基于干湿循环与三维条件下污泥固化土邓肯-张模型研究

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性，通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验，探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律，并在三维条件下对邓肯-张模型进行了双重修正。研究结果表明：当干湿循环次数和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着中主应力比的增大而增大；当中主应力比和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着干湿循环次数的增加而降低，且干湿循环次数为3时降幅最大，干湿循环次数大于5之后土体结构屈服应力降幅较小；此外，对比污泥固化土的真三轴试验曲线与邓肯-张模型预测曲线，发现理论曲线与试验曲线存在一定差异，而通过考虑中主应力比、干湿循环次数和中、小主应力差作用的影响对污泥固化土邓肯-张模型进行2次修正，使得到的邓肯-张模型预测曲线与真三轴试验曲线基本一致，该预测曲线可准确反映污泥固化土的真实受力状态，可为其在路基工程中的应用、施工提供理论指导和预测分析。     

含应力旋转路径条件下黏土非共轴变形特性

利用空心圆柱扭剪仪对不同含应力旋转路径条件下黏土的非共轴变形特性开展了研究。试验应力路径包括:主应力方向单纯旋转、主应力方向往复循环旋转以及旋转的同时增加剪应力,分析了主应力系数、剪应力水平、应力旋转方向及其与剪应力耦合作用对黏土非共轴特性的影响。试验结果表明:各类含应力旋转路径都会引起原状黏土相应的变形累积,中主应力系数及剪应力值对应变的开展都有一定的影响。不同主应力方向旋转路径引起的主应变增量方向都与主应力方向存在显著的非共轴现象。排水条件、中主应力系数、循环次数对黏土非共轴特性的影响较小,剪应力值较小时非共轴现象更为显著,主应力旋转方向反向时,非共轴角会随之发生突变,应力旋转路径是决定黏土非共轴变形规律的主要因素。     

波形钢腹板箱梁承载能力试验研究

通过3根波形钢腹板模型箱梁的荷载试验，量测布置在跨中底板混凝土中的钢筋应力、箱梁跨中竖向位移，波形钢腹板的主应力，并观测模型梁底板裂缝的形成以及箱梁结构的破坏状态，由试验结果分析其承载能力，为建立波形钢腹板箱梁设计实用计算公式提供参数。     

主应力轴旋转条件下饱和粉质黏土应变特性及非共轴性的试验研究

为了研究主应力轴旋转条件下饱和粉质黏土应变特性及非共轴性的差异,采用HCA静动态空心圆柱扭剪仪对饱和粉质黏土在主应力轴纯旋转路径上展开了试验。在平均主应力固定的情况下,分析了中主应力系数和偏应力对试样应力应变变化特征以及应力应变的非共轴特性的影响。试验结果表明:随着偏应力的增大,各向应变速率迅速上升,累积塑性应变值也不断增大,饱和粉质黏土土样的轴向、环向、剪切应变也具有明显的周期性;由于非共轴角的存在,变形具有一定的滞后性,径向应变周期性不是很明显,但是随着偏应力的增大,径向应变由拉伸特性逐渐过渡到压碎特性;不同中主应力系数下试样的轴向、环向剪切应变对对减小,但是中主应力系数的变化,会使得平行于径向应变方向的第2主应力值变化幅度较大,使得径向变形变化值较大;非共轴角随主应力轴旋转角的增长呈现出随机波动点变化的趋势,在主应力轴旋转角变化的初期阶段,非共轴角由0°逐渐增大,主应力轴旋转角在0°～90°的范围内,非共轴角相邻点的变化波动较小,增加趋势接近线性变化;当主应力轴旋转角增大到90°后,各个相邻的非共轴角的散点波动性增强,即随着偏应力的增大,相同主应力轴旋转角对应的非共轴角逐渐缩小。     

主应力轴旋转条件下黄土变形特性试验

为研究黄土在主应力轴循环旋转条件下的变形特性,采用空心圆柱扭剪仪（HCA）开展了2种不同应力路径下的扭剪试验。第1种应力路径为保持主应力轴方向不变,改变偏应力大小,研究黄土在不同主应力轴方向角α和不同中主应力系数b下的变形特性;第2种应力路径为保持偏应力大小不变,改变主应力轴方向,研究主应力轴循环旋转周期对黄土性状的影响。试验结果表明：土样剪切强度与中主应力系数b、主应力轴方向角α相关,当b相同,α=30°时土样剪切强度最大,α=60°时土样剪切强度略大于α=45°时;α相同时,剪切强度>b=1时的剪切强度>b=0.5时的剪切强度;纯主应力轴旋转会使土体产生塑形应变,并且随着旋转周期的增加,土体产生的塑形应变将不断累积。     

基于载荷分布预分析的应变传感器布置

采用载荷分布预分析技术,对某MPV汽车后桥进行了有限元分析,得到了该后桥在静载、制动、转向及扭转4种工况下的应变云图和张量图。通过分析应变云图和张量图,确定了该后桥的关键受载部位及其主应力方向,然后处理标定试验数据,线性回归出后桥载荷一应变的函数关系,并通过实车道路试验结果分析验证了通过有限元分析确定出的后桥应变传感器贴片位置的正确性。     

建筑固废物再生粒料基层混合料的永久变形特性研究

为研究建筑固废物再生粒料混合料的永久变形特性,采用天然集料(NA)、再生混凝土集料(RCA)、再生砖渣与混凝土集料(RBCA)3种粒料混合料,开展不同围压、含水率及主应力比对变形的影响研究,确定混合料的永久变形拟合模型。结果表明:围压越大,3种粒料混合料的变形均显著减小,其在抵抗变形中起着十分重要的作用;相同围压下,变形量与变形速率随主应力比的增大而增大;永久变形在加载初期增加较大,然后逐渐变小;小围压、低主应力比时,永久变形为NA最大,RBCA次之,RCA最小,但大围压、高主应力比时,NA的永久变形最小,RBCA与RCA的相差不大。     

基于ANSYS的某在役悬索桥砼主塔结构性能分析

采用MIDAS/Civil建立悬索桥运营期空间分析模型,通过分析确定该桥塔顶荷载与位移;利用ANSYS建立该桥砼索塔实体有限元模型,对索塔进行恒载、活载及温度工况下应力验算,通过索塔应力路径和主应力分析,确定索塔各荷载工况下结构性能和出现裂缝的原因。结果表明,在相同温差条件下,沿塔高方向,索塔侧面下部(下横梁附近)的第一主应力略高于上部第一主应力,即同一工况下索塔侧面下部产生裂缝的概率及裂缝大小高于上部;内外温差对结构影响很大,特别是温度内高外低时会在结构外表面产生较大拉应力。     

沥青混凝土高温剪切行为参数研究

在获取SBS改性沥青混凝土试件在高温无侧限受压破坏下的最大主应力值后,又进行了单轴贯入试验,得到了试件在相同温度下的最大和最小主应力,并利用莫尔-库伦理论得到了抗剪强度参数——黏聚力和内摩擦角,以及无侧限受压和单轴贯入加载下各自破坏面上的剪应力值。研究表明:无侧限抗压强度试验以及贯入试验的结果离散性均较小,试验结果较可靠,比传统三轴试验更加方便和可行。     

双孔斜交箱形框架桥的光弹试验应力分析

用三维光弹冻结应力分析方法对双孔斜交箱形框架桥的五个横截面的应力及顶板主应力迹线作了模拟试验分析，并与上海铁路勘测设计所的厚壳有限元法计算结果作了比较，得到在主要受力方向上结果一致的结论。     

高徒岸坡桥基合理位置确定

利用经验公式法得出清江大桥两岸岸坡的自然稳定坡角，利用有限元法对岸坡岩体在天然状态下及不同位置桥基荷载作用下的应力状态进行数值分析，对不同桥基位置下基础底部岩体附加最大主应力进行分析，利用强度理论对岸坡岩体强度进行分析，确定出桥基合理位置。     

超大埋深特长公路隧道初始地应力场反演分析

为探明蓝家岩超大埋深特长公路隧道轴线方向的初始地应力场状态,依据工程地质勘察报告,利用有限元计算软件ANSYS建立了工程区三维地质模型;以现场水压致裂法测得的初始地应力资料为研究基础,通过地质力学分析确定影响初始地应力场形成的主要因素,并将其表达为数值计算所需的边界和初始条件;在各影响因素单独作用下,计算得到水压致裂法各测点位置的地应力量值;运用多元回归分析获得了蓝家岩隧道轴线方向上的初始地应力场分布规律。根据蓝家岩隧道轴线处地应力场回归方程,计算得到现场应力解除法各测点位置处的地应力,并与实测结果进行比较,从而验证反演回归计算结果的合理性。结果表明:主应力量值随埋深呈现出近似线性增长的关系,垂直主应力等于或略大于单位面积上覆岩层的自重应力;主应力量值呈现出S_H(最大水平主应力)S_h(最小水平主应力S_V(垂直主应力)的规律,表明蓝家岩隧道初始地应力场以水平构造应力为主导;主应力量值大部分在20 MPa以上,说明蓝家岩隧道为高地应力场隧道;最大水平主应力与最小水平主应力的量值相差较大,根据摩尔-库仑强度理论可知隧道水平面内存在较大剪应力,易导致围岩产生过大变形或破坏;在断层经过区域,受断层挤压剪切作用,地应力变化剧烈,相对断层前后的地层而言有一定的应力松弛。     

堆石料三维强度特性

考虑颗粒尺寸效应、破碎、分形等细观特征，结合大尺寸三轴试验结果，建立了堆石料的各向异性破坏准则。借助砂土细观组构描述方法，用组构张量描述堆石料颗粒细观特性，提出了新的各向异性状态变量；同时将该变量作为堆石料细微观演化的内变量建立了线性形式的堆石料破坏准则，构建过程既简化了表达式，又保留了现有指数形式破坏准则的优点，能够描述复杂应力条件下堆石料的强度特性。通过状态变量的变化，提出的准则能较好地描述不同各向异性条件下应力状态、路径、罗德角、主应力轴旋转等变化对堆石料强度的影响。引入正交各向异性组构，推导了随罗德角、主应力旋转角变化的各向异性状态变量表达式，给出了不同参数变化下的堆石料三维强度破坏面。用大型三轴排水试验结果确定材料破坏准则的参数，基于分形维数理论研究了不同级配的堆石料在不同围压下的强度和变形特性关系。验证表明：提出的各向异性破坏准则可以较好地描述堆石料分形维数、孔隙比和围压对其三维强度特性的影响；随分形维数及强度参数变化，该准则能较好地反映堆石料强度在细观特性下的变化关系。     

基于等效围压理论的加筋土挡墙土压力计算

基于等效围压理论,分别建立是否考虑中主应力影响的加筋挡土墙三维等效围压和二维等效围压土压力计算方法,结合Plaxis数值模拟,研究了加筋挡墙墙背土压力的大小及分布规律。通过理论计算和数值模拟对比试验测量结果,分析表明:三维等效围压和二维等效围压计算土压力分布均呈近线性,且前者小于后者,两者均小于变系数法;数值模拟土压力沿墙高分布规律与试验测量值接近,总土压力偏小,应力峰值接近且位于墙高1/6~1/3处;由误差分析可知,中主应力、筋带拉力发挥值及筋-土界面摩阻力是导致理论计算、数值模拟与试验偏差的主要原因。     

同步器齿毂结构改进及静强度分析

通过有限元方法对齿毂和滑套进行强度分析,结合静扭试验结果对其进行改进,同时选择变速器总成静扭试验屈服扭矩最小的那组试验数据做试验仿真,得到同步器齿毂破坏的最大主应力做为判断依据,结果表明结构改进后的齿毂满足静扭试验强度要求。     

河谷边坡变形破坏的FLAC3D数值模拟

结合贵州香树坪滑坡所处地质环境，利用FLAC3D数值分析软件，模拟软硬互层斜坡在河谷边坡形成过程中的应力变化及变形破坏特征。分析得出:初始应力场中，σv垂直应力均为压应力，近水平平行分层分布，由坡顶向深部基本呈线性递增，增加梯度大致与岩体平均重度等同；最大主应力方向近垂直方向，随深度线性递增。随河谷下切，河谷边坡岩体在卸荷作用下引起内部应力重分布，局部应力集中，最大主应力迹线发生偏转，越接近临空面越与之平行，最小主应力则与之正交；坡体由于开挖卸荷，坡表回弹变形明显，根据监测点位移值，坡顶到坡脚变形呈由小变     

旁压试验在天津地区确定地基土承载力的修正研究

地基土中旁压试验机理近似于载荷试验，反映出了土体弹塑性体的受力变化特性，通过旁压试验临塑压力pf、极限压力pL两种方式可快速方便地确定承载力特征值。确定承载力特征值过程中选用合理的修正系数λ与安全系数K值，能够保证旁压试验结果应用的准确性及适用性。现通过与土工试验、静力触探试验指标查表法确定的承载力数值对比分析，适当调整修正系数λ与安全系数K，得到了较为客观可靠的旁压试验承载力特征值。     

风化砂改良膨胀土无荷膨胀率及强度特性试验研究

在保持含水率和干密度不变的条件下,将风化砂以不同比例掺入膨胀土中,通过击实试验、无荷膨胀试验和三轴试验,研究风化砂改良膨胀土的效果。研究结果表明:最优含水率随掺砂量增加而减小,但最大干密度先增大后减小;随着风化砂掺量增多,膨胀率相应降低;当掺砂量达到40%时,膨胀率降低了6.64%,风化砂能明显抑制膨胀土的膨胀性;膨胀土的主应力峰值随掺砂量的增加先增大后减小,当掺砂量为16%时抗剪强度最大,而黏聚力随掺砂量的增加逐渐减小,内摩擦角先增大后减小,因此确定最佳掺砂量为16%。     

大吨位徐变仪球铰非线性接触分析

因研究桥用高强度混凝土材料徐变性能的需要,自主研制了大吨位徐变仪。对于处于接触受力状态的徐变仪球铰区域,先用Hertz接触理论估算球铰区域尺寸范围,然后利用ANSYS通用有限元软件对该区域分别取2种垫板凹槽球径的模型进行接触分析,通过对比球铰区域的最大接触压力、mises应力、第3主应力来进一步确定垫板凹槽的合理球径。用该徐变仪对2座大桥成功进行了高强度混凝土徐变试验,并实际验证了试验荷载下徐变仪球铰区域的受力性能,以及有限元接触分析结果的正确性。     

中孟单桩竖向抗压承载力确定方法对比

针对中孟两国所用单桩竖向抗压承载能力值确定方法的差异性，将国内外竖向抗压试验设备、试验方法、数据处理方法及单桩竖向承载能力特征值确定方法进行对比，结果表明:静载试验方法与理论计算方法均存在较大差异。依托孟加拉达卡地区电网扩容和升级项目，将孟加拉国使用的循环荷载试验法所确定的单桩竖向抗压承载能力特征值、中标采用经验参数法与孟加拉国采用标贯法确定的单桩竖向抗压承载能力设计值结果进行对比分析，得出中孟两国所用理论计算方法确定的单桩竖向抗压承载能力设计值相近，而理论计算结果相较于孟加拉国项目采用循环荷载试验法确定的单桩竖向抗压承载能力特征值偏小，提出了中孟两国理论计算方法与试验法所得结果之间的转化关系。