刚性桩复合地基荷载传递规律模型试验

针对刚性桩复合地基所受上覆荷载下难以定量计算桩土间荷载分配的问题,设计了缩尺模型箱试验,通过人工模拟桩端下卧层为砂土、桩身段加固区地基为黏性土的工况,进行桩、土承载特性和桩身荷载传递规律的研究。假设基底桩土相对位移下路堤内土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,理论推导了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用过程及荷载分配方法。结果表明:刚性桩复合地基可有效减少地基沉降,桩身最大轴力位于距离桩顶1~2倍桩径深度处,最大负、正侧摩阻力随着荷载的增加而增加,且最大正摩阻力位置向桩身下部转移;基于侧摩阻力与附加应力成比例关系条件,桩端下卧层砂土为Winkler地基并赋以刚度系数的定义,推导出的桩土应力比与荷载分担与实测值接近,验证了计算方法的合理性。研究结论可作为现场实际工程应用借鉴。     

粘弹性基桩中应力波的传播特征

将基桩视为一维粘弹性杆件,同时考虑桩侧土体对基桩产生摩阻力作用的情况下,研究了位移波和应力波在不同类型的基桩中的传播特性.同时,分析了桩身驰豫时间、桩侧土的等效粘滞阻尼系数、桩底土的单位刚度等因素对应力波的影响.指出桩侧土的等效粘滞阻尼系数仅影响应力波的振幅,对其频率和相位没有影响;桩底土的单位刚度仅影响应力波的相位,对其频率和振幅没有影响;而桩身驰豫时间不仅影响应力波的振幅,而且影响其频率,随着桩身驰豫时间的增大,其频率越低.     

多年冻土地区单桩横向承载力分析

以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立桩-冻土体相互作用的有限元模型,结合工程实例对多年冻土地区灌注桩基础在横向荷载作用下的位移和应力进行分析,并在此基础上分析桩径、冻土温度对其横向承载力的影响。     

三参数荷载传递函数计算大直径桩荷载-沉降曲线的研究

以桩身和桩端的三参数荷载传递函数为基础，考虑桩-土（岩）共同作用，从理论上推导了桩身荷载与沉降关系的数值模拟的迭代模型。通过编制程序，计算得到桩顶的P-S曲线。经过对工程实例的计算与实测对比分析，计算得到的P-S曲线与实测曲线吻合。说明文章提出的方法对计算大直径单桩的荷载与沉降曲线具有较好的适用性，利用桩身和桩端的三参数荷载传递函数模型和迭代算法分析大直径单桩的承载性状是可行的。     

单桩静载试验特性分析

通过工程实际,并结合桩身内应力测试,分析了单桩竖向抗压静载试验过程中承载力性能和荷载传递机理.     

桩筏基础与地基土共同作用的沉降观测与ANSYS模拟对比分析

从桩筏基础与地基土的共同作用入手,以沉降观测值为对比平台,通过对现有的研究成果中对桩筏基础受力影响比较大的因素:桩长径比、桩距径比、筏板与土的弹性模量比、桩土弹性模量比的分析计算对建筑最终沉降及桩间土荷载分担情况的影响,得出一些定性、定量且有益的结论.     

深基坑中双排桩支护结构的影响因素分析

利用ABAQUS有限元软件,采用平面应变有限单元法,研究深基坑中双排桩支护结构的位移和弯矩内力等变化。分析双排桩排距、桩距、连梁刚度和被动区土体加固对双排桩支护的影响,结果表明排拒、连梁刚度和加固被动区土体能显著改善双排桩支护效果,而桩距的影响不明显。     

施工荷载作用下桩基竖向受力试验分析与研究

根据某实际桥梁工程桩基础布置形式和桩周土层分布情况制定现场试验方案,进行现场试验,实测各施工阶段桩身、桩端受力变化情况。基于Ansys有限元软件平台,建立该单桩的三维仿真模型,将模型数据与试验数据对比,验证模型的正确性。分析各施工阶段桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端反力的分布规律。研究结果表明:在以亚粘土和砂土为主的地质条件下,钻孔灌注桩基础主要由桩侧摩阻力来承担桥梁各施工阶段竖向荷载,桩端反力所占比例很小;桥梁各施工阶段荷载作用下,试验桩桩身轴力、侧摩阻力沿桩身呈非线性分布,桩身轴力、侧摩阻力主要集中在中上部。     

日式剪力墙覆面板钉连接性能试验研究

剪力墙是日式梁柱式木结构最主要的抗侧力构件,其抗侧力取决于覆面板钉连接的性能。按照日式剪力墙构造制作剪力墙覆面板钉连接试件,分别进行单调和往复加载试验,分析钉连接的破坏模式、荷载-位移曲线及承载力,并对相关曲线进行拟合分析。研究表明,加载方式对钉连接测试结果有明显影响;落叶松胶合板和辐射松/杨木复合胶合板的覆面板钉连接性能均较好,二者承载力相近。     

分层装配式木框架梁柱结点单调加载试验

研究了一种可以分层吊装建造的木框架梁柱结点,可实现木框架结构建筑的分层装配。为测试这种新型木结构梁柱结点的受力性能,对结点进行了单调加载试验,对比结点在不同梁截面高度下的破坏特征、荷载-位移曲线和弯矩-转角曲线。试验结果表明:这种分层装配式木框架梁柱结点破坏特征基本符合刚性结点连接特性;在梁端受竖向荷载作用下的破坏形态主要表现为木梁沿木材顺纹方向开裂,上柱与下柱在连接处产生水平错动,连接木梁的螺栓弯曲变形,木梁端部与木柱连接处出现转动变形,且随着木梁截面高度的减小,转角增大;增大梁的截面高度,可提高结点的承载力及刚度。     

分数导数粘弹性土层中单桩扭转振动的研究

在忽略土体径向位移和竖向位移的情况下,利用分数导数粘弹性模型描述土体的应力和应变关系,建立了分数导数粘弹性土层的扭转振动控制方程,并借助于贝赛尔方程和桩端边界条件求解了分数导数粘弹性土层的扭转振动的解。考虑到桩土界面的连续条件和三角函数的正交性得到了分数导数粘弹性土层中单桩扭转振动的解,并分析了主要桩土参数对分数导数粘弹性土层中单桩扭转复刚度的影响。研究表明:分数导数的阶数对桩顶复刚度的影响很小,而土体的本构模型参数、桩土模量比和桩的长径比对桩顶复刚度的影响较大。     

碎石桩复合地基的作用机理

叙述碎石桩复合地基的加固机理与破坏形式,分析碎石复合地基的桩土共同作用机理,指出路堤荷载下碎石复合地基垫层的效用.     

螺栓排列对内填钢板胶合木梁柱和梁式节点力学性能的影响

为研究螺栓排列方式对内填钢板胶合木节点力学性能的影响,对螺栓齐列、错列的胶合木梁柱节点及梁式节点进行单调加载试验。探讨节点失效模式及破坏机理,获得该类节点的弯矩-转角及荷载-位移曲线,并对节点的刚度、延性、承载能力进行分析。试验结果表明,除加载初期,螺栓与螺孔之间因初始空隙发生接触的低刚度段外,节点受力过程大致可分为弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。螺栓错列可以提高梁柱节点及梁式节点的受弯、抗拉承载力和极限变形：其屈服弯矩和抗拉屈服荷载相较于螺栓齐列梁柱节点及梁式节点,分别提高了35%和7.1%。螺栓错列梁柱节点在塑性阶段变形较小,其延性系数约为螺栓齐列梁柱节点的71%;螺栓错列梁式节点的塑性变形较大,延性较好,抗拉延性系数为螺栓齐列梁式节点的2.79倍。     

日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接横纹承载性能

【目的】研究日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接在横纹荷载作用下的破坏机制和承载性能,为木结构梁、柱构件金属件连接时梁端销连接设计提供依据。【方法】在梁端部开槽钻孔后将单个钢销连接到内嵌钢填板,分别对日本柳杉锯材梁和胶合木梁进行横纹荷载作用下的弯曲剪切加载试验,按照日本通行数据分析方法确定销连接短期承载力标准值,并与5个不同国家标准规定的屈服荷载计算值进行比较。【结果】加载初期,荷载-位移曲线呈线性关系,构件处于线弹性阶段,随着位移增加曲线呈非线性,构件进入弹塑性阶段,当位移增加到一定数值,梁端出现初始脆性开裂,荷载瞬间急速减小,随后荷载又随位移增加再次上升,加载至极限状态时,梁构件产生劈裂破坏丧失承载力;最终的破坏形态为梁构件沿销孔水平剪切面开裂、销连接屈服模式Ⅲ型;通过足尺试验得到断面尺寸120 mm×240 mm锯材梁和胶合木梁的钢填板单个销连接短期承载力标准值取决于屈服荷载,分别为8.6和13.7 k N,初始开裂对应的荷载平均值分别为15.0和21.1 k N,屈服荷载平均值分别为14.50和15.00 k N,最大荷载平均值分别为27.0和30.8 k N。【结论】胶合木梁钢填板销连接的最大荷载和屈服荷载平均值均大于锯材梁,且变异系数明显小于锯材梁,含水率低而变异小,从而导致试验获得胶合木梁销连接的短期承载力标准值明显高于锯材梁,当销连接作为中小断面梁柱构件的主要连接方式时,宜选用强度等级确定、质量合格的胶合木作为木构件,比锯材具有更高的连接承载力。梁端销连接节点承载力与单个销连接承载力和销数量具有良好的相关性,可作为梁柱节点梁端销连接设计依据。销连接部位发生销屈服后木材开裂,初始开裂取决于木材抗剪强度、横纹抗拉强度和销所在的梁高部位以及销孔到梁端的距离,发生初始开裂后钢销仍能起到支撑作用,连接节点延性较好;锯材梁和胶合木梁短期承载力标准值与标准中规定的屈服荷载公式计算值吻合度较好。各国标准中关于脆性破坏计算公式均能较好预测销连接木材的脆性破坏,与试验值比较,日本标准对于劈裂破坏的计算值最为接近,欧洲和加拿大标准的计算结果更趋于保守,我国现行标准在销连接设计中尚未考虑木材的脆性破坏,今后应进一步研究完善销连接计算公式和参数,更好地保证木构件连接安全可靠度。     

长期荷载作用对钢-竹组合箱形柱力学性能的影响

为研究长期荷载作用对钢-竹组合箱形柱力学性能的影响规律,以长期荷载水平、截面尺寸、有无螺钉为参数设计制作了9根钢-竹组合箱形短柱试件,其中6根为长期试件,施加长期荷载后实施二次轴心受压破坏试验,其余3根作为对比用的短期试件,直接进行一次轴心受压破坏试验。对比分析长期试件和短期试件的破坏过程、破坏形态、破坏特征,探讨长期荷载作用后的钢-竹组合箱形短柱的荷载-应变关系、极限承载力、构件延性等力学性能的变化规律。结果表明:长期荷载水平对试件极限承载力和延性系数有一定的影响,但对屈服承载力的影响不明显;增大截面尺寸,试件屈服荷载提高,极限承载力和延性系数降低;螺钉可以提高试件延性系数而对承载力影响不明显;长期荷载作用后试件极限承载力和延性均有一定的衰减,但极限承载力仍高于1.5倍的屈服承载力、延性系数大于2.0,说明长期荷载作用后,钢-竹组合箱形柱仍具有良好的强度贮备和延性性能,能够作为长期受力构件用于实际工程结构。     

钢管混凝土板柱节点弯矩分析

利用有限元分析软件对钢管混凝土板柱铰接节点的应变、内力及变形进行了分析,结果表明:发生侧移时该节点附加弯矩很小,可认为此节点为铰接点,在对节点进行抗冲切设计时可不考虑节点附加弯矩的影响,只需进行重力荷载作用下的冲切设计。     

公路软基处理中单重管高压旋喷桩施工工艺

高压旋喷桩是在土层的预定位置上运用钻机将喷嘴的注浆管进行钻入,通过运用高压设备中的高压作用,对浆液实施喷射,从而对土体结构形成冲击破坏,构成松散的土粒状。其中一部分土粒随着浆液从地面流出,而另一部分则在喷射流的离心力、冲击力以及重力等作用下,与浆液进行混合搅拌。当浆液凝固之后,在土中构成一个强度较高的固结体,从而对地基进行加固,使得土体变形性质得到有效改善。     

长短桩复合地基的沉降分析

以桩土相互作用理论和现场实测数据为基础,采用实体建模对长短桩复合地基进行建模,通过接触单元模拟桩基与土体、褥垫层与土体之间的摩擦作用,借助MIDAS/GTS有限元软件对长短桩复合地基进行数值模拟,分析讨论长短桩的长细比、桩间距等对不同加固区沉降的影响。研究结果表明:长桩的长细比较短桩的长细比对加固区和下卧层的变形的影响要大,土体的竖向沉降量符合双曲线模型,而土体的竖向应力符合半抛物线模型。     

复合地基加固法中的CFG桩的设计与应用

从复合地基的基本概念、分类、加固机理出发,着重阐述复合地基加固法中的CFG桩的加固机理、适应范围、设计原则及计算方法、施工工艺选择和质量检验。提出在公路工程软土地基处治中可采用CFG桩,并得出CFG桩施工工艺简单、适应范围广,所用材料是在碎石桩的基础上加入少量的水泥和粉煤灰,受力特性与水泥搅拌桩类似。它可用于杂填土、饱和及非饱和粘性土、粉土、砂性土及湿陷性黄土地基中,以提高地基承载力和减少地基变形。只是当原地基承载力标准值fk≤50kPa时其适用性值得考虑。若以挤密或消除液化为目的时,采用CFG桩是不经济的。     

混合结构对正交胶合木剪力墙抗侧性能的影响

为评价层板材料对正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)剪力墙抗侧性能的影响,对普通结构(单一锯材材料)CLT剪力墙和混合结构(锯材与单板层积材混合材料)CLT剪力墙进行了单向和低周反复加载试验。结果表明:墙体在单向荷载作用下主要因一侧墙角锚栓和基底锚栓的严重变形而发生破坏,在低周反复加载作用下则为墙角锚栓连接件的变形及钉子的疲劳剪断破坏;CLT剪力墙耗能主要来自于连接件变形和自攻螺钉弯曲、拔出和剪断;混合结构CLT墙体在单向和低周反复加载中的破坏位移、抗剪强度分别比普通结构CLT墙体低3.03%,24.75%和7.33%,3.31%;抗侧刚度则高出8.70%,7.45%。混合结构对CLT剪力墙不同抗侧性能影响不同,应加强CLT剪力墙与基础的连接,充分发挥CLT墙体本身的抗侧性能。