岩溶区桩端基岩极限承载力及破坏模式试验研究

基于室内模型试验对不同溶洞顶板厚度和位置偏移量下桩端基岩极限承载力及破坏模式进行了研究。试验结果表明:基岩承载力随着溶洞顶板厚度的增加呈线性增长,到5D(D为桩径)时达到完整基岩极限承载力;随着位置偏移量的增大,基岩极限承载力也随之增大;当位置偏移溶洞轴线1.0l(l为洞跨)时,基岩承载力达到完整基岩极限承载力;顶板厚度达到5D时,位置偏移对基岩承载力无影响。溶洞顶板厚度在1D~3D时,在中心荷载作用下破坏模式为冲切破坏,破坏体为一旋转体;随着荷载位置偏移量的增加,破坏模式转变为扇形冲切破坏;当位置偏移量为1.0l时,破坏模式由冲切破坏过渡到桩端基岩塑性区发展破坏;溶洞顶板厚度为4D时,在中心荷载下呈现撕裂和冲切复合的破坏模式;溶洞顶板厚度为5D时,沿溶洞轴线方向发生撕裂破坏并伴随桩端基岩塑性区发展。最后结合规范给出了完整顶板不同厚度时的安全系数。     

盆地红层嵌岩桩荷载传递性状试验研究

湘浏盆地内广泛分布着内陆湖相沉积的白垩系至第三系红层软岩，具有成岩差、易风化崩解等特性，其嵌岩桩的实际工作性状与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定不尽相同。为研究红层嵌岩桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状，对４根人工挖孔灌注桩进行了单桩静力载荷试验，分别采用滑动测微计和应变计来测试桩身轴力的变化。结果表明，红层嵌岩桩表现为端承摩擦桩特性，Q-s曲线呈缓变型；桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与覆盖层厚度、桩长、桩周土性质密切相关；由于红层具有较强的结构性，发挥极限侧阻所需位移仅为2~6mm，测试得到的极限侧阻力远高于规范值，表现出强化效应，使得红层嵌岩桩具有相当大的承载能力，但端阻力和侧阻力并非同步发挥。设计时应采用承载力和变形控制，参数取值应符合桩的荷载传递规律。     

压浆桩桩端承载力计算

根据实验结果建立了压浆桩桩端承载力计算的一种模式，通过极限分析，给出了桩端极限承载力的上限解，为确定桩端承载力提供了科学估算的依据，可供桩压浆设计时参考．     

超长桩竖向极限承载力预测与动力稳定性分析

应用突变理论建立了超长桩在竖向静荷载作用下的尖点突变模型,推导得到了超长桩的竖向极限承载力预测公式.在静荷载分析的基础上,引入动荷载,建立了超长桩在动静组合荷载作用下的双尖点突变模型,并对其动力稳定性进行了分析.动力分析表明:动静组合荷载作用下超长桩的振幅H、频率关系q与结构非线性系数a三者之间符合双尖点突变模型；超长...     

预应力约束下混凝土梁端的边角受压极限承载力分析1）

根据摩尔库伦破坏准则，提出梁端混凝土在预应力钢筋约束下的边角受压极限承载力的计算方法，并得出极限承载力理论值。通过与有限元软件ABAQUS计算出梁端混凝土在预应力钢筋约束下的边角受压极限承载力结果进行比较，发现摩尔库伦破坏准则所得的理论公式与数值分析结果相近，验证了本文推导的理论公式的正确性。该理论公式表明，预应力能较好地改善梁端混凝土的受力状态，提升梁端的极限承载力。     

合肥滨湖新区静压管桩单桩极限承载力与终压力关系的载荷试验研究

以合肥滨湖某安置房项目PHC管桩加固工程为依托,利用PHC静压管桩的载荷试验,对静压管桩的单桩极限承载力Qu、静压管桩施工中的终压力Pu进行了研究。得到以碎石层为持力层时,单桩极限承载力与终压力之间的关系,单桩竖向极限承载力小于终压力,且为终压力的60%~90%;通过对长径比(L/d)与压力比(Qu/Pu)进行回归分析,发现两者大致呈双曲线关系。建立了静压管桩单桩极限承载力与终压力之间关系的地区经验公式,便于在静压管桩施工中更加可靠地控制终压力。     

盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究

在大型有限差分软件FLAC3D平台上进行二次开发，利用内嵌FISH语言编程，对盾构隧道动态施工过程中上部基桩承载力的影响进行数值仿真模拟，模型考虑盾构前方土仓压力、盾尾同步注浆、注浆凝结和未凝结两种状态以及衬砌管片施加等施工参数。从桩侧摩阻力、桩端阻力等方面对盾构开挖过程中上部桩基承载力进行分析，以及土仓压力变化对承载力影响。研究结果表明：随着隧道开挖，桩侧摩阻力、桩端阻力发生复杂变化，桩底部出现负摩擦力，桩端轴力为拉力，对基桩竖向极限承载力有一定的影响；并且开挖面距桩轴线不同位置，土仓压力对基桩竖向极限承载力影响不同。     

外框密肋复合墙抗剪机理及承载力计算

在外框密肋复合墙低周反复荷载试验的基础上,对墙体的抗剪机理进行了分析;依据极限平衡理论引入砌体抗剪承载力影响系数和框格承载力影响系数,同时考虑RC框格与填充砌块之间的相互作用;提出了外框密肋复合墙抗剪承载力计算公式;本文公式计算结果与试验结果、有限元数值模拟结果进行了比较。研究表明:本文基于水平薄弱层破坏建立的外框密肋复合墙抗剪公式较传统基于斜截面破坏建立的抗剪公式具有更明确的物理意义;本文公式计算精度较高,与试验结果、有限元数值模拟结果相差不到10%。     

初始缺陷对任意边界板极限承载力的影响分析

板钢结构承载力分析最终可化简为对一任意边界的矩形板在面内荷载作用下的极限承载力分析.从含初始弯曲的大挠度方程出发,以板厚度的折减量为摄动参数,将残余应力考虑成等效荷载,根据实用板与理想板的比较,得出板的厚度折减量和板的极限承载力方程.通过与非线性有限元方法和已有试验数据的验证分析,表明折减厚度法适用范围广、安全、精度高,可作为非线性有限元方法的补充,大大简化了结构极限承载力分析的复杂性.     

用加权余量法分析固支圆板和环板在Mises屈服条件下的极限荷载

应用加权余量法求出了承受线性荷载的固支圆板和承受均布荷载的内边界支承环板在 Mises屈服条件下的极限荷载的近似值 ,并与最大弯矩极限条件结果进行了比较 ,说明本文计算结果较合理。     

含石量对土石混合体压桩承载力影响的离散元分析

土石混合体是介于土体和岩体之间的一种非均质、非连续和非线性的特殊工程地质材料,其在压桩贯入过程中的承载力受含石量的影响非常显著。本文分别采用球形颗粒和非规则镶嵌组合颗粒模拟土体颗粒和块石,对不同含石量下压桩贯入过程进行离散元数值分析。计算结果表明,桩柱阻力及其波动规律在不同含石量下有很大的差别。高含石量下的阻力要明显大于低含石量下的阻力,且其波动性也更加明显。通过对土石混合体内部力链结构的细观分析,揭示了压桩贯入过程中承载力随含石量变化的内在机理。以上研究有助于分析土石混合体材料的宏观力学行为,深入研究其在复杂工程条件下的力学特性。     

黄土地基中大直径超长群桩基础受力特性的模型实验研究

通过室内模型试验,对黄土地基中大直径超长群桩基础的承载-沉降关系、承台下土体附加应力的分布及发展、桩土承载情况以及不同位置桩的受力特性分别进行了研究。结果表明:黄土地基中大直径超长群桩基础荷载-沉降曲线呈缓变型且没有明显拐点,故群桩基础的极限承载力应综合沉降-时间对数s-lgt曲线和荷载-沉降Q-s曲线来确定。承台下土体附加应力分布为边缘大中心小。不同位置的桩承载性能不同,总体上是角桩(6#桩)最大,边桩(5#桩)次之,中心桩(1#桩)最小;同时各桩的桩侧摩阻力及桩身轴力沿桩长的变化也有所不同。     

填土荷载下复合地基加固区压缩量的简化算法

在假设的位移模式下考虑桩土相互作用，通过力学推导，得到了填土荷载下复合地基桩侧摩阻力、加固区桩间土压缩量和桩土应力比的解析解．考虑到桩侧摩阻力的发挥水平，给出了假设位移模式下的简化算法．     

侧移土体被动桩成拱效应及主动侧土压力计算

采用三维数值模型模拟土体水平位移条件下被动桩的成拱效应。分析结果表明,被动桩的成拱效应和桩间距关系最为密切,桩间距较小时,侧移土体在桩周附近呈现出明显的土拱效应,应力等值线密集,相互连通成一整体,并向两端突出,桩间距增大时土拱效应减弱;随着作用于土体侧向荷载的增大,土拱效应增强,桩周应力区增大。在数值分析的基础上,以T.Itos土压力为依据,考虑土体的实际分层,探讨了考虑土拱效应的土压力计算方法,给出了被动桩计算模式,最后将简化方法与数值分析的桩侧土压力进行了对比。     

不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟

在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖工程中,爆破法仍是一种主要的破岩方法.实际天然岩体中存在的裂隙、节理等不连续面和所处的地应力场环境,都会对爆破荷载传播过程和最终的破碎效果产生重要影响.本文把岩石爆破视为爆炸应力波动态作用和爆生气体压力准静态作用两个独立的先后作用过程,同时考虑初始应力场的静态作用,建立岩石爆破的力学模型.基于渗流方程描述爆生气体在爆生裂纹中的传播过程,进而基于流固耦合理论实现爆生气体准静态压力对裂纹尖端的力学作用.爆炸应力波主要在孔周引起压碎区和径向微裂纹区,随后爆生气体压力楔入径向裂纹尖端,促使裂纹进一步扩展,形成径向主裂纹.数值模型可以再现孔周压碎区、径向微裂纹区、径向主裂纹区萌生、扩展的完整演化过程.针对不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破过程的数值模拟结果表明,初始地应力场的压应力作用不利于爆生裂纹的萌生与扩展,但节理的存在对裂纹的扩展具有明显的导向和促进作用,有利于爆生裂纹沿节理面方向的扩展.     

考虑土体损伤的挤土效应计算探讨

圆孔扩张理论应用于静压桩沉桩、搅拌桩成桩过程周围土体的应力和变形分析,取得了一定的成果,但其理论分析结果和实验结果仍存在一定的偏差,主要原因在于理论推导时未考虑桩周一定范围内的土体受施工因素影响而产生的损伤.为更有效地发挥圆孔扩张理论在指导桩基施工中的作用,论文通过构造桩周土体粘聚力变化的表达式来考虑施工造成的土体损伤,基于连续介质力学的原理,依据边界条件确定了表达式中的土体损伤因子,得到了能够反映造成土体损伤主要因素的土体粘聚力变化表达式.基于圆孔扩张理论,并引入土体损伤因子,通过平衡微分方程的迭代计算,分析了成桩过程中的土体塑性区半径及应力分布,发现考虑土体损伤时,塑性区范围相对较大且应力的变化会相对较缓.通过不考虑损伤和考虑损伤的分析结果与既有理论的计算结果对比分析,表明论文提出的考虑土体损伤的分析方法简单合理,为精细化分析桩基施工对地基的影响提供了新方法.     

孔洞形状对围岩极限承载能力影响的分析

为了研究工程岩体的宏观力学性能,采用数值模拟的方法研究了椭圆形孔洞形状对岩块极限承载能力的影响,找出了孔洞形状与极限承载能力之间的关系,同时研究了岩块声发射随着孔洞形状的变化规律。证明了应用数值模拟方法研究岩块的极限承载能力是研究工程岩体宏观力学参数特别是极限承载能力的有效方法。     

STRESS FIELD AT A TIP OF A PREFABRICATED SPIRAL V-NOTCH

Based on the tranditional V-notched blasting, a technique of spirally V-notched blasting to loosen earth and rock was presented. Fracture mechanics and Westergaard stress function were adopted to build a complex stress function to derive the plane stress and strain fields at one tip of the crack under a quasi-static pressure. An expression was formulated to define the stress intensity factor of spiral V-notch loosen blasting. Factors that have effects on the stress intensity factor were studied. It is demonstrated that spiral V-notch loosen blasting is an extension of vertical V-notch blasting, straight cracking, and alike theories.     

海底管线抗震设计的极限地震应力计算法

针对现用海底管线地震应力计算时存在的计算应力过大、管线几何参数和埋设深度对计算结果几乎没有影响等问题,在考虑了海底管线实际埋设环境的基础上,通过理论分析,给出了考虑地震时管线周围约束土壤进入塑性滑移状态后的极限地震应力计算方法,来计算海底埋设管线在地震作用下所产生的最大地震应力。用该新方法分析了一实际管线工程的地震应力,并通过与现用方法计算结果的比较,证明该方法克服了现用设计方法仅考虑管土之间为弹性约束、管线几何尺寸对抗震设计影响很小等问题,有效反映了实际铺设环境对海底管线地震应力的作用。本文应用极限地震应力计算法,结合工程实例计算,进一步明确了管线几何参数和埋设深度对极限地震应力的影响规律,为准确计算海底管线的地震应力、制定海底管线抗震规范、进行已服役海底管线的地震风险评估和寿命预测奠定了基础。