熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。     

沥青混合料应变疲劳性能的试验研究

沥青混合料疲劳试验的荷载控制模式有应力控制模式和应变控制模式。而在应变控制的疲劳试验过程中, 沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。试验得出的弯拉应变与疲劳寿命之间的关系便于应用。运用MTS81 0材料试验系统, 进行了5种级配的沥青混合料的应变控制模式的疲劳试验, 得出了它们的应变疲劳方程, 并对疲劳方程进行了比较和分析。研究表明, 同一应变(或应变比) 下, 若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布, 而且应变、应变比与疲劳寿命分别在双、单对数坐标上表现为直线关系; 单对数坐标下以应变比表示的疲劳方程较双对数坐标下的以应变表示的疲劳方程稳定, 而双对数坐标下的疲劳方程更易区分出沥青混合料疲劳性能的优劣; 应变控制模式下的疲劳试验, 其它条件相同时, 沥青混合料的模量越小, 疲劳寿命越长。     

整体式桥台后土压力累积效应反分析

为了确定整体式桥台后土体在水平方向往复位移作用下的最终土压力,针对5组整体式桥台模型试验进行了有限差分数值模拟反分析;采用能够反映土体在小应变区间上高模量和高度非线性刚度特性的土体本构模型,考虑土体与桥台之间的界面特性,通过在桥台顶部施加水平位移,反分析模型试验中经过不同循环次数的台后土压力测量结果,获得了相应的土体小应变刚度参数,揭示每组试验中桥台后土体小应变刚度在往复加载过程中的演化规律;在此基础上,针对铰支座和扩展基础这2种不同的桥台底部约束条件,分别提出了估算整体式桥台后土体小应变刚度增大倍数的公式,进而提出了考虑桥台与土相互作用的整体式桥台后最终土压力的设计计算方法。研究结果表明：当桥台底部为铰支座时,往复加载前后土体小应变刚度增大倍数随桥台顶部相对位移的增大而增大,随桥台后砂土相对密度的增大而减少;当桥台底部为扩展基础时,土体小应变刚度增大倍数虽然也随桥台顶部相对位移的增大而增大,但增幅明显小于桥台底部为铰支座的工况,并且受桥台后砂土相对密度的影响不大;相比英国设计指南PD 6694-1,提出的公式能够考虑上述多个因素的影响,并能较好地预测出不同模型试验反分析得到的土体小应变刚度增大倍数,可为整体式桥台设计提供依据。     

基于光纤光栅传感技术的呼兰河大桥监测

以呼兰河大桥为例,介绍了光纤布拉格光栅传感技术对预应力箱梁在预应力张拉过程中混凝土结构内部变化情况进行检测的方法。光纤布拉格光栅能够监测混凝土内部应变状态,发挥出成活率高、寿命长等优势,为建立基于光纤传感器的结构健康监测系统奠定了基础。     

基于可控度指标的悬索结构传感器/作动器位置优化研究

提出一种大跨悬索结构振动主动控制中传感器/作动器位置优化方法。该方法从外部激励和作动力两个角度分析,以加权乘积形式将单位外激励响应、应变能和单位作动力响应三者结合,得到每一个候选单元总可控度指标,该指标最大值处即为传感器/作动器最佳配制位置。采用所提出理论对悬索结构振动主动控制传感器/作动器位置进行推导,并通过H∞闭环控制理论对所设计最佳位置和一般位置处进行控制仿真分析。结果表明:在单位外激励作用下,一般位置和最佳位置处进行主动控制所需时间分别为4.3s和1.8s,证明了本文位置优化理论的正确性。     

隧洞岩爆应变能释放机理研究

为进一步认识隧洞岩爆应变能释放机理,获得岩爆过程完整演化图像,定义弹脆性细观损伤模型和刚度退化迭代算法,并将其嵌入有限元程序模拟一个深埋隧洞岩爆发生过程。结果表明:岩爆发生过程为首先在洞壁母岩中形成"V"形剪切滑移带,并从中分划出楔形岩爆体;随后岩爆孕育进入临界状态;最终楔形体挤压破坏,导致卸荷释放应变能。岩爆孕育、演化发生包含丰富细观力学机制:岩爆区的分划机制——剪切滑移;滑移带中的细观力学机制——张拉破坏;岩爆的临界状态——楔形体的极限平衡;岩爆能量释放——楔形体裂隙带卸荷。楔形体位移监测表明:岩爆发生时,楔形体经历弹性外鼓、卸荷回弹及片状抛出3个阶段,片状爆裂发生在卸荷回弹阶段。     

汕头（石）石大桥钢桥面应变分布测试与分析

为了找出钢桥面铺装受力的最不利位置 ,对汕头石大桥钢桥面于铺装前后的关键受力部位进行了现场应变分布测试 ,并与有限元分析结果进行了比较。     

节段施工桥梁的徐变变形及内力重分布研究

以佛开刀江大桥和太平大桥为工程背景，提出了配筋构件徐变导致的变形及内力重分布计算的极限平衡法思想，并结合杆系结构徐变作用的初应变法及有限元理论，分析这类结构从开始建造到合拢以后几年内徐变变形和内力变化规律。     

Further study on the wheel–rail impact response induced by a single wheel flat: the coupling effect of strain rate and thermal stress

A comprehensive dynamic finite-element simulation method was proposed to study the wheel–rail impact response induced by a single wheel flat based on a 3-D rolling contact model, where the influences of the structural inertia, strain rate effect of wheel–rail materials and thermal stress due to the wheel–rail sliding friction were considered. Four different initial conditions (i.e. pure mechanical loading plus rate-independent, pure mechanical loading plus rate-dependent, thermo-mechanical loading plus rate-independent, and thermo-mechanical loading plus rate-dependent) were involved into explore the corresponding impact responses in term of the vertical impact force, von-Mises equivalent stress, equivalent plastic strain and shear stress. Influences of train speed, flat length and axle load on the flat-induced wheel–rail impact response were discussed, respectively. The results indicate that the maximum thermal stresses are occurred on the tread of the wheel and on the top surface of the middle rail; the strain rate hardening effect contributes to elevate the von-Mises equivalent stress and restrain the plastic deformation; and the initial thermal stress due to the sliding friction will aggravate the plastic deformation of wheel and rail. Besides, the wheel–rail impact responses (i.e. impact force, von-Mises equivalent stress, equivalent plastic strain, and XY shear stress) induced by a flat are sensitive to the train speed, flat length and axle load.