大骨料混凝土率型内时损伤本构模型

以内时理论和损伤理论为框架,分析了骨料粒径和应变率效应对混凝土损伤的影响.建立了大骨料混凝土的率型内时损伤本构模型,并采用该模型进行多轴动态应力-应变曲线分析.与大骨料混凝土多轴动态试验数据对比结果显示数值与试验结果符合较好,说明该模型可作为大骨料混凝土动态性能研究的依据.最后,应用所提出的本构模型和未考虑大骨料因素的内时损伤本构模型对某混凝土拱坝进行非线性地震反应分析,结果表明,应变率和骨料粒径对于结构的强度和刚度影响较大,在分析中应得到重视.     

基于圆孔扩张理论散体材料-混凝土桩承载力计算*

地基加固处理中应用广泛的碎石桩易于在桩顶发生鼓胀变形破坏,为解决此问题,提出一种新型优化复合地基形式,即散体材料-混凝土桩复合地基。采用圆孔扩张理论,基于Mohr-Coulomb屈服准则,用极坐标轴对称问题对散体材料-混凝土桩进行Vesic圆孔扩张压力求解,并由此推导出桩间土体内摩擦角φ=0和φ≠0时散体材料-混凝土桩的极限承载力计算公式。将计算方法应用于已有试验,并展开对比分析,结果表明该计算公式的计算结果与现场试验结果较为接近,验证了基于圆孔扩张理论对该新型桩进行极限承载力计算的准确性。     

随机再生骨料增强混凝土受压应力-应变关系

为研究再生混凝土材料的力学性质,应用ANSYS的APDL参数化编程和AUTOCAD几何功能,生成含随机分布再生骨料、粘结界面和水泥砂浆基体的三相复合材料的细观模型,从细观力学的角度建立再生混凝土材料的非线性损伤本构方程,模拟再生混凝土材料单轴受压时的细观破坏过程,分析界面强度和损伤参数对再生混凝土材料的抗压强度的影响,所得应力-应变关系体现了再生混凝土材料的应变软化现象,与现有的试验结果相比,具有较好的一致性.     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变线性软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式.将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好.最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响.分析结果表明,采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的方法来计算会带来较大的误差.     

粉质黏土中包裹式散体材料桩复合地基承载特性

为探究包裹式散体材料桩在粉质粘土地基中的应用和包裹式散体材料桩复合地基的承载特性。本文根据实际路基工程的特点，采用室内模型静载试验方法，研究了粉质粘土中包裹式散体材料桩复合地基的承载特性、应力传递规律和孔隙水压力变化规律，试验结果表明:包裹式散体材料桩复合地基的承载能力和变形特征主要受包裹的长度和包裹材料的强度的影响。随着包裹材料的强度的提高，包裹式散体材料桩复合地基的承载能力也随之增加；包裹式散体材料桩复合地基的超静孔隙水压力随散体材料桩的包裹材料的强度和包裹长度的增大而减小，不同加固形式下复合地基的超静孔隙水压力随着应力的增加而非线性增长，加载初期，增长较快，随着加载地进行，后期的增长变缓，并会趋于稳定；最后根据现行的建筑地基设计规范和已有包裹式散体材料桩复合地基的设计方法的研究资料，对粉质土包裹式散体材料桩复合地基的设计计算方法进行了总结归纳，并与试验结果进行了对比，计算结果与试验结果较为一致。     

再生骨料影响自密实混凝土力学性能试验研究

分别采用100%毛石、100%废弃的砖块、100%废弃的混凝土块、废弃的砖块和混凝土块的50%,毛石、废弃的砖块和废弃的混凝土块各1/3作为再生大骨料,制作了五组再生大骨料自密实堆积混凝土棱柱体。通过试验,系统地研究了不同种类及不同掺量的再生大骨料对再生骨料自密实堆积混凝土棱柱体抗压强度、应力应变全曲线、弹性模量和峰值应变的影响。试验结果表明,再生骨料自密实堆积混凝土的棱柱体强度、弹性模量随再生大骨料强度升高而变大,随再生大骨料种类增多而变小;再生大骨料种类越少,分布越均匀,峰值应变越小。     

再生卵石骨料混凝土力学性能及其应力-应变本构关系

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源,通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料,配制再生卵石骨料混凝土.以取代率为变化参数,设计99个试件.通过试验,获取其立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能指标及应力-应变全过程曲线.分析了再生卵石骨料混凝土损伤演化、变形和能量耗散等力学性能.采用分段式本构关系模型和损伤本构关系模型对再生混凝土的应力-应变本构关系进行研究,并提出相应的本构方程.结果表明,与天然混凝土相比,再生卵石骨料混凝土的抗压、抗折强度略为增大,而弹性模量、变形系数与耗能系数则有不同程度的降低;不同取代率下,再生混凝土应力-应变曲线与天然混凝土相似,但下降段变得陡峭;再生混凝土损伤发展较为迅速,尤其在ε=(3~5)×10-3之间;分段式本构方程和损伤本构方程的计算结果均与实测值吻合较好.     

碎石桩内部的拱效应分析

基于颗粒介质堆中应力传递的试验研究，模拟碎石材料桩的压缩变形过程，分析了在轴向静力荷载作用下，碎石桩内部材料中的应力分布、位移形式、颗料介质微观变化对宏观力学响应的影响、桩周土对桩体材料的作用及桩体材料拱效应的影响范围，进而研究抑制拱效应、提高桩体承载力的问题．研究结果表明，利用微结构可以解释散体介质的许多特性，解释散体材料桩破坏的内在机理．     

混合骨料级配对充填料浆离析的影响

针对金川矿山废石-棒磨砂混合骨料充填料浆存在的离析问题,通过优化混合骨料级配来控制料浆的离析率。首先,对充填骨料进行物化分析及级配分析,通过堆积密实度试验确定混合骨料配比,以WeyMouth粒子干涉理论为基础设计8种级配的混合骨料,并以此进行料浆离析试验;其次,基于Fuller公式建立混合骨料粒径连续分布模型,结合统计学基本原理建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。然后,根据离析试验结果,以屈服应力为条件,确定混合骨料平均粒径和粒径分散系数。最后,以金川矿山充填材料进行验证试验。研究结果表明:在废石与棒磨砂质量比为7:3,屈服应力为50～60 Pa条件下,满足混合骨料高浓度料浆管道自流输送的离析率为16.76%～21.55%,由此确定混合骨料的平均粒径为4.99～5.39 mm,粒径分散系数为1.42～1.45。当料浆质量分数为80%时,级配T1和T2的离析率分别为16.38%和17.04%,与界定值16.76%～21.55%相比较,相对误差分别为1.17%和2.28%,说明确定的混合骨料级配参数范围具有一定的可靠性。     

大粒径碎石桩在饱和超软土地基中的应用

对广东省西江下游航道整治工程中不排水抗剪强度7~15 kPa的淤泥土地基进行了碎石桩现场试验,得出了采用大粒径碎石桩加固不排水抗剪强度小于20 kPa软土地基的合理施工控制参数:碎石填料主要粒径为5~15 cm;充盈系数为1.4~1.6;密实电流大于50A;留振时间为5~15 s.现场桩径检测、动力触探试验和复合地基大型直剪试验结果表明,采用大粒径碎石桩加固超软土地基是可行的,大粒径碎石桩对增强地基土的抗剪强度和提高软土地基承载力十分有效.     

基于气井防砂砾石粒径构成特征的砾石堆积孔喉直径研究

本文根据气井防砂砾石的粒径构成特征及完井防砂砾石充填是多种粒径砾石混合而成的堆积碎散性特征,通过剖析高压充填条件下混合粒径砾石堆积的排列结构,建立砾石堆积孔喉直径结构理论模型,推导出计算砾石堆积孔喉直径尺寸的公式。同时,通过理论计算分析了砾石颗粒的粒径比对砾石堆积孔喉直径尺寸的定量影响规律,为水合物试采井防砂砾石粒径的选择提供了理论依据。     

考虑鼓胀变形的散体材料桩复合地基沉降计算

针对竖向荷载作用下靠近桩顶一定深度的范围内,桩体不仅会发生竖向压缩变形且会发生侧向鼓胀变形特性,基于荷载传递法,导出了竖向荷载作用下散体材料桩复合地基中的某根单桩的桩身压缩量计算公式,进而得到新的散体材料桩复合地基沉降计算公式.分析时,视散体材料桩为弹性均质体,根据广义胡克定律得到其应力应变关系;桩周土提供的侧向约束力为桩侧竖向力引起的侧向土压力,并考虑加筋垫层的侧向约束作用及其沿深度的传递对桩体侧向约束的有利影响.为验证本文方法的可行性,对某一工程实例进行分析,且与其它方法进行比较分析.结果表明:与常规计算方法相比,本文方法从荷载传递规律出发,可考虑鼓胀深度随桩顶竖向荷载的增加逐渐向深处发展的特点,更符合散体材料桩复合地基的实际受力变形状况.     

二灰稳定集料抗裂性能评价与应用

针对现行技术标准缺乏半刚性材料的抗裂级配以及收缩评价指标的现状，根据限制最小粒径k法确定二灰碎石集料级配，通过振动试验、均匀设计法逐级振动试验及灰色系统理论，分析并确定了二灰砂砾集料级配；应用室内研究成果，在河南、陕西、河北三省铺筑了6条相关的试验路，并进行了长期跟踪调查。工程实践表明，研究推荐的二灰碎石、二灰砂砾方案具有后期强度增长快、抗裂性能优良的特点，并经受住了超重载、大交通量试验路段验证。结果表明：对二灰砂砾、二灰碎石采用不同抗裂级配设计方法是可行的；推荐的二灰稳定材料抗裂性能评价指标——开裂系数能反映此类材料的抗裂性能。     

复合地基中桩与桩间土应力分配实验

在实验室条件下，用碎石或灰土圆柱芯增强体与黏性土组成的复合地基单位桩模型，通过复合试样的三轴实验模拟现场碎石桩和灰土桩的工作状态，探讨桩与土的相互作用问题。实验结果表明：复合体的竖向强度不是两种材料按一定几何比例简单叠加。复合试样在荷载及应变不大时，桩土应力比增加很快，随后荷载逐渐向桩周土集中，桩土应力比减少。这种规律与现场测试的桩土应力比是一致的。实验揭示了桩土应力比变化规律及其机理。     

温度与荷载共同作用下钢筋混凝土桩的细观损伤

为探究港口码头不同环境因素对码头桩身材料特性的劣化影响而降低桩身承载能力,通过PFC3D（颗粒流分析程序Particle Flow Code 3D)建立三维颗粒流离散元钢筋混凝土桩模型开展研究。对温度-应力模型进行建立,选取热学参数,构建了温度热管模型,通过分级加热,得到了钢筋混凝土桩的横向拉伸应变、纵向压缩应变以及微裂缝生长数量随温度变化曲线;调整模型混凝土粗骨料占比与强度等级,研究其对对钢筋混凝土桩受热损伤的影响;通过施加温度场的模型进行水平加荷载后,得到的应力应变曲线;基于模型微裂隙数量的损伤变量,并构建了损伤变量-轴向应变曲线,进一步分析了温度-荷载共同作用的损伤规律。结果表明：混凝土轴向压缩应变和横向拉伸应变会随温度的增加而逐渐升高,细观微裂隙数量会随温度的升高而增长;粗骨料占比升高会使受热初始损伤增加;温度的升高,材料的宏观力学性能出现了不同程度的降低。     

钢纤维混凝土桩承载特性模型试验

为研究钢纤维混凝土桩在竖向荷载作用下的承载力、桩身应变特点以及桩体的破坏现象,就不同直径的钢纤维混凝土桩和素混凝土桩进行了静载试验.沿桩体纵向布置应变片,监测其应变.试验完成后,开挖出桩体,对比分析钢纤维混凝土桩和素混凝土桩的破坏特点.结果表明:掺入钢纤维能有效增大桩体抵抗压缩变形的能力;钢纤维混凝土桩桩径由4.5cm增至7.0cm时,桩体抵抗压缩变形的能力增大,单桩极限承载力增大,但当桩径由7.0cm增至8.0cm时,桩体的压缩变形和极限承载力变化较小;2种桩体发生破坏时均为桩体两端出现裂缝甚至破损,钢纤维有效地提高了素混凝土桩的抗裂性能.根据试验结果,给出了设计钢纤维混凝土桩的几点建议.     

碎石土斜坡桩基水平承载特性模型试验

承受水平荷载的桩基,在水平和斜坡场地其水平承载力存在明显的差异。为了研究碎石土斜坡坡度对桩基水平承载力的影响,采用碎石土作为斜坡土体模型。通过室内水平静载模型试验,获得不同斜坡坡度下桩基水平承载力的变化规律;在此基础上提出基于水平场地计算斜坡桩基承载力的简便计算公式,可为碎石土斜坡桩基础设计计算提供参考。     

CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.