抛石基床振动密实颗粒流数值模拟研究

振动密实法是提高抛石基床承载力的一种方法,它通过重锤振动使小颗粒物质挤入孔隙,增加介质密实度进而提高承载力。采用振动密实法必须选择合理的工艺参数,包括振动遍数、振动锤质量等,其选取缺少理论依据。基于工程实践中的随机抛石尺寸,通过随机填充法形成颗粒簇,利用颗粒流数值模拟软件PFC2D,探讨了振动密实抛石基床的动态作用过程及遍数、锤重对密实度的影响。结果表明基床获得最佳密实时重锤的质量为8 t,振动次数为6遍,此时振动效果最佳。研究成果可为抛石基床振动锤的选用和深化认识振动密实法的作用机制提供参考。     

基于颗粒离散元的岸壁式码头抛石基床承载力数值试验研究

通过重锤夯实法提高岸壁式码头抛石基床承载力,对于保证海岸工程安全与稳定具有非常重要作用.为此,基于颗粒离散元法,建立抛石基床颗粒离散元模型,开展了抛石基床重锤夯实过程数值试验研究,揭示了抛石基床夯实过程位移变化与承载力的相关关系.研究成果表明,抛石基床加载梁下部产生的接触力较密集;随着抛石接触力的增大,基床承载力随之增大,直至达到抛石极限承载力;在块石相互挤压作用下抛石基床边缘产生隆起,隆起值最高达20mm,密实度均增加5%~10%.研究成果可为类似工程抛石基床密实和承载力研究提供参考.     

抛石基床压载受力特性数值模拟研究

抛石基床是港口航道工程中常用的基础形式,由于离散性、随机性问题,其承载力难以在实验室内准确确定,主要依据工程经验。现根据少量抛石基床工程试验,按照现场实际抛石尺寸随机分布,考虑抛石形状、粒径以及级配等特性建立地质力学模型,通过变化控制参数进行了大量压载破坏实验模拟,分析了其受压破坏机理及对承载力的影响。结果表明:随着粒径的增大,相应抛石基床极限承载力呈减小趋势,相比而言10 cm粒径抛石基床承载力较20 cm抛石基床承载力增加8.7%,而相应的沉降量却较20 cm抛石基床减小10.5%;通过对不同抛石基床对应的密实度与承载力进行线性拟合,得到了密实度与基床承载力间呈对数的拟合公式。     

水下抛石基床动态形成过程数值模拟研究

水下抛石基床是重力式码头和直立式防波堤经常采用的基础形式,基床抛石的结构组成与密实程度对介质承载力具有决定性的作用。在水下抛石基床形成过程中,抛石受绕流阻力作用,影响基床堆积形态,从而对基床的受力特性有重要影响;而绕流阻力的大小与抛石的几何外形、重量等因素有关。根据流体动力学,建立了抛石在水中运动的计算模型,研究了相同质量不同形状及形状相似不同质量等工况下抛石在水中的运动规律。运用离散元方法建立抛石基床模型,将阻力模型施加于水下运动的抛石。分析了不同因素控制下抛石基床的堆积情况,为大量抛石在水中自由运动产生沉积分层现象提供理论依据。研究结果表明:水下抛石的运动过程受水流阻力的影响,基床的最终形态将产生分层,抛石下落高度越高,分层越明显,符合实际的工程。该结果可为抛石基床力学特性研究提供理论依据和设计参考。     

浅谈爆夯工艺在码头抛石基床施工中的应用

爆夯工艺是近年来在重力式码头抛石基床施工中广泛应用的一项新技术,本文针对基床爆夯施工为实例进行该项施工工艺的介绍。     

孤立墩抛石基庄极限承载力

采用半原型和模型试验分析了孤立墩抛石基床的破坏机理和极限承载力影响因素，给出了基庄极限承载力值。     

论港口护岸抛石基床整平施工技术

本文结合某港口工程外海护岸基床整平实例,介绍抛石基床整平工艺方法和有关质量控制方法.     

锚碇沉箱基础与升浆基床摩擦性能研究

针对国内首个采用沉箱基础的海上悬索桥,主要对水下预填骨料抛石升浆基床与混凝土之间的摩擦性能,以及碎石基床与混凝土结构的摩擦因数展开研究.首先通过室内和现场实验得到碎石基床与混凝土结构的摩擦因数,在此基础上采用数值分析方法得到水下预填骨料抛石升浆基床与混凝土结构之间的摩擦性能.结果表明,普通碎石基床与混凝土沉箱之间的摩擦因数在设计规范规定的0.5~0.6内,而预填骨料抛石升浆基床与混凝土沉箱之间的摩擦因数为0.7~0.8,如考虑混凝土之间的黏结力膜作用,摩擦因数可达0.9.     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．     

液压强夯法补强黄土路基压实质量控制方法

为提出一种黄土路基施工时不同深度处压实质量实时监测方法,依托黄延(黄陵—延安)高速公路扩能工程,首先引入液压加力系数,建立液压强夯法的夯击模型,进行液压强夯法补强黄土路基的室内足尺模型试验研究。考虑液压夯实机的夯锤落距和夯击次数对路基压实度的影响,通过在夯锤顶面中心处布置加速度传感器并在补强结束后分层开挖路基,获取夯锤单击峰值加速度和路基的分层沉降量,分析不同工况下夯锤峰值加速度与表层土体沉降量之间的关系,以土体分层沉降量达到表层土体沉降量5%处的路基深度为研究对象,通过线性内插法和回归分析法,分析不同工况下液压强夯法补强黄土路基的有效加固深度,确定路基分层压实度与夯锤峰值加速度的关系式。研究结果表明:夯锤峰值加速度与表层土体沉降量均随夯击次数和夯锤落距的增加而增加,在夯击次数达到6击和7击以上时,其增长趋势都显著放缓,从定性上说明夯锤峰值加速度可以实时反映路基的压实质量;液压夯实机有效加固深度受夯锤落距的影响较夯击次数大,当夯击次数达到12击时,对应夯锤落距为2.2、1.6、0.7 m的有效加固深度分别为1.49、1.18、1.10 m;考虑有效加固深度范围,定量说明不同工况下夯锤峰值加速度与路基分层压实度间存在二次函数关系,将路基分层压实度按填筑深度加权平均得到了路基的平均压实度。     

孤立墩抛石基床极限承载力

采用半原型和模型试验分析了孤立墩抛石基床的破坏机理和极限承载力影响因素，给出了基床极限承载力值．     

强夯参数对夯击效果影响的室内模型试验研究

为了研究强夯法的加固机理和强夯过程中土体的变形规律,专门设计了半模试验箱和用于测试动应力的微型土压力盒,采用半圆形夯锤,进行强夯法加固粉土地基室内模型试验.分析夯击次数、落距、能级和锤径等参数变化时,土体内部动应力和位移的变化规律,研究各种参数变化对强夯加固效果的影响.试验结果表明:在能级一定时,单击夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐减小,累积夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐增加;在不同能级作用下,随着落距的增大,影响深度总体是在不断地减小;夯坑深度和影响深度都随着能级的增加而逐渐增大,影响深度与夯坑深度比值介于3～4之间;影响深度随着锤径的增大而减小,影响宽度则随着锤径的减小而有所增大.     

金属粉末冲击成形的理论研究

本文应用动力学和流变学探讨了金属粉末冲击成形理论。采用了装有单板计算机的动态测试装置测定落锤冲击粉末体产生的应力、位移和时间。研究结果表明: (1)具有一定动能的落锤产生的最大冲击应力和时间取决于落锤重量、粉末在模具中充填量和粉末体变形程度。粉末体的压制密度取决于最大冲击应力和时间,而与冲击动能无对应关系。 (2)冲击成形的应力和应变关系可以用黄培云教授提出的非线性粘弹方程σ=Mε~m+ηε~K来描述。其中σ为应力,ε为应变,ε为应变速度,M、m、η和k均为常数。采用计算机计算了锡、铜、铁和钼粉的流变参数,计算结果表明,理论计算值和实验测定值吻合良好。     

高速公路粉煤灰沉淀池场区地基加固技术研究

针对粉煤灰的工程特性,粉煤灰沉淀池场区用于路堤的加固措施进行了研究。研究表明,粉煤灰可用作路堤填料,但天然粉煤灰沉淀池场区地基承载力不满足使用要求。鉴于粉煤灰回弹模量及加州承载比(CBR值)与一般路基填土较为接近;且粉煤灰具有孔隙比大,黏聚力低的工程特性,粉煤灰沉淀池场区宜采用强夯法进行压实处理以满足道路路基承载力要求。粉煤灰沉淀池场区经强夯加固处理后,最大压实度可达93%,满足路堤压实度要求,最大承载力为加固前承载力的2.2倍,满足路基承载力要求。     

高能级强夯黄土地基振动衰减规律模型试验研究

为研究高能级强夯黄土地基的振动传播衰减规律，基于室内模型试验，通过布设竖直向、水平向及对角向三条测线，分别研究了夯击次数、含水率、夯击能、落距和锤径等参数变化对高能级强夯黄土地基的振动影响，并结合甘肃庆阳黄土高能级强夯加固项目现场振动测试结果，对比验证了室内模型的可靠性。研究结果表明：对于黄土地区，当达到一定夯击次数时，继续增加夯击次数无法进一步提升强夯加固效果，可根据所测得的振动加速度最大值判断最小振动安全距离，在计算振动安全距离时只需采用地表上的振动加速度；地基土含水率的改变对振动加速度的影响较小，当含水率为最佳含水率时，振动加速度峰值较其它含水率地基略高，衰减幅度略大，加固范围略广；能级的改变对振动加速度的变化影响较大，能级越大，振动越强烈，影响范围越广；“轻锤高落”与“重锤低落”产生的振动衰减速率相近，但“重锤低落”加固深度更深，影响范围更广，实际工程应优选“重锤低落”；相较于小锤径夯锤，采用大锤径夯锤的加固深度稍浅，地表振动影响范围更广，实际工程应优选小锤径夯锤；模型试验与现场监测数据拟合的振动加速度衰减曲线可较好的衔接，证明了室内试验结果的可靠性。     

基于埋深效应与宽度效应的高填方涵洞地基承载力计算

为探明上埋式涵洞侧填土荷载对地基承载力的影响,基于普朗特尔-赖斯纳与太沙基极限承载力理论,研究了涵洞基础深度效应与宽度效应下涵洞基底粉质黏土、黏性土与砂土地基承载力变化规律与曲线特征。此外,基于涵洞地基的实际受力情况与涵洞地基承载力计算图示,修正了太沙基地基承载力计算方法,并将用修正方法计算得到的涵底地基承载力结果与数值模拟计算结果、太沙基方法计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)涵洞基础深度效应与宽度效应对高填方涵洞地基承载力的提高作用明显,随着基础埋深系数的增加,粉质黏土、黏性土与砂土的地基承载力值随之增加,粉质黏土与黏性土地基增加的幅度较小,砂土地基增加的幅度较为显著;(2)当基础宽度系数k≥5时,黏土与砂土地基承载力增长幅度减小,而粉质黏土地基承载力增长幅度较大;(3)填土高度为6 m时,改进方法计算得到的地基承载力值比有限元法大8.78%,比太沙基计算公式法大18.72%,改进方法比太沙基方法更接近涵洞地基极限承载力值。     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

基于OpenSees的方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗震性能分析

为研究方钢管混凝土柱-不等高钢梁节点的抗震性能,基于4个方钢管混凝土柱-不等高钢梁节点的低周往复加载试验,利用Open Sees开放平台,建立了梁柱节点数值模型。为考虑钢管混凝土-钢梁的实际受力性能,梁柱节点区域采用梁柱纤维单元、非线性弹簧以及剪切区组合建立。通过数值模拟分析了钢管强度等级、梁高比、试验轴压比、核心混凝土强度对不等高钢梁框架节点抗震性能的影响。结果表明:钢管强度等级的增大有利于提高节点的延性和极限承载力,且Q390性价比最高,极限承载力增幅最大为11. 5%;随着左右两侧梁高比的增大,节点承载力上升显著,当梁高比为0. 8时,承载力增幅最大为17. 75%;试验轴压比会导致节点承载力下降,且大于0. 5时,下降幅度十分明显,在设计中应当重视;混凝土强度等级的提升对节点承载力及刚度的影响较小。     

浅埋圆形基础竖向地基承载力极限分析上限解

圆形基础是一种应用广泛的基础形式,而目前基础承载力研究主要集中在条形基础上,对圆形基础研究较少.针对现有圆形基础承载力求解方法中存在的问题,构建了多块体离散破坏模式,同时考虑土体自重、黏聚力及边载因素,求得竖向极限承载力的上限解表达式,并编制了最优化计算程序.将计算结果与已有的滑移线解、上限解、Hansen解以及工程实测资料进行广泛比较,证明该处计算浅埋圆形基础承载力的方法是更加准确合理的.然后根据计算结果分析了圆形基础地基滑裂面特性,发现由于同时考虑了土体重度,计算得到的地基滑裂面范围小于经典的对数螺旋滑裂面,滑裂面范围随内摩擦角的增大而增大,随重度增加而减小,随基础埋深的增大而增大.