Centrifuge modelling of pipe-soil interaction in clay with crust layer

Seabed in regions, such as the Gulf of Guinea and North West Shelf of Australia, may exhibit a crust layer where the undrained shear strength can be an order of magnitude higher than that of the immediately underlying sediment. This can complicate design of steel catenary risers, where fatigue depends on the cyclic vertical stiffness of the pipe-soil interaction. Potential punch-through of the riser into the underlying soft soil may invalidate design assumptions based on the pipe-soil stiffness within the crust layer. The long-term evolution of pipe-soil stiffness within the crust layer, which exhibits similar properties to an over-consolidated soil, is also poorly understood. This paper describes centrifuge model tests undertaken in a clay sample with a crust layer, simulating the punch-through process of a pipe under load control and investigating the pipe-soil stiffness during long-term cyclic loading tests under displacement control. Results confirm that the potential for punching-through the crust layer depends strongly on the relative ratio of pipe diameter to crust layer thickness. The long-term evolution of pipe-soil stiffness showed a steady increase after an initial remoulding stage in contractile soils (normally consolidated and lightly over-consolidated), but a steady reduction in the heavily over-consolidated, more dilatant, crust. The magnitude of pipe-soil stiffness changes (during both remoulding and reconsolidation) is governed by the over-consolidation ratio of the soil and the amplitude of the cyclic displacements. This study provides insights on the relevant cyclic stiffness to consider when assessing SCR fatigue life in over-consolidated soils and soils exhibiting a superficial crust layer.     

铁路预应力路堤加固技术数值研究

研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈"x"形分布并形成横贯路堤的"预压加固区";(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。     

桥梁单板受力的原因及解决措施

随着交通量的迅猛增长,桥梁单板受力情况越来越频繁,通过对单板受力现象产生原因进行分析,提出解决措施,以供同行参考和借鉴。     

大极差情况下载荷试验承载力取值计算

对于载荷试验的大极差,各种规范没有给出统一的规定,试验数据的处理比较随便,造成不经济或不安全。当极差大于30%平均值或最大值与最小值之比大于1.3时,承载力取值可采用离群值剔除法、变异系数折减法确定。案例计算分析表明,给出的计算公式合理、计算简单方便,可用于各种载荷试验确定承载力。     

港口工程沙土液化判别方法

沙土液化是场地和地基的地震效应的重要内容,我国港口主要采用基于标准贯入试验的沙土液化判别方法以及静力触探等原位测试方法,而欧美、非洲及东南亚大多采用Seed简化法以及基于概率与统计分析的估计方法。通过多种液化判别方法的分析,论证其合理性,针对不同性质的工程合理运用于水运港口工程抗震作用。     

大圆筒防波堤水平和竖向荷载共同作用下承载力数值模拟

大圆筒防波堤服役过程中受到水平荷载和竖向荷载的复合作用,并且不同的大圆筒结构因为直径及入土深度的不同,对水平荷载和竖向荷载复合作用的承载力也不同。采用Swipe加载模式,基于位移加载控制模式数值模拟了不同入土深度与直径比的薄壁大圆筒结构的承载力。计算结果表明:随着入土深度的增加,水平方向承载力线性增大,竖向承载力先期增速较大,后趋于稳定;当入土深度较小时,大圆筒薄壁结构两侧地基出现塑性贯通区,当入土深度较大时,两侧的塑性贯通区变为一侧出现;地基破坏时的水平和竖向荷载共同作用下承载力包络线呈外凸的椭圆形,随着大圆筒结构入土深度的增加,椭圆的半径增大;归一化的极限承载力变化趋势相同,得到偏于安全的承载力破坏包络线方程。     

不同土质下预制方桩沉桩承载力特性分析

对沿海地区某码头预制方桩沉桩过程进行监控。结果表明,打桩时由于桩周土扰动剧烈,桩的贯入阻力大幅减小,粉质土贯入阻力降低比例高于粉砂。复打测试表明:粉质土的恢复系数较粉砂高;桩侧摩阻力与土层性质密切相关。在沉桩时可根据土层情况选用合适的打桩锤击力,以减小或避免对桩的不利影响。     

基于多目标遗传算法的约束阻尼柱壳结构优化

文章为了改进被动约束阻尼柱壳结构的减振特性,解决引入约束阻尼的合理分布问题,提出了一种基于多目标遗传算法的优化设计方法。建立了以振动模态的前两阶损耗因子和引入约束阻尼材料总质量比为优化目标,以约束层、阻尼层厚度和粘弹性材料剪切模量为设计变量的多目标函数。利用遗传算法对 Pareto 最优进行优化选择,避免了对目标函数值的直接计算。通过分析和比较优化前后结构的模态振动频率变化以及幅频响应,表明引入质量太多会影响柱壳结构固有特性,而优化后结构能够避免太多的质量引入,并且具有更好的减振效果。     

隔振器和垫板贴合率的测量方法研究

在机械隔振系统中,采用传统的蓝油法和塞尺法都无法较完整地反映金属隔振器与垫板间的接触状况。考虑到金属间的贴合程度主要由组件所受的压力及两接触面物理特性所决定,研究提出了一种用于检测垫板和金属隔振器贴合率的工程实用测量方法,并通过多样本试验,证实了方法的可行性。该方法操作简便,检测结果可信。     

桥梁温度跨度对纵连底座板受力及配筋的影响

考虑轨道与桥梁相互作用特点,建立桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道空间力学模型,分析桥梁温度跨度对纵连底座板制动力和伸缩力的影响,根据不同桥梁温度跨度下的纵向力,按极限状态法对纵连底座板进行配筋设计。结果表明:当桥梁温度跨度小于482 m时,纵连底座板最大制动力随着温度跨度增加迅速增大,温度跨度超过482 m后纵连底座板的最大制动力趋于稳定;纵连底座板最大伸缩力随着桥梁温度跨度线性增大;纵连底座板配筋率增幅小于桥梁温度跨度的增幅。