摘要:以界面处理方式、横向约束形式、混凝土强度、界面尺寸为变量,开展了8组50个新旧混凝土界面试件双面直剪试验研究,得到界面受剪破坏形态和抗剪强度-滑移曲线,分析界面抗剪强度的尺寸效应规律,拟合得到新旧混凝土双面直剪试件极限应力尺寸效应的换算系数,建立受剪承载力计算表达式。结果表明:在剪力作用方向上,新旧混凝土界面受剪极限应力存在明显的随界面高度增加而降低的尺寸效应现象;开裂应力、裂通应力以及滑移的尺寸效应不明显;施加横向约束可提升界面裂通应力和极限应力;施加预压应力可显著提升试件的裂通应力,并有效限制试件的极限滑移。无横向约束条件下,凿毛形式对极限应力影响显著,相比整浇混凝土试件,机械凿毛的同强度新旧混凝土双面直剪极限应力减少至整浇试件的0.22以下,而人工凿毛试件的折减系数在0.34~0.37之间。有横向约束条件下,同凿毛粗糙界面相比,规则齿槽试件的开裂应力、裂通应力以及滑移表现优势突出;约束下强度折减系数提高到无约束同等条件试件的2~2.5倍以上,最大可达到整浇试件强度的0.97倍。新旧混凝土强度提高可增加试件裂通应力和极限应力,但提升幅度有限。

摘要:为提高砌体结构抗剪强度,同时保留原有风貌,采用"弓"字型钢带或钢筋对砌体试件进行嵌齿缝加固。利用数字图像相关方法对加固后的砌体结构进行沿通缝截面抗剪强度试验研究,并建立砌体抗剪试件有限元模型,分析钢带宽度对砌体抗剪强度的影响。结果表明:嵌入钢筋或钢带,均能够有效限制层间分离,提高砌体完整性,破坏模式由单剪破坏转化为双剪破坏。承载能力大幅提高,单面钢带、双面钢带、双面钢筋加固的试件极限荷载分别提高了23.63%,61.18%,35.02%,极限荷载对应位移提高了16.38%,23.41%,16.95%。钢带或钢筋的拉结作用可以提高砌体结构的延性,改善砌体结构脆性破坏的特征。

摘要:针对有限元方法存在计算时间过长的缺点,不适用于需要多次响应分析的结构抗震性能评估问题。进行了悬臂结构线性地震响应分析的广义单自由度模型研究,提出了多项式形函数和基于多项式形函数的单自由度模型,并通过与有限元分析结果的对比分析,调查了基于多项式形函数的单自由度模型对典型地震波激励下结构响应分析的有效性。结果表明:提出的基于多项式形函数的广义单自由度模型平均误差为7.20%,为提高建模准确性,建议采用水平集中荷载施加方法进行多项式形函数参数估计。

摘要:以大连湾沉管隧道南岸港池临时围堰工程监测数据为基础,建立了塑性混凝土咬合桩防渗墙数值计算模型,通过实测数据验证了模型的准确性,分析了不同影响因素下咬合桩防渗墙的变形演化规律,结论表明:水压力相比土压力对咬合桩变形和内力的影响更为显著,水压力增大导致桩身变形和弯矩增大,扰动临时围堰土体;土体坡度的影响较小,但土体坡度应逐渐放缓,不小于1∶1.5;桩长的变化对变形影响较大,较短的桩身未嵌固在岩石中,较长的桩身在桩顶出现最大位移;随着桩径增大,桩顶变形和最大弯矩逐渐增大,弯矩分布较为一致。

摘要:针对土体材料具有不均匀性的特点,动力参数存在一定的不确定性问题,基于正交试验法,以一堰塞坝为例,采用等效线性模型,对堰塞坝坝体竖向地震峰值加速度和竖向永久变形进行了等效线性模型参数的敏感性分析。结果表明:动力模型中参数k₂、n、λ_max对于坝体竖向地震峰值加速度的影响较大,其中k₂的敏感性最大,其次是n;参数k₂、k₁、λ_max对坝体竖向永久变形的影响较大,其中k₂的敏感性最大,其次是k₁。

摘要:膨胀土边坡土体含水率增加时会发生一定的侧向膨胀变形,同时产生一定的侧向压力,其由周围土体约束变形产生的侧向膨胀力与土体自重与上覆荷载导致的侧向土压力组成,该侧向压力特别是侧向膨胀力的产生是膨胀土边坡浅层破坏的主要原因之一。通过自制仪器进行了控制侧向应变的侧向压力试验,研究侧向压力在侧向应变、上覆压力与干湿循环等因素影响下的变化规律。试验结果表明:侧向压力随上覆压力呈线性递增关系,其趋势不随其他条件影响而改变;干湿循环的进行会导致侧向压力有一定程度的降低,但在一定循环次数后会逐渐趋于稳定;侧向压力随侧向应变的增加大幅度减少,但减少幅度逐渐降低;在现有的变化范围内,侧向应变对侧向压力的改变最为明显,上覆压力次之,干湿循环次数的影响相对较小。

摘要:斜拉桥外包钢壳混凝土异形索塔结构受力复杂,在施工阶段存在变形和应力过大等问题。为保障该类索塔的施工安全和线形标准,设计了三种支撑方案以减小索塔的应力和变形,并利用有限元法对不同支撑方案的技术性能进行分析。分析结果表明,异形索塔的拱形轴线对塔柱应力和变形影响很大,不同建模方法计算的索塔应力和变形差异较大;三种方案的支撑均可显著减小索塔变形和腔内混凝土拉应力,而四道双管方案对降低施工难度和误差最有效;塔柱变形及混凝土拉应力对风压很敏感,施工时应加强塔柱抗风措施设计。

摘要:为研究富水砂层隧道中水平旋喷桩+超前小导管组合预加固的效果,以青岛地铁某区间段隧道为依托,采用有限元数值模拟方法,对比分析了无预加固、单独使用水平旋喷桩及旋喷桩配合超前小导管组合预加固三种工况的加固效果。结果表明,与无预加固方案相比,单独使用水平旋喷桩预加固可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约61%、59%、38%;而水平旋喷桩与超前小导管组合预加固方案可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约66%、77.6%、38.9%,典型开挖断面处与拱脚处地下水渗流量分别减少93.4%、96.7%,预加固效果与止水效果显著。

摘要:以宁夏某浅埋黄土隧道塌方事故为依托,首先讨论分析浅埋黄土隧道的塌方破坏机理及模式,然后根据现场塌方情况,分析案例隧道塌方原因并提出处置方案,最后通过数值模拟和现场监测对其处置效果进行评价。结果表明:黄土自身的易灾性、不良地形地势、浅埋隧道施工扰动以及强降雨入渗共同导致隧道上方围岩形成一定范围的黄土软弱湿陷带,原隧道支护结构无法抵抗劣化后的围岩,围岩变形和结构受力均大幅增加,其中拱顶沉降增大了91.8%,拱肩处初支正弯矩增大了60.7%;黄土地层开挖面失稳破坏可分为掌子面到达软弱湿陷带的失稳破坏和穿越整个软弱湿陷带的失稳破坏两种模式;结合有限元模拟和现场监测验证,"临时支护系统+换拱+超前中管棚注浆加固"的综合防塌方处置技术应用效果显著。

摘要:为探究大断面矩形顶管注浆压力波动及其控制边界难以确定的实际问题,依托南京某大断面类矩形顶管工程,借助理论分析、工程类比和数值模拟等方法,研究了顶板和侧壁局部憋压工况下,大断面类矩形管节结构的变形和损伤机制。通过分析矩形顶管管节受力特征,计算了大断面类矩形管节承受的外荷载,并采用ABAQUS有限元数值模拟软件内置的混凝土损伤塑性模型进行数值建模,研究不同注浆压力作用下钢筋混凝土管节损伤演化机制。结果表明:(1)注浆荷载作为可变荷载,对管节受力有明显影响,应将注浆压力纳入管节设计环节;(2)针对该工程,其理论注浆压力为0.311 MPa,考虑抑制背土效应的需要,应适当提高注浆压力,但必须控制在合理范围内;(3)从损伤演化的角度来看,注浆荷载达到0.6 MPa时,管节顶板的拉伸损伤已达到较高水平,因此,将0.6 MPa作为该工程的注浆压力预警指标,而0.9 MPa应作为注浆压力的控制指标。

摘要:为研究地铁盾构下穿城市中沉降敏感地区时的沉降特性,基于地铁盾构隧道下穿加油站工程实例,建立三维有限元模型,得到盾构隧道近接加油站过程中地表以及油罐的沉降分布曲线,并进一步通过改变油罐位置,对比分析油罐在不同排列方式下受到隧道开挖的影响。结果表明:在油罐双层布置下,地表沉降随着隧道的掘进而增大,在施工结束后最大沉降达到11.48 mm,靠近左线隧道一侧;油罐在隧道施工的扰动下,其最大沉降达到2.85 mm。油罐单层排列相较于双层布置,油罐的最终沉降减少至2.68 mm;油罐的上下侧的最大沉降差减少了38%,同时油罐表面测点的沉降变化率减少了41%,安全性大幅提升。

摘要:为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。

摘要:为掌握古镇水岸空间的热环境特性,以杨柳青古镇南运河沿岸街区为研究对象,通过对环境参数进行现场实测,分析太阳辐射、下垫面类型、空间围合形式、水体布局以及植被组合方式等因素对热环境的影响程度和作用规律。结果显示:杨柳青古镇水岸空间夏季呈现出高温低湿的热环境特征;夏季在有无遮阳条件下的环境温度相差较大,正午时平均辐射温度大幅增加是导致水岸空间舒适度下降的主要原因;绿化组合与建筑阴影在景观要素中的降温效果最好。根据以上结论提出杨柳青古镇水岸空间热环境改善对策。

摘要:基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法来精确量化有机质表面配合物(OSCs)和金属-有机框架(MOFs)形成过程中产生的镉(Cd)同位素平衡分馏。计算结果表明,25 ℃下OSCs和水溶液之间的Cd同位素平衡分馏较小且无明显的选择性,Δ^114/110Cd_OSCs-Cd(aq)=-0.34‰~0.02‰。相反,Cd²⁺一旦从OSCs转换为MOFs时,Cd同位素将产生极大的分馏,Δ^114/110Cd_MOFs-Cd(aq)=-1.92‰~-0.29‰。此外,Cd的第一配位层中出现的N和S原子越多,MOFs与水溶液之间的Cd同位素平衡分馏越大。计算结果范围覆盖了实验测定的表层土壤Cd同位素分馏,表明土壤有机质中Cd的不同赋存状态控制着其同位素组成。最后,这些分馏数据丰富了Cd同位素数据库,便于学者们定量地使用Cd同位素手段来限定Cd的迁移转化过程。