不仅适用于一维压缩流变,还适用于一维剪切流变,拓展了等效时间法的应用范围。     

土工格栅经验型蠕变模型及其参数试验

为了探讨土工格栅在长期荷载作用下的蠕变特性,在不同荷载级别和环境温度的各种组合条件下,针对不同规格的土工格栅进行了长期室内蠕变试验,并根据对蠕变试验结果的综合对比分析,探讨了土工格栅蠕变曲线、荷载-应变等时曲线的一般特征。试验与分析结果表明:荷载级别、环境温度、格栅强度与生产工艺是影响土工格栅长期蠕变特性的重要因素。结合粘弹性理论建立了反映土工格栅蠕变特性的三参数经验型本构模型,提出了合理确定模型参数的试验方法,并通过与试验结果对比,分析了荷载级别和环境温度对蠕变模型参数的影响。所建议的格栅蠕变模型能有效地对土工格栅加筋结构长期工作性能进行分析与评价。     

高应变率下高强钢的塑性力学行为及本构模型CSCD

针对高强汽车板具有的应变率效应,研究了应变率相关模型的适用性。基于液压伺服高速拉伸试验机,对低合金高强度冷轧钢HC340LA进行了中高应变率(0.1~500 s-1)拉伸试验。使用动态显示非线性有限元LS-DYNA软件进行了高强钢动态拉伸模拟,对比分析了Johnson-Cook,CowperSymonds等本构模型对高强钢应变率效应和塑性硬化行为的表征结果。研究表明:与Johnson-Cook,Cowper-Symonds等本构模型相比,使用Swift-Hockett-Sherby加权硬化本构能更准确描述高强钢的塑性流动力学行为,使用应变率内插法可以更准确模拟高强钢的应变率效应。     

土工合成材料与土界面剪切特性数值模拟

应用有限单元法,建立了土工合成材料拉拔试验计算模型,分析筋土界面力学行为,研究拉拔端不同位移时筋土界面摩阻力与筋材拉伸变形的分布特点,以及筋材刚度与试验超载对筋土界面摩阻力、筋材拉伸变形的影响。结果表明:筋土界面摩阻力并非均匀分布,位于拉拔端附近界面摩阻力有一峰值;对于高强度筋材,随着拉拔端拉伸位移的增大,峰值摩阻力逐渐后移,直至整个界面发生剪切滑动;筋材拉伸刚度与超载需匹配,超载越大,筋材刚度越高,筋材承载能力越强。     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。     

格室土表观黏聚力节点强度计算方法

土工格室作为一种新型三维立体加筋材料,对于填料能够提供较大的侧限约束作用,侧限效应引起的约束围压可等效为土工格室加筋土复合材料的表观黏聚力,但在计算土工格室加筋土表观黏聚力时,现有的计算方法仅考虑格室条带刚度而未考虑节点强度对表观黏聚力的影响,在Bathurst表观黏聚力计算公式的基础上,推导了同时考虑土工格室的条带刚...     

桩-土-结构相互作用动力离心模型试验方案设计研究

以滨江广场地基土、桩基及上部结构为研究对象,设计了三者相互作用的动力离心模型试验方案。对桩-土-结构地震响应的动力离心试验进行相似关系设计和相似材料的研究,选择了对体系地震响应具有控制作用的参数,根据Buckingham法,计算了土、桩基及上部结构的相似常数,建立相似关系。对模型材料的物理力学特性进行试验,测得模型土的级配曲线和抗剪参数;基于计算结果,根据桩的抗弯刚度相似进行了模型桩的设计。根据桩-土-结构相互作用的特性对模型测试元器件进行了合理的布设,并设计了地震波及加载工况。所得结果为即将开展的桩-土     

冻土导热系数的聚合模型研究及试验验证

为揭示土体冻结过程中导热系数的变化规律,建立基于均质球形颗粒的聚合几何模型。该模型由若干半径相等的球形土颗粒在正交方向上堆积而成,且土颗粒之外的区域全部被液态水填充。依据孔隙水首先在远离土颗粒的区域开始冻结的客观规律,建立冻结核在球形颗粒之间的几何中心产生并呈同心球向外扩展的聚合模型。基于土颗粒、水、冰的三相组成,从饱和冻土的组成和球形颗粒之间的接触等微观角度出发,建立导热系数的混合流计算方法。依据建立的几何模型和未冻水含量测试结果,结合给出的导热系数混合流计算方法,能够确定冻土在不同负温阶段的导热系数。另外,给出修正的正交热传导几何模型以计算不同干密度冻土的导热系数,并将混合流计算方法得出的预测值分别与Johansen法、Wiener法的预测值和探针法的实测值进行比较。研究结果表明：提出的混合流计算方法能够高精度地预测高温冻结阶段砂土的导热系数;聚合几何模型解答了干密度较大的土体冻实后的导热系数不一定较大的现象,具象地揭示出冻土导热系数随不同负温变化的原因是土中冰体含量的动态变化;依据冻结核产生位置建立的混合流导热系数计算方法,赋予了Wiener法在冻土导热系数预测中的具体物理意义;聚合模型和混合流导热系数计算方法能够对冻土在不同负温阶段的导热系数进行可靠预测,该研究期望为寒区和冻结法中的水-热-力耦合问题研究提供保证。     

刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算模型

桩土应力比是筋箍碎石桩复合地基沉降计算中最重要的参数，但由于其涉及到桩体、土体及筋材三者之间的复杂关系且影响因素众多，目前尚无明确的计算方法。基于此，根据刚性基础下筋箍碎石桩复合地基的受力变形特征，首先通过数值模型研究筋箍碎石桩复合地基桩土应力比与荷载、埋深、筋材刚度以及桩土弹性模量比的关系。根据数值模型揭示的桩土应力比变化规律，提出一个新的桩土应力比计算模型，并依据该模型在假设桩体、土体及筋材应变协调的基础上利用弹塑性分析方法推导刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比的解析公式；基于建立的模型及计算公式探讨桩土应力比与各主要影响因素之间的关系。研究结果表明：该解析公式基于弹塑性理论分析，但也能考虑现场桩土应力比实测值，能够综合反映桩体、土体、筋材、埋深及荷载之间的相互影响作用，并且形式简单，计算方便；刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比在相同荷载水平下随埋深、筋材刚度、面积置换率、桩土弹性模量比及桩体摩擦角的增大而增大，随着荷载水平的增加则会逐渐降低并趋于稳定值；在碎石桩复合地基沉降计算中不宜采取单一的桩土应力比参数，而是应该根据荷载水平以及计算深度分层选取合适的桩土应力比作为计算参数。     

基于Martin-Darvidenkov模型的冻结粉质黏土动力特性研究

冻土作为一种由固体矿物颗粒、冰晶体、未冻水及气体组成的多相结构体系，其动力学性质相较融土更为复杂。为了研究冻土动力特性的演化规律，探究等效线性黏弹性模型对冻土的适用性，以青藏粉质黏土为对象开展了一系列分级循环加载条件下的低温动三轴试验，深入分析冻土动弹性模量和阻尼比随振次、围压及动应变幅值的变化规律。研究结果表明：冻结粉质黏土骨干曲线的初始斜率随围压的增大而减小，体现了围压的强化作用；分别采用H-D模型和M-D模型对冻土的骨干曲线进行描述，结果显示相比H-D模型，采用M-D模型可以较好地模拟冻结粉质黏土骨干曲线在高动应变幅值下的软化现象；冻结粉质黏土的动弹性模量随动应力幅值的增大非线性减小，且基于M-D模型的动弹性模量预测模型可较好地描述冻结粉质黏土动弹性模量随动应变幅值的非线性变化规律；在每级循环荷载作用下，动弹性模量随振次的增大有小幅波动；滞回曲线面积随动应变幅值的增大呈非线性增大的趋势，阻尼比随动应变幅值的增大呈现出先减小后增大的趋势。此外，在每级动荷载作用下，当加载级数较小时，阻尼比随振次的增大逐渐减小，随着加载级数的增大，阻尼比随振次增大而减小的趋势逐渐减弱；当加载级数较大时，阻尼比随振次的增大呈现出逐渐增大的趋势。     

动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验

为了研究动力湿化作用下渗流水在粗粒土高路堤内的迁移特性，自主研发设计制作一种室内喷洒降雨装置及车辆动力荷载模拟装置，开展动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验，从时间和空间2个角度描述渗流水在路堤内的迁移特性，然后根据模型试验结果，建立粗粒土渗流场时空演化机制，揭示动力湿化作用下的粗粒土高路堤边坡渐变失稳发育机理。研究结果表明：基于相似理论，开展粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验可以较为真实地反映粗粒土高路堤在动力湿化作用下渗流水的迁移特性；动力湿化作用下，湿润锋首先在路堤边坡表面形成，并逐渐从边坡表面向内部拓展，在坡顶处的拓展速率较小，坡脚处的拓展速率较大；受湿润锋演变规律的影响，路堤边坡监测点负孔隙水压力逐渐减小，体积含水率逐渐增大，坡前应力逐渐增加，位于坡脚浅层区域的应力增加速度较快；依据渗流水的迁移规律，将渗流影响范围内的土体自上而下分为浅层暂态饱和区、渗流水填充区及渗流水湿润区；在动力湿化作用下，粗粒土高路堤边坡将逐渐产生沿坡脚深层滑移的渐变趋势。     

抗拔桩变形及对地铁车站结构计算影响分析

目前,对于地铁车站计算模型中抗拔桩的模拟方式存在局限性,不能反映真实的抗拔桩受力变形性状,对于车站结构的计算带来一定的偏差,造成结构配筋不合理。针对这一现状,提出对抗拔桩采用大刚度弹簧进行模拟,建立抗拔桩的荷载传递模型,推导基于轴向Winkler地基模型的抗拔桩弹性解答,得出模拟抗拔桩的弹簧刚度计算公式。在此基础上,将抗拔桩作为大刚度弹簧的计算模型和其他常用的几种抗拔桩模型进行详细说明,通过实例计算,对这几种模型对地铁车站结构的受力变形计算结果进行对比分析,得出各种模型的受力变形差异,为带抗拔桩的车站结构计算提供了指导。     

Analysis of Performance of High Liquid-limit-soil Foundation Reinforced by Geogrids

According　to　the　features　of　high?liquid?limit　foundation　in　southwest　mountainous　area　and　the　characteristics　of　geogrid　reinforced　cushion,geogrid　reinforced　cushion　was　used　to　reinforce　high?liquid　foundation　By　using　the　elastic?plastic　finite　element　analysis method,the　mechanisms　of　the　geogrid　reinforced　cushion　were　studied　The　results　show　that　geogrid　reinforced　cushion　can　greatly　reduce　loading　and　deformation　and　improve　the　high?liquid　foundation　stability　In　addition,the　effect　of　factors　such　as　location,lay ers,stiffness,etc　of　geogrids　on　reinforcement　and　the　regularity　were　discussed　Compari son　of　centrifugal　model　test　result　with　numerical　calculation　result　indicates　that　the　error　is　negligible　between　them,which　shows　that　(1)　constitutive　relationship,calculation　model　and　calculation　parameters　are　reasonable;　(2)　numerical　simulation　reflects　deformation　behavior　of　high?liquid　foundation　improvement　effectively　and　the　results　of　numerical　analysis　are　re liable