场地土动剪模量的试验对比研究

由于土动力参数的不同,土动力计算分析的结果将有一定差异,为更合理的取得地基一基础一上部结构相互作用体系动力特性研究的野外大比例模型试验的场地土的动力特性,在100kPa,200kPa,300kPa3种固结压力下,分别进行了原状土样的循环单剪试验、扰动土样的动三轴试验,得到了2种试验在3种固结压力下的最大动剪模量Gdmax和G／Gdmax-γ,曲线,并进行了对比分析．结果表明,循环单剪试验得到的原状土的Gd一比相同固结压力下的扰动土的动三轴试验值稍低;100kPa和200kPa固结压力下原状土的循环单剪试验得到的动剪模量比G／Gdmax大于相应的扰动土的动三轴试验值,而300kPa固结压力下原状土的循环单剪试验得到的G／Gdmax却小于相应的扰动土的动三轴试验值。     

土-结构动力相互作用对橡胶支座隔震结构的影响

采用子结构法,建立了频域内土-结构动力相互作用下的橡胶支座隔震结构的分析模型及相应的运动方程,通过数值仿真2个具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应,并选用多种地基土,较为系统地分析计算了不同地基土参数组合下结构的隔震效果和地震响应.结果表明,设置橡胶支座隔震层可以削弱土-结构动力相互作用对结构动力特性的影响,减小结构相对于场地运动的楼层位移和基底位移.同时,土-结构动力相互作用使橡胶支座隔震效果有所降低,且影响程度与上部结构刚度成正比,与地基土刚度成反比.     

高层框架剪力墙结构与桩-土共同作用的时程响应分析

考虑框架剪力墙结构与筏板-桩-土之间共同作用的影响,用ANSYS对一20层框架剪力墙结构以及筏板-桩-土建立整体空间模型;着重分析了桩-地基土对上部结构动力特性的影响情况,包括结构振型、周期、位移、内力等动力特性及地震反应行为;并与刚性地基基础假定情况下的结构计算结果进行了分析比较,得出一些有用结论,供工程设计时参考。     

复杂工况下土-结构体系的混合约束模态法

基于动态子结构法的原理,提出了线性-非线性混合约束模态综合法,对复杂工况下的二维地基土-箱型基础-上部剪力墙结构相互作用的非线性动力问题进行分析研究。复杂工况包含了一致黏弹性边界问题和基础与周边土体的高度非线性接触问题。依据土-结构相互作用体系存在局部非线性的特性,将体系划分为若干个线性和非线性子结构。在动力时程分析中对所有非线性子结构利用自编二次开发程序逐步提取等效特性矩阵,再与经势能判据截断准则减缩过的其他线性子结构组合后进行模态综合处理,推导出含有接触关系的子结构方程与含有一致黏弹性边界的子结构方程,最后形成复杂工况下含有各个子结构的模态综合方程。分析结果表明,混合约束模态综合法与ANSYS直接计算法求得的位移、速度、加速度、水平剪力、弯矩、层间位移角动态响应时程曲线吻合良好,证明线性-非线性混合约束模态综合法是求解复杂工况下的土-结构动力相互作用问题的有效可行方法。     

西南某机场高填方体地基饱水混合土抗剪强度特性研究

以西南某机场高填方体地基饱水混合土为例,从饱水方法、荷载等级设置到正应力等级固结稳定时间与量级,系统地把握了饱水混合土大剪试验的几个关键技术.就屈服值区分了两种取值方法,并确定出两类屈服点和两类屈服曲线.且抗剪强度参数主要考虑峰值强度和屈服强度的c、φ指标.根据工程经验,饱水混合土的强度指标(长期强度)的c按平均屈服值的0.25、φ按峰值的0.60折取,同时将折取后的c、φ作为高填方体地基稳定性评价的建议值.由此,形成了一套较为完整的饱水混合土大剪试验的抗剪强度参数取值方法,为类似的大剪试验提供了整体强度参数取值操作构想.图2,表4,参11.     

基于土体非线性性质的土-堆石坝动力相互作用(SRDI)体系的动力特性

运用Davidenkov地基模型,选取合理的模型参数实现对土体非线性性质的有限元模拟,并考虑土体边界条件、土体与坝体间接触界面状态非线性、地基土辐射阻尼以及坝体与土体耦合阻尼比等因素,对土-堆石坝动力相互作用(SRDI)体系动力特性进行ANSYS有限元模拟与分析。研究结果表明:软土地基对地震作用的放大效应会导致土体加速度和位移幅值随深度减小而变大,土与坝体的材料阻尼以及土与坝体接触界面间的阻尼效应减小坝体的动力反应,改善土-堆石坝体系的整体抗震性能,可为堆石坝工程的设计与实践提供参考。     

饱和地基轴对称竖向振动有限元-无限元耦合解

根据饱和土弹性波动方程和波的传播特性,建立了饱和地基轴对称竖向振动问题的一种有限元-无限元耦合解法并编制了计算程序;对可蜕化为单相弹性地基的气饱和土(干土)与渗透性很差的水饱和土地基,应用该方法计算了Lamb问题的地表竖向位移,其结果与既有单相弹性地基的理论解吻合良好．所提出方法可为求解层状饱和地基轴对称动力问题、研究饱和土中单桩复合地基动测技术等提供一种较为简便而可靠的分析手段．     

设备-高层结构-地基土体系交互计算方法

提出了模拟设备-高层结构-地基土体系振动台实时子结构试验的数值交互计算方法,并且结合地基土在强震作用下并非全部进入非线性的特点,认为可尝试将具有局部非线性特点的地基土模型作为数值子结构、设备-高层结构体系作为试验子结构,从而在振动台实时子结构试验中考虑地基土非线性特性影响。采用分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导了设备-高层结构-局部非线性地基土体系的运动方程。选用一幢13层钢框架设备-高层结构-地基土体系模型作为分析实例,采用MATLAB与ANSYS分别建立设备-高层结构体系与局部非线性地基土计算模型,两者之间进行数值交互计算,发现土-结构相互作用与设备的频率变化对设备与结构的地震反应有重要的影响。     

不同地基模型对土与结构相互作用体系随机响应的影响

应用弹簧、阻尼体系模拟半无限地基的动力阻抗特性，建立上部结构-基础-地基耦连体系的运动方程，在此基础上考虑不同地基模型对结构响应的影响，进行了土与结构相互作用线性体系随机地震响应分析，并通过算例分析其影响程度。     

地基-非线性结构体系空间效应的主共振

为了揭示地基-非线性结构相互作用体系的动力行为，采用现代动力理论对体系的振动方程进行了定性分析。假定非对称结构的恢复力为双线性模型，地基土为集中参数模型，建立了地基-结构空间相互作用模型。采用多尺度法研究了地基-结构相互作用空间效应的主共振，得到主共振的定常解并讨论了其稳定性，通过算例得到了体系水平刚度与扭转刚度成某一关系时的振动特性与能量传递规律。     

大连饱和黏土动力特性研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能扭剪仪,使用改进的真空抽吸法制备重塑饱和黏土空心试样,采用单独试样振后固结再振(加卸载)的试验方法,探讨了大连饱和黏土的动力特性.试验结果表明:在微小应变下避免孔隙水压力明显升高,使用单独试样通过改变固结压力的方法获得的最大动剪切模量Gmax和阻尼比ξ与用多个试样常规方法获得的结果很接近,是比较可靠的;卸压时的G随固结压力的减小而降低,下降的梯度比加压时的小.试验中将非接触式与接触式角位移计联合使用,以提高微小剪应变的测量精度.试验得到的归一化后的G/Gmax-γ和ξ/ξmax-γ基本落入一个很窄的范围内,并且由G/Gmax-γ和ξ/ξmax-γ关系曲线可用公式估算出G和ξ.采用这种单独试样振后固结再振的方法可以节省取样数量和解决土性不均匀问题,并且在试验结果可靠的基础上能够提供很多便利.     

花岗岩残积土的动剪切模量和阻尼比试验研究

以广东台山花岗岩残积土为研究所对象,采用共振柱试验方法对不同应力状态下花岗岩残积土的动剪切模量G和阻尼比D进行测试,并进行模型适用性分析.结果表明,动剪切模量G与应变γ的关系整体呈典型双曲线形态分布,围压σ_0~'对G-γ曲线的影响随γ增大逐渐减小;围压对D-γ关系的测试结果影响不明显;双对数模型能够反映最大剪切模量G_(max)随围压的非线性递增趋势,工程中可以采取该模型对G_(max)参数进行预测;小应变下,土体G-σ_0~'关系曲线较为接近,当γ>10~(-5)时,各围压下G值衰减较快,工程参数选取时,应注意小应变范围内剪切模量随应力状态(深度)的变化差异.根据Martin-Davidenkov模型及选用的阻尼比经验公式对动力参数G/G_(max)和D进行拟合分析,并给出了小应变下动力参数的推荐值,可为同类工程提供技术参考.     

基于非对称滞回的不同细粒含量融化粉砂本构模型

利用GDS动态三轴试验系统研究不同细粒含量粉砂土经历多次冻融循环后的动应力、动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比变化规律.考虑动态过程中滞回曲线的非对称性,采用分段方程求解动力参数.结果表明,反复冻融循环对降低动应力、动剪切模量和动剪切模量比有很大影响,并使阻尼比增大.对此,建立了描述动剪切模量比、阻尼比与动应变变化关系的归一化经验模型,该模型适用不同的细粒含量和冻融次数条件,能给出良好的预测结果.进一步分析模型参数随试验条件的演化过程,确定细粒含量界限值为10％,且反复冻融后,细粒含量变化对参数a、c的影响减弱.模型参数和试验条件之间的回归关系可通过二元二次方程进行描述.建议在粉砂土动力响应分析中采用冻融循环5次后的土体参数.     

振动台试验用层状剪切变形土箱的研制

比较了桩－土－结构去和相互作用试验用到的各种盛土容器的优缺点，在此基础上，研制了用于试验的层状剪切变形土箱装置，并进行了土体自由场地的振动台试验，试验结果表明，所研制的装置非常成功的模拟了土的侧向变形边界条件。     

各类土的动剪切模量和阻尼比的研究

土的动剪切模量和阻尼比是土动力学特性的重要参数,也是土层和地基地震反应分析中必备的动力参数。根据国内外土的动剪切模量和阻尼比的发展和研究现状,对比分析了确定土的动剪切模量和阻尼比的现场测试和实验室测试2种测试方法的优缺点,并分别对无黏性土、黏性土、其他类土以及重塑土的动剪切模量和阻尼比的国内外研究成果进行了总结和评述,指出了现有研究工作中有待解决和完善的问题,提出了今后的发展方向和研究设想。     

一种胶凝原油剪切测试的新方法

对用旋转流变仪和管流试验装置研究胶凝原油剪切破坏特性的试验测试方法进行总结,发现油品的压缩性、收缩性,承受单向剪应力等因素会对测试结果产生影响。基于岩土等材质的剪切破坏试验方法的分析,借鉴测定土体强度的直剪法,使用数显测力计测试剪切应力,利用步进电机精确控制剪切速率,消除固有内阻的影响,通过空气浴来实现测试温度的控制,开发出胶凝原油直剪测试装置。试验结果表明,测试装置具有良好的可靠性和准确性,直接剪切试验能够较好地反映出胶凝原油的剪切屈服破坏过程。     

应力和应变控制下饱和砂土循环扭剪试验分析

针对某些动荷加载为应变控制的工程问题,如大型工业振动机械的工作平台基础,为研究其动力学性质,利用空心圆柱扭剪仪,分别采用应力和应变控制两种加荷方式,对处于复杂初始应力状态,即不同中主应力系数下的饱和福建标准砂进行小应变循环扭剪试验研究。结果表明,不同加荷方式对土的骨干曲线和剪切模量没有影响;同剪应变幅值时,应变控制下土的阻尼比较应力控制略大;两种控制方式下,试样振动过程中的轴向变形均随着中主应力系数的增大而减小。可见,加荷方式对土的动力特性影响甚微,针对动应变控制的工程问题,在设备有限时可采用应力控制试验模拟代替。     

松原液化砂共振柱试验研究

为了探讨松原液化砂的动力特性,对9种工况下的3种液化砂进行共振柱试验,研究了3种砂在不同密度及固结压力条件下动剪切模量、阻尼比和剪应变的变化关系,通过标准差和变异系数柱状图分析了动剪切模量比和阻尼比的离散程度。结果表明：松原地区3种液化砂的动剪切模量比与阻尼比数值变化差异不大,且经统计分析得到的阻尼比离散程度比动剪切模量比高,误差大。通过共振柱试验测得松原液化砂的动参数,为东北地区液化场地抗震性能的研究提供参考。     

基于剪切波速与含水率的抗剪强度测量方法*

抗剪强度是土的重要特性。根据剪切波速与抗剪强度关系提出了一种基于剪切波速与含水率的抗剪强度可实现野外长期现场测量的方法,并设计了实现该方法必要装置,对实验土样建立了剪切波速-含水率-抗剪强度模型,将模型与实测数据比较,证明该模型可以满足测量需求。     

花岗岩残积土动剪切模量室内和原位试验研究

本文用室内共振柱试验和现场表面波频谱分析法,研究花岗岩残积土动剪切模量的性质,比较分析了花岗岩残积土原状土与重塑土、原状土与原位测试动剪切模量之间的差异。提出了原状土、重塑土和原位测试动剪切模量之间的相关关系。