带约束拉杆十形钢管混凝土短柱承载力统一解

基于统一强度理论,以带约束拉杆十形钢管混凝土短柱为研究对象,将十形截面划分为1个无拉杆和4个有拉杆的矩形区域,考虑中间主应力、材料SD效应及钢管宽厚比的影响,同时考虑混凝土所受的侧向约束应力,分析其受力机理及约束模型,建立了该柱的轴压承载力计算公式,并在此基础上考虑长细比和偏心率的影响,得到了偏心受压承载力计算公式。所得理论结果与试验结果吻合良好,验证了公式的正确性。同时研究了各类参数对承载力的影响规律,结果表明:承载力随拉杆间距和钢管宽厚比的增大而减小;拉杆横向间距越大,纵向间距对承载力影响越小;拉杆直径对承载力的影响不明显;偏压承载力随偏心率的增大明显降低。     

矿渣微粉细度对胶结充填体强度的影响

酒钢矿渣属于酸性低活性矿渣,为了激发其潜在活性,解决其强度低的问题,采用机械活化的方式,将熙金公司生产的原状渣粉粉磨1.0 h和1.5 h,以获得不同细度的渣粉,对其进行粒度和微观分析,并在此基础上探究渣粉细度对胶结充填体强度的影响。试验表明:随着粉磨时间增加,矿渣微粉粒径迅速减小,粉磨1.5 h后的矿渣微粉平均粒径从24.31μm减小到12.26μm,降幅达到49.6%;微观分析表明,机械粉磨主要是对矿渣颗粒的粒径和表面形貌产生影响,不会改变其内部晶体结构及物相组成;胶结充填体的强度随着渣粉细度的增大而增大,粉磨1.0 h的中细渣粉3 d、7 d和28 d强度较之于原状渣粉分别提高了33.3%、30%和9.3%,粉磨1.5 h的超细渣粉3 d、7 d和28 d强度较之于原状渣粉分别提高了63%、53.6%和35.2%。     

粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石强度和收缩特性影响研究

为了系统评价活性粉末对水泥稳定碎石路用性能的影响,采用无侧限抗压试验、间接抗拉试验、干缩试验和温缩试验,研究了粉煤灰与粒化高炉矿渣单掺及复掺比例对水泥稳定碎石强度和收缩性能的影响规律。结果表明:粉煤灰、粒化高炉矿渣在单掺、复掺下均能通过填充效应及二次水化反应改善水泥稳定碎石力学特性和收缩特性,其中掺加粒化高炉矿渣的水泥稳定碎石强度增长较快,复掺粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石力学特性与收缩特性改善效果最佳。     

不同充填厚度节理面剪切破坏宏细观机理研究

为了研究不同充填厚度下节理面的剪切破坏行为和强度特性,综合前人对充填节理的试验与理论成果,考虑天然岩体复合结构的不规则粗糙表面形态,对实验室制备的类岩石材料充填节理试件进行室内剪切试验,并采用数值方法进行模拟验证。对比实验结果和模拟结果,从宏观和细观角度分析了充填节理的变形特性及破坏行为,研究了充填厚度对节理面剪切强度的影响关系。研究结果表明:在同一粗糙度下,不同厚度充填节理的破坏模式没有明显区别,主要表现为粘结面的破坏;在较小粗糙度下,充填节理的剪切峰值强度和残余强度均随着充填厚度的增加有一定程度的降低,但变化不大;在较小粗糙度和较小充填厚度下,试件沿与节理面起伏较大处成一定角度产生裂隙并逐渐贯通至试件底部,充填厚度增加,仍会产生裂隙,但不会贯通。     

浅埋深中厚煤层综采工作面支护强度研究

结合理论研究和工程借鉴方法,针对浅埋深中厚煤层综采工作面支护强度的确定,进行了了浅埋中厚煤层条件下综采工作面的液压支架选型,并通过现场矿压实测,得出了矿山压力的显现规律。研究表明:综采工作面最大和最小周期来压步距分别为13.89 m与9.84 m,平均约为11.5 m,在周期来压的过程中,工作面中部来压特征较为明显,影响距离3～4 m。工作面液压支架的平均初始支撑力可达到额定初始支撑力的80%,基本满足设计的要求。研究成果可为类似条件工作面安全高效开采提供了参考。     

面向混合不确定性的可靠性设计优化方法研究

针对可靠性设计优化过程中,模型受到不确定性参数的影响而使计算可靠度困难的问题,提出一种面向设计变量和参数同时存在不确定性情况下的可靠性指标计算方法.基于克里金响应面进行估值,计算数据分布特征,拟合数据分布的概率密度函数,形成混合不确定性的统一量化表达形式,根据可靠性理论的应力强度干涉模型,使用联合概率积分法计算得到设计点的可靠度.在此基础上构建基于克里金响应面的可靠性设计优化流程,实现设计变量和参数同时存在不确定性时的可靠性设计优化.通过典型算例进行分析,计算结果表明:与只含有设计变量不确定性的情况相比,该方法可有效应对参数不确定性造成的影响.     

复杂荷载作用下带裂纹薄板SIFs的快速解法

针对集成的总刚大小根据自由度数的增加出现剧增,导致计算机内存占用量过大、计算速度缓慢的问题,提出通用威廉姆斯(Williams)单元与矩阵压缩结合的SIFs(应力强度因子)快速解法,充分发挥Williams单元求解SIFs的直接性与矩阵压缩的高效性.在裂尖奇异区建立Williams单元得到所有SIFs的直接表达式,外围常规区按常规有限元法建模,对整体刚度矩阵采用压缩存储,并改进LU分解法以快速求解含压缩矩阵的刚度方程.算例分析表明:该方法能快速求解平面内与平面外荷载共同作用下带裂纹薄板所有裂尖SIFs,且具有较高的计算精度.     

正常固结黏土边坡可靠度随机有限元分析

基于概率和统计理论,对适用于正常固结黏土边坡的不排水强度随机场进行模拟,得到不排水强度均值从0开始随深度线性增长的非平稳随机场模型.基于生成的非平稳随机场模型,建立考虑参数空间变异特性的正常固结黏土边坡随机有限元分析方法,从而揭示不排水强度参数空间变异特性对正常固结黏土边坡可靠度及破坏机制的影响规律.通过对比分析发现:边坡的安全系数较小时,若采用正态分布假设不排水强度,则会低估边坡的失效概率,得到非保守的结果;此时,存在一个最危险相关距离,边坡的失效概率最大.当边坡不排水强度变异系数较大时,结合随机有限元分析得到破坏机制比确定性分析得到的最深滑动面更深.     

尺寸效应对混凝土受压力学性能影响试验研究

设置3种立方体尺寸与强度等级普通混凝土,应用液压伺服机对混凝土进行单轴受压,通过试验得到不同加载工况混凝土破坏形态和抗压强度特征值,并进行相应对比分析和机理探讨,从尺寸效应度和尺寸效应律两个方向对混凝土抗压强度尺寸效应进行定量分析,并提出尺寸效应律统一方程,得到以下结论:不同强度等级混凝土受尺寸效应影响破坏形态变化规律基本相同,尺寸较大试件破坏后的完整性相对较好,破坏裂缝表现得相对不明显;相同强度等级混凝土,立方体边长尺寸的提高使得混凝土单轴受压强度特征值随之降低;不同强度等级混凝土,混凝土受尺寸效应抗压强度降低幅值逐步提高,其降低百分率变化基本平稳。     

三轴压缩下红砂岩峰后蠕变力学特性试验

为研究岩石峰后蠕变力学特性,利用MTS815电液伺服岩石力学试验系统,对红砂岩进行三轴压缩下峰后蠕变试验.分析了红砂岩峰后蠕变特征,估算了红砂岩峰后长期强度,采用改进的西原模型对峰后蠕变特性进行了描述,确定了模型参数.结果表明:红砂岩峰后蠕变破坏应力下并不直接进入加速蠕变阶段,而是由等速蠕变阶段逐渐向加速蠕变阶段转化.红砂岩峰后蠕变变形主要集中于加速蠕变阶段,加速蠕变阶段短时间内蠕变的剧烈变形是岩石失稳破坏的重要原因.随着荷载的加大,岩样的破坏形态由单一的剪切破坏与裂纹扩展等破坏形式逐渐向多剪切破坏演化,破坏块体增多,岩样更加破碎.本次试验红砂岩峰后长期强度仅为其峰值强度的42.56%,长期强度折减量较大.红砂岩峰后蠕变特性可用改进的西原模型进行描述,各级应力水平下模型曲线与试验曲线拟合较好.研究结果为深部工程围岩峰后流变力学特性研究提供了一定的参考意义.