高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性

为研究高填方大直径钢波纹管的力学特性,选取萍洪高速AK0+485处钢波纹管涵洞作为研究对象,通过现场测试以及数值模拟提取管体上部不同填土高度情况下管体的应变、土压力以及管体的横向和竖向变形.通过对数据进行处理分析得出测试数值与模拟数值变化趋势基本一致,管中环向应变以及管顶轴向应变分别大于其他部位的应变.管顶土压力较小,管体下45°位置的土压力较大,主要是由于大直径钢波纹管的柔性以及混凝土支撑的限制作用导致.而对于无混凝土支撑情况下的数值模拟显示,无混凝土支撑可减小应力集中现象以及大部分测点位置的土压力.     

公路用玻璃钢夹砂管道径厚比优化

为解决公路用玻璃钢夹砂管管壁厚度设计缺乏标准与依据的问题,通过对玻璃钢夹砂管道试样进行压缩性能试验、拉伸性能试验获得不同管壁厚度的基本力学参数;结合在役玻璃钢夹砂管道的现场静载试验,得到在车辆荷载作用下玻璃钢夹砂管的变形规律,采用ABAQUS软件建立玻璃钢夹砂管道在车辆荷载作用下的数值分析模型,以路面基层材料劈裂强度值及管道最大允许变形量为控制指标,研究不同管道内径、不同管道埋深8种工况下玻璃钢夹砂管道的径厚比的最优取值。研究结果表明:管道的最优径厚比与管道内径及管道覆土深度有关,当管道内径为1.0m,管道覆土深度分别为1、1.5、2m时,管道的最优管壁厚度范围分别为20~25、25~30、32~37mm,最优径厚比范围分别为40~50、33~40、27~31;当管道内径为1.5 m,管道覆土深度分别为1、1.5、2m时,管道的最优管壁厚度范围分别为28~33、32~37、35~40mm,最优径厚比范围分别为45~53、40~46、37~42;当管道内径为2.0m,管道覆土深度分别为1.5、2m时,管道的最优管壁厚度范围分别为35~40、40~45mm,最优径厚比范围分别为50~57、37~44。在保证道路整体结构以及管涵自身结构安全的前提下,可根据管道内径以及管道覆土深度选择最经济的管壁厚度,从而节省管道原材料成本,减小玻璃钢夹砂管涵洞工程的造价。     

吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

低填方钢波纹管涵洞受力变形特性及垂直土压力计算

分析了填筑施工动态过程中钢波纹管涵洞的受力变形特性及管涵周围土压力分布规律,基于马斯顿理论,构建了一种垂直土压力的计算公式,结合试验数据和有限元计算对其进行验证.结果表明:应变随填土高度呈波动增长态势,在管侧填土高度为3.6m时,内外部测点应变出现最大值;填土完成后,内部测点存在受拉或受压状态,而外部测点以受拉为主;水平向和竖向变形随管侧填土高度的增加而增加,呈竖向椭圆形;管涵顶部的垂直土压力最大,垂直土压力系数随倾角的增大而增加.     

浅谈玻璃钢夹砂管的结构和特性

本文开篇介绍玻璃钢夹砂管的基本定义和构成,然后通过和钢管对比,玻璃钢夹砂管具有耐腐蚀、比重小等优点,尤其玻璃钢夹砂管具有很好的强度和优良的水力特性,管道摩擦损失小,因此玻璃钢夹砂管在船舶管路系统中,能有效减轻船舶系统的总重量,降低建造成本,具有广泛的经济实用性。     

条带式加筋土挡墙力学性能模型试验及数值模拟

通过室内模型试验对条带式加筋土挡墙的作用机理进行探讨.测试挡墙面板的水平位移、侧向土压力以及筋带轴向应变在填土表面局部逐级加载情况下的变化情况,并利用有限元软件进行数值模拟.数值模拟与模型试验结果一致表明,土体中加入筋体材料能明显提高其稳定性;在各级荷载作用下挡墙面板的侧向土压力沿墙高向下逐渐增大,而侧向位移沿墙高向下则逐渐减小;筋带的轴向应变呈单峰状分布.模型试验中,局部逐级荷载作用下,挡墙面板的侧向土压力增量沿墙高向下逐渐增大;侧向位移增量明显上部大于下部;筋带沿其轴向应变的增量先增大后减小.     

考虑时间效应的高回填场地不同桩顶荷载基桩受力特性分析

由于基桩在高回填场地的应用不可或缺,考虑在其使用过程中高回填土的蠕变特性对基桩力学特性的影响,利用有限差分软件FLAC3D,并考虑时间效应,对填土厚度为10m,桩径为1m,嵌岩深度为3m的基桩进行桩顶荷载分别为0、0.5MPa、1Mpa、2Mpa、3Mpa和5Mpa的数值模拟分析,得到不同桩顶荷载作用下基桩的受力和变形特征。研究结果表明：桩周填土沉降随时间呈现先加速增加后逐渐趋于平衡的趋势,不同桩顶荷载作用下桩顶位移随时间的变化速率滞后于桩周填土的沉降变形速率;在桩周填土蠕变初期,桩身最大内力加速发展,而桩端阻力在此段时期的增长并没有出现加速增长;随着填土蠕变进入中后期,桩端阻力加速发展,桩侧摩阻力向桩端阻力转移;待桩周填土蠕变稳定后,桩身最大轴力与桩顶荷载呈现正相关,但是桩身轴力附加值随桩顶荷载的增加而减小;增加桩顶荷载桩,桩端阻力及其附加值也随之增大。该研究可为高填土场地桩基的设计施工提供参考。     

不同填土高度下钢波纹管变形与力学性状的数值分析

利用FLAC3D对填土高度1~10 m下的钢波纹管涵进行模拟,研究不同填土高度下钢波纹管的变形和力学性状.研究结果表明:钢波纹管顶部节点竖向位移最大值在路堤中心断面处,且当填土高度大于6 m时,竖向位移沿轴向逐渐减小趋势较为明显;填土高度小于6 m时,钢波纹管水平位移沿轴向变化较小;填土高度大于6 m时,水平位移变化较为复杂,出现两个拐点;同一填土高度下,钢波纹管路堤中心断面上半部分和下半部分60°~90°范围内弯曲应力较大,水平向弯曲应力最小,且上半部分与下半部分受力状态基本一致;路肩断面上半部分弯曲应力值基本不变,下半部分从0°~-90°范围内弯曲应力逐渐增大,且-60°~-90°范围内弯曲应力值较大,最大值出现在管底处;钢波纹管管顶轴向弯曲应力最小值出现在路肩断面处,最大值出现在路肩至管口范围内;当填土高度大于4 m时,水平节点轴向弯曲应力最大值出现在路肩至管口范围内;管底轴向弯曲应力最大值出现在路肩断面处.     

简支钢混组合梁桥在轮载作用下的试验与模拟

为研究组合梁桥受跨中车轮荷载作用下的力学特征,进行了大比例钢混组合梁桥的试验与数值模拟.通过三点加载试验,模拟跨中固定轮载作用下钢混组合梁的受力状态,考虑了车轮加载的实际接触变形及梁端支座的实际约束影响,并对试验进行了有限元数值模拟分析,对钢筋混凝土桥面板、钢梁、抗剪连接栓钉和支座分别进行建模与计算,获得跨中轮载作用下组合梁的荷载-位移曲线,并结合数值模拟方法分析了不同加载工况下应力应变变化以及混凝土板的裂缝发展情况.研究结果验证了本文数值模拟方法用于组合梁受力模拟的准确性,明确了跨中固定点加载情况下组合梁的破坏特征与受力状态,并准确分析了简支钢混组合梁在跨中车轮集中荷载下的受力特性.     

钢绞线锚具空间受力与锚固特性研究

为研究钢绞线锚具的空间受力特征及锚具应力与钢绞线轴向张力之间影响规律。采用ABAQUS有限元软件建立锚具-钢绞线仿真计算模型,考虑夹片与锚具之间的微滑移及不同摩擦系数影响,分析不同钢绞线张力作用下锚具空间应力分布特征及轴向、环向应变变化规律,并通过锚固张拉试验实测锚具的应变分布。结果表明:钢绞线受夹片横向挤压作用而在锚下位置表现出复杂三向受力状态,计算Mises应力远高于非锚固区域;夹片与锚具接触界面的摩擦系数对锚具应变有明显影响,摩擦系数为0.04时产生的环向和轴向应变均小于摩擦系数为0.01和0.02;锚具应力与钢绞线轴向张力符合单调映射关系,但并不完全吻合线性变化规律,实测锚具对称测点位置处的应力亦难以保证完全一致。     

级配碎石动三轴试验的数值模拟方法

为了高效、深入地研究级配碎石材料动态特性,开发了级配碎石动三轴试验的数值模拟方法.基于PFC2D构建了级配碎石动三轴试验的数值模型,通过数值模拟分析了试验条件和微力学参数对模拟结果的影响规律,提出了模拟方法的试验条件及其微力学参数标定方法.结果表明:当试件高度大于40 cm、直径大于20 cm时,试件尺寸对其轴向应变模拟值影响甚微,建议模拟试件尺寸为20 cm×40 cm;结合汽车荷载对路面作用规律,确定动载作用和作用间隔时间分别为0.2和1.8 s;失稳偏应力随围压增大而增大,轴向应变随法向刚度、切向刚度和摩擦系数的增大而减小;轴向应变与动载作用次数曲线的模拟结果与室内实测结果基本吻合,证明模拟方法是可靠的.     

煤矸石路基填料动变形特性试验研究及数值分析

通过动三轴试验,研究了煤矸石作为公路路基填料的动力特性,建立了不同含水率、动应力幅值影响下的煤矸石轴向累积应变计算公式,并应用FLAC3D对煤矸石路基进行了数值模拟分析.结果表明:煤矸石轴向累积应变对数值与含水率、动应力幅值成正比;在动荷载作用下,煤矸石路基的瞬时沉降速率较大,随着时间增长,沉降值很快趋于稳定.试验表明在交通动荷载作用下,煤矸石变形性能能够满足要求,说明采用煤矸石作为路基填料是可行的.     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

大口径玻璃钢夹砂顶管管材的抗压性能

针对大口径玻璃钢夹砂顶管在施工过程中的受力特点,通过室内试验测试大口径玻璃钢夹砂顶管管材的抗压强度和弹性模量,得到了管材在受压状态下的全过程破坏曲线,进而分析玻璃钢夹砂顶管管材的破坏模式,并对缠绕式和离心浇铸式两种不同加工工艺的材质进行了比较分析.结果表明,玻璃钢夹砂顶管管材属于脆性材料,且两种加工工艺的材质破坏模式不同,离心浇铸式管材的均匀性好于缠绕式管材.     

基于PFC~(2D)的地震作用下湖南某尾矿坝稳定性分析研究

地震作用下尾矿坝中颗粒应力、应变曲线分析是整个尾矿坝安全稳定性分析中的重要组成部分.通过对PFC2D软件在尾矿坝安全特性上的应用研究,运用颗粒流离散元方法,对某尾矿坝进行了数值模拟,为PFC的工程应用提供新实例.模拟结果表明:地震作用下尾矿坝的整体滑移部分多为下部首先产生较大位移之后上部开始滑动,从而由局部滑移造成坝体整体滑移;初期坝和细粒砂相对于基岩更易产生滑移,且滑移位移明显,细粒砂相对于粗粒砂较易产生位移;尾矿坝的剪切应变随着地震荷载的变化而变化且最大变化处位于坡脚处,位移云图出现分层破坏面表明该尾矿坝已经处于破坏状态.通过分析尾矿坝数值模型,从而对地震作用下的尾矿坝安全性能做出判断.     

钢波纹管的力学性能分析

提出采用截面参数分析法与有限元数值模拟相结合的方法对钢波纹管受力变形进行计算分析.将截面参数分析法所得计算结果与美国ASTM规范对比,验证了截面参数分析法的有效性.根据截面参数计算结果将钢波纹管道等效为实壁管道,并在此基础上对应不同工况建立有限元数值模型,进一步研究了钢波纹管道在填土施工过程中的变形与内力特性,总结了其力学性能与填土高度、管道规格的对应关系和钢波纹管道设计中的建议管道规格.最终根据钢波纹管道施工现场工况,对管周土体竖向土压力及管道环向应变进行计算,通过与现场实测数据对比,验证了该方法模拟钢波纹管管土相互作用的有效性.研究表明所提出的钢波纹管分析方法简便准确,并能很好地再现钢波纹管道的力学特性.     

基于沥青混合料三维数值试样的非均匀性分析

为了从三维细观尺度评价沥青混合料在荷载作用下的非均匀性，利用X-ray CT扫描沥青混合料试样，获取试样内部的精确三维细观结构，根据三维重构原理开发程序并建立了与混合料试样内部空间实际分布形态一致的三维数值试样，分别赋予集料、砂胶和空隙不同的材料属性，进行低温、快速加载条件下的间接拉伸虚拟仿真．结果表明：与基于三维均质体试样的数值模拟相比，三维数值试样内部的应力和应变分布都完全呈现不均匀状态，与实际试验状态更一致；有空隙时的平均应力集中因子（2．78）明显大于无空隙时的平均应力集中因子（1．42），表明空隙的存在明显增加了试样受荷载作用下的应力集中，该方法克服了传统数值模拟无法考虑各因素空间分布影响的局限性．     

压-拉循环荷载作用下红砂岩蠕变特性

利用自制岩石杠杆式拉压蠕变试验仪,对红砂岩进行2种恒定循环荷载蠕变试验以及等增量循环蠕变实验,分析各应力水平下的蠕变特征,研究岩石蠕变与循环次数之间的规律,探讨蠕变参数与循环次数之间的关系。研究结果表明:在各级恒定荷载作用下,试样变形均包含明显的瞬时应变和衰减蠕变及稳态蠕变,在1.19 MPa拉伸荷载作用下岩样出现加速蠕变。在50%σc-50%σt循环荷载作用下,岩样最大轴向应变逐渐增大,最大横向应变均逐渐减小,试样整体"缩短"而无明显扩容;85%σc-85%σt强度荷载使得岩样最大轴向与横向应变随着循环次数增加而增大,不仅表现为轴向"缩短",而且出现体积扩容;在2种恒定压-拉荷载作用下,试样均产生一定的残余永久变形,较大荷载使得试样轴向与横向残余永久应变均随循环次数增加而增加,而较小荷载作用下试样横向应变随循环次数增加而减小;试样蠕变随着增量循环荷载等级增加而增加,且产生一定的永久残余应变;施加32.59 MPa压应力后试样出现最大体积压缩应变,后体积逐步开始扩容。Burgers蠕变模型可以较好地反映红砂岩在恒定循环荷载作用下的蠕变特性,试样在经历3~4次循环后材料属性随循环次数及时间进一步劣化,最终在第5次循环时发生拉伸破坏。     

考虑时间效应的不同厚度高回填场地桩基受力特性分析

为明确高回填场地回填土蠕变对桩基受力和变形的影响,基于有限差分软件FLAC3D中内置的Burgers模型,选用桩顶荷载为1MPa,桩径为2m,嵌岩深度为6m（3倍桩径）,回填土高度分别为10m、15m、20m和25m的桩基,通过数值模拟的方法研究了考虑时间效应下不同厚度高回填场地桩基受力性能。结果表明：不同填土高度其对应的蠕变稳定时间也不尽相同;随着桩周填土蠕变时间的增加,各工况桩周回填土沉降随之增大最终趋于稳定;桩周回填土蠕变稳定后,增加回填土厚度,桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均随之增大,各工况桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均线性相关;可见高回填场地桩基设计施工中回填土蠕变以及填土厚度的变化对于该场地桩基的影响不可忽视。     

基于荷载试验的钢桁梁桥静动力性能研究

钢桁梁桥因整体性能好、施工周期短、工厂预制化程度高等优点,在桥梁建设中得到广泛应用。为了探究此类型桥梁结构在运营期间的静动力性能,文章以跨径为67 m的某高速公路钢桁梁桥为研究对象,采用有限元模拟与现场荷载试验相结合的方法,对该结构在设计荷载下的静力性能及动力特性进行研究。结果表明,该结构在试验荷载作用下,结构关键截面的应变及挠度校验系数分别介于0.50～0.90与0.45～0.83,且各工况下的相对残余应变及相对残余变形均低于0.1。静载试验结果表明：在运营荷载下,该钢桁梁桥处于弹性工作状态,安全储备较大;此外,实测的结构一阶竖向频率为2.764 Hz,大于模态分析结果的2.149 Hz,且通过跑车试验得到的桥梁实测冲击系数均低于理论计算值0.149,表明该钢桁梁桥具有良好的动力特性,满足运营期要求。