粗糙度对砂土-混凝土接触面力学特性影响的试验研究

桩的粗糙度对桩侧阻力的发挥有重要影响。统计钻孔灌注桩的孔壁粗糙程度,建立孔壁粗糙度与直剪试验所用混凝土板粗糙度I的关系;借助TJW-800大型直接剪切仪进行砂土与不同粗糙度混凝土板的直剪试验,并对其力学特性进行分析。结果表明:存在临界粗糙度I_(cr),II_(cr)时,接触面峰值强度随着粗糙度的增大而增大,II_(cr)时,接触面峰值强度随着粗糙度的增大而减小;粗糙度对接触面剪切应力-切向位移曲线的形态有影响。     

电气化改造工程接触网基础冻结强度试验研究

研究目的:为保证格拉段电气化改造工程接触网基础的正常工作和长期稳定，需重点研究接触网基础与冻土的冻结强度及其影响因素。本文采用大型应力控制式剪切仪开展多种温度和含水率条件下冻结粉土与混凝土接触面的直剪试验研究。研究结论:(1)接触面剪切应力-位移曲线主要分为弹性变形、塑性变形和滑动破坏三个阶段；(2)接触面抗剪强度与法向应力呈正比，与冻结温度呈反比；(3)当试样含水率低于饱和含水率时，随着含水率的增大，接触面抗剪强度增大，超过饱和含水率时，接触面抗剪强度随含水率的增大略有减小；(4)温度越低，接触面内摩擦角越小，黏聚力越大，黏聚力对接触面冻结强度的作用越突显，接触面黏聚力随含水率的增大先增大后减小，内摩擦角随含水率的增大而减小；(5)本研究成果可为多年冻土区接触网基础的设计提供参考。     

砂岩层理构造对力学特性影响分析

层理构造是影响岩石力学特性的重要因素,通过开展不同层理构造砂岩的三轴蠕变试验,分析层理构造对砂岩力学特性的影响。试验结果表明:砂岩具有蠕变特性,并且层理构造不同,蠕变特性具有明显的各向异性特性。分析表明,在三轴应力状态下砂岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变特征;在低应力水平条件下,砂岩变形以瞬时变形为主,随着应力水平增加,蠕变变形不断增大,最终导致试样破坏;随着层理角度增大,砂岩试件的长期强度、峰值强度、弹性模量先减小后增大,稳定蠕变速率呈"M"形变化;应力与层理夹角不同导致砂岩的破裂模式不同,层理角度30°时,主要发生沿着层理面的剪切破坏,其他层理角度时,主要发生斜交层理面的剪切破坏。     

砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的试验研究

接触面剪切带的细观变形特征是研究结构物与土体相互作用的核心问题。为探明砂土-混凝土接触面剪切带变形特征,利用大型直剪仪开展砂土-混凝土接触面直剪试验,采用灌砂变形标记法实测砂土变形,依据标记线剪应变沿竖向的变化特征对砂土变形区域进行划分。在此基础上,研究粗糙度、法向应力和密实度对砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的影响规律。研究结果表明：1)砂土可分为非剪切区、过渡区和应变集中区,应变集中区仅存在剪切面之上。2)规则型接触面的上剪切带厚度均值为33D₅₀,远大于下剪切带9D₅₀和“光滑”接触面剪切带厚度20.4D₅₀。3)密实度对剪切带及其过渡区厚度的影响微弱,而粗糙度对其影响显著;法向应力、密实度对应变集中区厚度影响有限,应变集中区厚度随粗糙度的增大近似线性增大;应变集中区长度随粗糙度的增大先增大后减小,随密实度的增大近似线性增大,随法向应力增大而减小。4)随剪切位移增大,上剪切带厚度不断增大而下剪切带厚度先增大后保持基本不变,应变集中区的长度增大,但剪切位移对应变集中区厚度的影响有限。5)获得归一化剪切带厚度取值h...     

冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型构建

冻土与结构接触面的损伤分析是解决冻土与结构相互作用问题的关键.以自研大型多功能冻土直剪仪为试验平台,开展不同冻结温度、法向应力、粗糙度条件下人工冻结粉细砂与钢板接触面大型直剪试验,分析不同工况条件下接触面剪应力-剪切位移关系及其变化规律.从岩土材料内部所含缺陷分布的随机性出发,将连续损伤理论和统计强度理论有机结合,构建冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型,确定模型参数通解.该模型能较好模拟冻土与结构接触面剪切变形中线弹性、应变硬化、应变软化及残余强度等典型特征,能有效考虑冻结温度、法向应力和粗糙度对接触面剪切强度的影响,可为冻土与结构接触面冻结强度预估和数值模拟研究提供基础模型.     

青藏铁路多年冻土桥梁桩基稳定性探讨

研究目的:多年冻土区的桩基存在着桩身强度、均质性、桩周土回冻及变形等的不确定性。为确保青藏铁路的顺利建设和安全运营,分别进行了桥梁桩基承载力试验和桥梁桩基地温及变形的长期监测。为系统评价青藏铁路桥梁桩基的稳定特性,本文基于青藏铁路清水河桥梁桩基试验段和桥梁桩基长期监测系统,研究分析试桩的均质性、静弹模、抗压强度、静载及监测桥梁桩基断面的地温和变形特性。研究结论:桩身混凝土的完整性、均质性整体上较好,无离析等大的质量缺陷;桩身的混凝土抗压强度大多数值介于28~33 MPa之间,且抗压强度变异系数仅为0.14,静弹性模量均值为2.40×104MPa,满足技术要求;桩基周围土体人为上限总体在0.08~0.2 m之间有所回荡,且多年冻土区桥梁桩基变形小于10 mm,满足有砟桥面桥梁墩台工后变形要求,青藏铁路桥梁桩基是稳定的。     

软弱结构面岩体剪切蠕变试验研究

铁路隧道建设不可避免会遇到断层、破碎带、泥化夹层、节理和裂隙等软弱结构面.软弱结构面的蠕变力学特性直接关系到隧道工程的长期稳定性.采集无扰动的天然软弱结构面立方体试样,开展不同正应力条件下的室内蠕变力学试验,以探究天然软弱结构面岩体的剪切蠕变特性,并讨论软弱结构面的长期强度的确定方法.研究结果表明:剪切蠕变过程分为瞬时阶段,瞬态蠕变阶段,稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段;瞬时变形和蠕变变形受正应力和剪切应力的影响;稳态蠕变速率与剪应力的关系可采用指数函数或幂函数表示.软弱结构面长期强度与稳定应变率有关的确定方法操作简单,具有一定的参考意义和价值;与人工预制水泥砂浆材料的结构面岩体相比,天然软弱结构面的剪切蠕变机理更复杂,在低正应力作用下,填充的土石混合物会显著影响剪切蠕变变形.     

非饱和砂土−混凝土界面剪切强度试验研究

土-结构界面的剪切强度是分析土与结构相互作用的重要参数.通过GCTS压力板仪测定砂土SWCC曲线,用Geotest摩擦-剪切仪开展非饱和砂土与不同粗糙度混凝土界面的32组大型直剪试验,探讨基质吸力及界面粗糙度对界面剪切强度和剪胀性状的影响.试验结果表明:基质吸力和净法向应力对非饱和砂土-混凝土界面的硬化、软化以及剪胀特...     

温度影响下透明土-混凝土接触面摩擦力学特性试验研究

基于室内土工试验,针对目前国内外常用的2种透明土材料(熔融石英砂和烘烤石英砂)与混凝土材料之间接触面的摩擦力学特性开展研究,着重分析混凝土温度变化对透明土-混凝土材料接触面摩擦力学特性的影响规律;为了对比分析,开展相同情况下砂土-混凝土材料接触面摩擦力学特性室内试验。研究结果表明,熔融石英砂和烘烤石英砂两种透明土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性与砂土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性相似,说明该2种透明土材料可以较好地模拟天然砂土-混凝土材料接触面特性;温度因素对透明土材料-混凝土材料接触面摩擦力学特性有一定影响,但影响并不明显。     

青藏铁路五北1号特大桥桩基施工技术

青藏铁路多年冻土区桥梁桩基施工的关键是最大限度地减小桩基施工过程中外界热量对桩周多年冻土的扰动 ,同时确保桩基混凝土强度的增长。文章针对青藏铁路多年冻土区的特殊气候和地质条件 ,探讨桩基施工技术、耐久混凝土施工控制及施工中应注意的问题。     

青藏铁路多年冻土区桥梁钻孔灌注桩施工技术

多年冻土区桥梁钻孔灌注桩施工的关键是保护冻土，最大限度减少外界热量对桩体周围冻土扰动，因此，施工中钻孔和桩身混凝土成为重点研究的技术。结合多年冻土特性和青藏铁路桥梁桩基的施工实践，着重介绍了旋挖钻机特点和桩身混凝土的施工技术和体会。     

循环荷载下冻土桩基力学特性研究

通过给冻土单桩模型上端施加循环荷载,分析循环荷载幅值、频率及冻土温度的变化对桩身应变、桩身轴力、桩侧冻结应力以及桩土相对位移的影响规律,开展循环荷载作用下冻土桩基力学特性的研究。研究结果表明:桩身应变随着加载时间先增加后稳定,且低温环境和小荷载条件下更有利于桩身应变的稳定;桩身的应变随荷载幅值及频率的增加而变大,随温度的降低而减小;桩身轴力沿着桩深不断减小,是由于桩侧土体使桩从上部开始受力;低温环境下桩身轴力相对较小,这是冻土地区桩基稳定的有利条件;桩侧冻结应力首先从桩基的上端发挥作用,并逐渐向下传递,分别增大荷载幅值、频率及降低温度都会增强桩侧冻结应力;桩土相对位移受荷载幅值、频率及温度的影响明显,频率能够影响桩土的承载模式。     

多工况下墙-砂土界面剪切试验装置研发与试验规律研究

铁路工程中深基坑稳定性对于铁路安全有着重要影响，而其中的关键问题是挡墙结构与土体的相互作用。为进一步揭示不同工况下混凝土挡墙-砂土界面相互作用机制，设计研发多功能界面剪切试验装置并开展墙-砂土界面剪切试验，依据墙-砂土摩擦角变化特征提出“双预警域”基坑稳定性判断方法。结果表明：混凝土挡墙-砂土界面的剪应力-剪切位移曲线呈现显著的非线性变化特征，竖向应力相同时，挡墙粗糙度越大，峰值剪应力越大；主动土压力状态时，不同转动模式下的界面抗剪强度随转动参量增加而先增后减、再趋于平稳，被动土压力状态时则先增后趋于平稳；挡墙粗糙度为I级时，主动土压力状态时绕墙顶转动模式下的抗剪强度最大，而在被动土压力状态时绕墙底转动模式下的抗剪强度最大，且挡墙粗糙度越大，转动模式对抗剪强度的影响越小。基于多工况下墙土界面剪切试验所得界面摩擦角变化规律的“双预警域”基坑稳定性判断方法，可有效提高基坑稳定状态判断的准确性。     

考虑非对称冻结的塔杆基础模型实验研究

多年冻土区的地基土经常受冻胀的影响,但由于斜坡或边坡的存在,塔杆不仅存在拔起还同时存在侧向偏移现象,其病害机理倾向复杂化.为研究多年冻土区临坡塔杆桩基位移变化以及桩周路基土的温度规律,基于模型实验,研究路基在持续非对称冻结情况下塔杆桩基周围的温度场分布以及桩位移变化规律,并发明和试验一种非对称扩底锥形桩.研究结果表明:...     

土-混凝土接触面剪切破坏模式分析

通过对红黏土与混凝土结构进行大型直剪实验,对其剪切过程进行数值模拟,分析了红黏土与混凝土结构接触面的破坏形式。试验结果表明:剪应力-剪位移曲线表现为折线型和双曲线型,分别对应于接触面在剪切过程中存在的滑移破坏和弹塑性破坏2种不同形式,随着混凝土表面粗糙度的增大,接触面的剪切破坏由滑移破坏逐渐向在土体内部形成剪切滑动带的破坏过渡。数值分析结果表明:法向应力较小时,剪切破坏形式主要表现为滑移破坏;随着法向应力的增加,逐渐转变为向土体内部形成剪切滑动带的破坏;并且在相同法向应力作用下,随着接触面粗糙度的增加,土体内部形成的剪切滑动带的厚度增加。     

砂土地层钉形变径桩变截面处端阻计算方法研究

变径桩具有承载力高、施工速度快以及经济性强等特点，被广泛运用于铁路桥梁基础中。然而，现有桩基承载力计算方法主要针对等直径桩基，未能考虑变径截面带来的影响。由于桩基变径截面的存在，其竖向承载机制区别于普通的等直径单桩。采用有限元分析方法，分析竖向荷载作用下，砂土地基中钉形变径桩在变截面处的承载模式。计算结果表明：变截面以下有限范围内的土体存在刚性核，与变截面共同承担上部荷载；与普通等直径桩相比，变截面桩的桩身轴力在变截面处出现明显的突变现象；依据球孔扩张理论，引入变截面处承载力的计算公式，结合传统的桩基端阻与侧阻计算原理，推导了变径桩的竖向承载力计算公式。与现有规范对比表明，提出的公式可较好地计算砂土地基中变径桩的竖向承载力。     

砂土地区超长基桩双荷载箱法承载特性试验研究

依托越南砂土地区某工程超长基桩,采用双荷载箱法进行原位承载力试验,研究砂土地区超长基桩的荷载位移曲线、桩身压缩、桩身轴力传递、桩土相对位移、桩侧及桩端摩阻力分布等承载特性.研究结果表明:荷载箱附近土体表现出典型弹塑性体特征,靠近荷载箱的土体先出现桩土相对位移,其位移量最大,土体侧摩阻力优先发挥;离荷载箱越远,土体侧摩阻力发挥越晚,达到极限状态之前桩侧摩阻力与位移曲线呈线性关系;桩端阻力-位移曲线呈现出典型的两阶段特性,加载前期迅速上升,随后随桩端位移线性增长;该地区基桩密实砂层转换系数推算在0.6～0.7之间,略低于国内常用值.本文的研究方法和结果可为类似条件砂土地区超长基桩的承载特性研究提供参考.     

桥梁桩基被动式托换体系承载特性模型试验研究

以兰州地铁烂泥沟桥桩基托换工程为依托,通过室内模型试验模拟施工过程,研究桩基托换过程中既有桩与托换桩桩身轴力变化情况及桩的承载特性。结果表明:托换后既有桩轴力先增大减小,既有桩桩身轴力在承台下方桩身长度1/8范围内衰减较大。试验结果对实际工程施工有一定的参考价值。     

台阶式L形托梁桩板结构计算

以穿越岩溶发育地区的南宁—玉林高速铁路为背景,利用ABAQUS有限元软件研究台阶式L形托梁桩板结构整体的稳定性、变形、受力情况,并对结构配筋进行分析.研究结果表明:承载板受荷后最大挠度值为2.09 mm,满足规范挠度限值要求.承载板与桩基连接处有应力集中现象;托梁跨中底面、承载板与桩基接触位置的板顶面为混凝土开裂易发生...     

黄土地区不同成孔方式灌注桩承载特性现场试验研究

为研究不同成孔方式对桩基承载特性产生的影响,依托吴定高速公路,开展旋挖钻孔、冲击钻孔以及人工挖孔3种成孔方式灌注桩的现场静载对比试验,得到不同成孔方式灌注桩桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶位移等主要参数。研究结果表明:人工挖孔桩的极限承载力最大,冲击钻孔桩的极限承载力最小;3种成孔方式桩基的桩身轴力衰减速率在各级荷载作用下的变化规律基本相同,其中人工挖孔桩桩身轴力的衰减速率最大,冲击钻孔桩的最小;此外,在同一荷载作用下,人工挖孔桩的桩侧阻力最大,桩端阻力最小而冲击钻孔桩的桩端阻力最大,桩侧阻力最小。研究结果可为黄土地区灌注桩基础选择合理的成孔方式提供理论和实践依据,且有利于桩基承载力的提高。