侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究

通过对温州瑞安软黏土侧向卸荷条件下的三轴不排水蠕变试验,研究侧向卸荷路径和结构性对软黏土时间-应变曲线、等时曲线等典型蠕变特性的影响;建立侧向卸荷条件下软黏土的蠕变稳定时间模型,分析应变率与土体蠕变破坏标准之间的关系,并验证其对不同地区不同应力路径结构性软土的适用性.研究结果表明:当土样卸荷量与初始固结应力的比值达到0.2～0.3时,土样达到蠕变破坏;变形发展可分为瞬时变形、衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变4个阶段.当不同围压下的土样进入加速蠕变时,其应变率对数与蠕变时间存在良好的线性关系,该加速蠕变临界线可作为卸荷蠕变破坏的判据;蠕变稳定时间受结构性的制约和影响,侧向卸荷条件下,土样发生蠕变破坏时的轴向应变随固结压力的增大而增大,长期强度指标黏聚力下降超过50%,内摩擦角则基本不变,导致浅层结构性软黏土长期强度衰减严重,蠕变破坏应变较小,施工和监测时需重点关注.     

钢管砼偏心受压构件的徐变分析

钢管砼结构徐变由于物理状况上封闭、干硬性、养生时不浇水,受力上卸载而低于普通砼的徐变,由于徐变导致的钢管和砼的应力[1]重分布十分明显而不可忽视,为了有效计算核心砼徐变导致的重分布应力,在推导轴心受压构件徐变公式的基础上,结合大小偏心受压构件的受力特点,偏安全地考虑最大纤维处的徐变,根据弹性理论及叠加原理推导了钢管砼构件徐变系数的一般计算公式,并测试了轴心受压和偏心受压结构的徐变应变和收缩应变,经比较,徐变计算比较吻合,验证了理论分析.     

钢管砼偏心受压构件的徐变分析

钢管砼结构徐变由于物理状况上封闭、干硬性、养生时不浇水,受力上卸载而低于普通砼的徐变,由于徐变导致的钢管和砼的应力[1]重分布十分明显而不可忽视,为了有效计算核心砼徐变导致的重分布应力,在推导轴心受压构件徐变公式的基础上,结合大小偏心受压构件的受力特点,偏安全地考虑最大纤维处的徐变,根据弹性理论及叠加原理推导了钢管砼构件徐变系数的一般计算公式,并测试了轴心受压和偏心受压结构的徐变应变和收缩应变,经比较,徐变计算比较吻合,验证了理论分析.     

一种高速公路加载卸载沉降预测模型

对存在深厚软土的地基,耦合软土流变项指数曲线模型可较好地预测地基沉降,可合理地反应出土颗粒骨架的蠕变过程及各时刻的蠕变量。基于加载卸载的应力应变关系,对耦合软土流变项指数曲线模型进行改进,并采用数学规划中的黄金分割法对模型中参数进行反演。结合工程实测数据与有限元仿真模拟,表明该模型对加载卸载沉降预测具有较高的适应性,对超载预压路基长期沉降预测有参考价值。     

典型人类工程活动诱发黄土滑坡灾害特征与致灾机理

为了揭示人类工程活动诱发的黄土滑坡成灾机理,基于典型工程活动触发黄土滑坡案例分析,采用野外调查、物理模型试验和应力路径试验等方法,分析了堆载触发黄土滑坡剪切带形成过程、卸载触发黄土滑坡演化模式和灌溉诱发黄土滑坡的成灾过程。研究结果表明:堆载和卸载触发的黄土滑坡,垂直节理易演化成裂缝带,剪应力作用下剪切蠕变带逐渐由坡脚向坡体内部扩展,直至发展成贯通的剪切带,坡体整体变形破坏,堆载触发黄土滑坡具有典型浅层、深层双滑带特征;灌溉诱发黄土滑坡主要发育在黄土塬边,长期农田灌溉导致地下水抬升,坡体内形成饱和带,重力荷载作用下发生蠕动剪切破坏,滑坡开始启动,大规模的快速覆盖加载导致坡体前部浅层黄土液化,最终触发黄土泥流远程滑坡。      

基于混凝土细观结构的徐变逐步分析

分析了已有的混凝土徐变计算方法,提出了一种新的徐变计算方法,该方法分离了以骨料为主的弹性和以砂浆基质为主的滞弹性;采用了Kelvin链来模拟黏弹性并表现了混凝土的老化作用和滞后效应的时间;引入滞后效应时间比例因子考虑时间对混凝土滞后效应的响应速度。实例分析结果表明:混凝土结构变化过程受其滞弹性影响较大而最终状态几乎不受影响,时间比例因子在结构卸载或反复荷载的作用下对混凝土材料的特性影响明显。     

三峡泄滩滑坡滑动带土的改进Mesri蠕变模型

为进行滑坡建模和稳定数值分析的需要，进行了三峡泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验．在此基础上，给出了排水条件下粘性土的Mesri蠕变模型，即剪应力-应变关系采用双曲线模型、应变-时间关系采用幂函数来描述土体的弹粘塑性；提出了改进Mesri蠕变模型，其应变-时间关系采用分段拟合方法．模型计算曲线与试验数据的比较表明，改进Mesri蠕变模型较Mesri蠕变模型对粘性土蠕变性能的拟合能力得到了显著改善．     

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。      

几种改性沥青零剪切黏度的测试分析

对基质沥青和4种改性沥青分别进行高温条件下的稳态流动试验和静态蠕变试验,应用流变模型拟合零剪切黏度（ZSV）,并对拟合结果进行深入分析。结果表明：稳态流动试验可反映沥青的稳态流动状态,由该试验拟合的ZSV与60℃动力黏度具有较高的相关性,能较好地评价基质沥青和部分改性沥青的高温性能,但无法准确描述高强改性沥青优秀的抗车辙性能;两种试验结果拟合的改性沥青ZSV相差很大,静态蠕变试验的拟合结果明显偏小,说明改性沥青尚未进入稳态流动状态,需要更长的蠕变时间才能获得准确的ZSV。     

客运专线32m箱梁徐变效应研究

针对已建成通车的武广、沪杭客运专线两种32m跨预应力混凝土箱梁,对比分析施工阶段梁体跨中上拱变形实测数据,探讨箱梁在施工阶段的徐变特性。在此基础上,应用MI-DAs／civil分析软件,采用ACI209R收缩徐变计算模式,根据设计图纸和施工控制要求,建立梁体有限元模型,对比两种箱梁的徐变变形,与实测结果互为验证,预测二恒铺装对梁体变形影响和铺装后期徐变变形。结果表明,沪杭客专32m梁徐变变形较武广客专32m梁小,变形控制措施更为完善。     

基于列车振动的高速铁路桥墩沉降控制阈值

为保障高速铁路桥墩沉降区域的列车运行安全平稳性,提出了一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的高速铁路桥墩沉降控制阈值研究方法;探讨了既有标准中的桥墩沉降限值,并确定了影响桥墩沉降控制阈值的关键因素;基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,考虑轨道随机不平顺、轮轨非线性接触关系等非线性因素,建立了考虑桥墩沉降和多影响因素的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型;在此基础上,研究了多因素条件下桥墩沉降对列车-轨道-桥梁系统的影响,并从保证列车安全平稳运营的角度提出了适用于中国高速铁路桥墩沉降的控制阈值。研究结果表明:研究高速铁路桥墩沉降控制阈值时不能忽略轨道随机不平顺、温度作用、混凝土收缩徐变等因素的影响;随着桥梁跨度的增大,混凝土收缩徐变和温度作用导致车体垂向加速度和轮重减载率增大,桥墩沉降则导致上述指标减小;考虑多因素后,车体垂向加速度和轮重减载率与不考虑这些影响因素相比明显增大;随着桥墩沉降的增大,列车通过不同不平顺样本时车体垂向加速度和轮重减载率均超标;为保证列车运行安全性与乘坐舒适性,高速铁路桥墩沉降控制阈值建议为10 mm;在本文得到的控制阈值基础上进一步考虑施工误差等其他因素即可得到准确的标准限值,研究结果可为桥墩沉降限值的最终确定提供研究方法和数据支撑。      

锯齿形结构面剪切流变及非线性本构模型分析

为了对岩体结构面的蠕变和松弛特性进行比较分析,用水泥砂浆浇筑成不同角度的结构面试样,在岩石双轴流变试验机上对同一应力起点的规则齿形结构面进行剪切应蠕变试验和松弛试验.首先分析了的蠕变与松弛特性,其次对参数非线性流变本构模型的建立和求解进行探讨,最后采用参数非线性流变方程对试验曲线进行拟合. 试验结果表明:结构面剪切蠕变曲线和松弛曲线都可以分为瞬时、衰减和稳定3个阶段;基于能量理论分析蠕变和松弛过程,显示蠕变是能量的注入与耗散过程,而松弛主要是能量的耗散过程;建立非线性流变模型时,应采用流变力学模型理论推导其本构方程;积分法与Laplace变换法求解蠕变方程或松弛方程时,相应的初始条件不相同;考虑黏性系数是与时间相关的非定常参数,提出了参数非线性Maxwell模型的蠕变方程和松弛方程,与试验曲线拟合结果比较理想;蠕变方程和松弛方程的拟合参数值不同,表明蠕变与松弛不等价且不能相互置换.      

石英云母片岩各向异性蠕变特性试验研究

为探明丹巴水电站地下厂房区石英云母片岩的各向异性流变力学特性,分别对片理方向不同的2组石英云母片岩试样进行了单轴压缩蠕变试验.根据石英云母片岩蠕变曲线的特征,通过串联一个非线性黏性元件,对损伤西原模型进行改进,并按照Lemaitre应变等效原理推导了模型的蠕变方程,获得了石英云母片岩的一维流变模型参数;分析了片理面和应力水平对瞬时蠕变、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变等特性的影响.结果表明:随应力水平提高,石英云母片岩的瞬时弹性模量基本不变,而滞后弹性模量、稳定黏性系数和蠕变破坏时间均减小;加载方向与片理面垂直时,石英云母片岩具有较强的黏塑性和较高强度;加载方向与片理面平行时,石英云母片岩具有较强的瞬时弹性、黏弹性、黏性和延性.      

沥青混合料蠕变损伤模型与损伤演化

为定量描述沥青混合料的蠕变特性,考虑沥青混合料在整个蠕变过程中同时存在蠕变硬化机制和蠕变损伤劣化机制,基于分数阶微积分理论,发展了一种相对简单的分数阶蠕变损伤模型,用分数阶Maxwell模型来描述蠕变硬化机制,用损伤应变来表示蠕变损伤劣化机制,并从统计学角度推导出沥青混合料的损伤演化方程;对AC-13沥青混合料进行了不同应力水平(0.179、0.358、0.448、0.537和0.716 MPa)下的单轴压缩蠕变试验,通过Levenberg-Marquardt优化算法进行了非线性拟合,确定了不同应力水平下分数阶蠕变损伤模型的参数与损伤演化曲线;为构建不同应力水平下统一的损伤演化模型,提出了一种统计量化沥青混合料损伤演化的方法,建立了蠕变损伤与损伤应变之间的演化关系。研究结果表明:在不同应力水平下,提出的分数阶蠕变损伤模型与试验结果的判定系数均不小于0.995,适用于描述包括衰减蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段的整个蠕变过程;在衰减蠕变阶段,不同应力水平下沥青混合料的损伤都小于1.0×10-3,相对于蠕变破坏时的损伤0.8可以忽略不计,而进入稳定蠕变阶段以后,损伤逐渐增大;当沥青混合料的蠕变应力超过一定值时会发生蠕变破坏,其流值时间取决于所施加的应力水平;用二参数Weibull分布函数拟合所得的蠕变损伤与损伤应变之间演化关系的判定系数为0.992,说明可以建立不同应力水平下的统一损伤演化模型,且其参数只与材料性能和温度有关,与施加应力大小无关。      

高速公路路基沉降的快速预测方法

高速公路沉降控制的关键是在填筑期末能够及时准确地预测预压路基的沉降,包括欠载、等载或超载预压路段在预压期以及（卸载后）路面施工期和通车后的沉降、速率过程。基于太沙基理论和线弹性假设,提出了一种不需要具备荷载稳定期观测资料。可以及时快速进行沉降预测的方法。研究了多级荷载作用下考虑卸载与回弹的沉降预测模型．探讨了荷载稳定期内速率衰减特性、卸载前后速率变化规律。结合工程实例,讨论了动态反演的实施方法．验证了快速预测方法的可行性、适用性和合理性。     

考虑材料高温蠕变的螺纹副轴向承载分布规律

为了研究高温蠕变对螺纹副承载的影响，分别在常温、250、300、350 ℃下对铝合金试样进行单轴拉伸蠕变试验，通过试验数据拟合得到不同温度下铝合金的时间硬化蠕变模型参数；基于ABAQUS建立螺纹副承载分布有限元模型，描述螺栓连接组合结构在高温环境下的工作情况，研究螺纹副材料在线弹性、塑性、蠕变情况下的承载分布. 结果表明:螺栓连接组合结构在高温环境下工作时，被连接件铝合金材料发生蠕变，导致螺纹副1号螺纹牙受轴向载荷大幅减少；考虑材料线弹性后，1号螺纹牙承载比例为22.88%～23.15%；考虑材料塑性后，1号螺纹牙承载比例为20.80%～20.95%；考虑材料蠕变后，1号螺纹牙承载比例为20.65%～21.02%；考虑材料塑性和蠕变后，1号螺纹牙承载比例有所降低，所有螺纹牙所受轴向载荷趋于平均.      

基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析

弯曲倾倒变形本质是岩层所发生的弯曲流变变形，为了阐明其时效特点与力学特性，首先对反倾层状斜坡进行受力分析，将岩层某点的受力简化为自重应力与水平侧应力；其次在该受力条件下，进行了悬臂梁弯曲流变试验，将岩层悬臂式弯曲流变模型概化为4个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段. 基于上述的试验和分析，推导出悬臂梁弯曲流变的本构方程；并选取岩梁发生倾倒变形时极限位置处应变为0，对本构方程进行求解得出倾倒变形发育的极限深度；以悬臂梁倾倒折断时应变加速度等于稳态蠕变的上限加速度为求解条件，得出岩梁的倾倒折断深度.      

基于改进PSO算法的岩石蠕变模型参数辨识

微粒群优化（PSO）算法是一类随机全局优化技术,具有收敛速度快、规则简单、易于实现的优点．针对岩石蠕变本构模型参数的辨识问题,本文利用FLAC软件自带的fish语言实现了改进PSO算法对本构模型参数的辨识．该方法从岩石本构模型参数的随机值出发,以蠕变过程中试件变形的实验值与计算值的误差大小作为适应度函数来评价参数的品质,利用改进PSO算法规则实现模型参数的进化,搜索出全局最优的模型参数值,从而实现了岩石蠕变本构模型参数的自适应辨识．利用该方法对页岩蠕变实验进行了仿真研究,实验结果表明：改进的PSO算法用于岩石蠕变模型的参数辨识是有效的．     

连续梁桥收缩徐变试验研究

在试验室内及工地环境中对某连续梁桥进行收缩徐变试验,得到了该桥的实测收缩徐变数据,拟合出其收缩徐变规律,将其与几种现行规范相比较,分析其吻合程度,验证规范的适用性。     

预应力混凝土桥梁徐变模型试验相似关系研究

讨论预应力混凝土桥梁徐变模型试验主要影响因素及处理原则,提出了模型梁设计时需满足的相似关系;基于CEB-FIP(MC90)徐变模型,建立了模型梁与原型梁跨中徐变长期上拱的相似关系.模型梁试验推算值与实桥测试值比较表明,推算值具有较好的精度.本文为预应力混凝土桥梁非足尺结构模型的徐变试验研究提供新思路,建立的公式在工程试验研究中具实用性.