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(1)采用空心圆柱扭剪仪(HCA)进行一系列排水试验,研究主应力轴旋转条件下砂土的变形特性。试验采用2种类型的加载路径,第一种保持偏应力不变旋转主应力轴,第二种在增加偏应力的同时旋转主应力轴。通过改变偏应力的应力水平,研究砂土的变形以及非共轴度的变化规律。同时,对同等试验条件、材料和加载路径下不同密实度试样的试验结果分析,研究密实度对于非共轴度的影响。另外,采用2 种材料进行对比试验(Portaway砂与LB砂),研究砂土初始各向异性与非共轴性之间的关系。试验研究结果表明:砂土的变形随着主应力轴的旋转而累加,并体现出显著的非共轴特性。砂土的非共轴度与材料所处的应力水平、密实度及初始各向异性均存在一定相关性。 (2)对Portaway砂进行HCA排水试验,研究粗颗粒砂土主应力和主应变增量的非共轴性,以及应力路径(历史)对砂土非共轴性的影响规律。试验分两个系列,系列1 中试件在排水固结后直接沿着固定的主应力方向进行加载,系列2 中试件在排水固结后先进行轴向压缩,再沿着与系列1 同样的加载路径剪切。试验进一步验证了颗粒材料的非共轴特性。试验结果显示:非共轴度与材料的加载方向密切相关,加载历史对于非共轴度有一定的影响;随着试件接近破坏状态,主应力和主应变增量趋于共轴。 2100433B
交通荷载是主应力轴连续循环旋转,偏应力值随之不断变化的特殊应力路径。对交通荷载下砂土的非共轴变形行为认识不清,是导致道路病害频发的主要原因之一。项目拟采用室内实验、理论研究和数值模拟等多种手段,深入探索交通荷载作用下砂土的非共轴变形特性。通过室内HCA三轴实验,研究不同初始状态、应力路径和加载速率的交通荷载对砂土非共轴性影响的基本规律,提出砂土非共轴塑性模量与各主要影响因素间的数学关系式。基于弹塑性理论和非共轴塑性流动法则,建立考虑主应力轴连续旋转条件下,应力路径、加载速率等因素影响的砂土非共轴本构模型。基于新建模型,在ABAQUS平台上编制通用的三维有限元软件,进行室内HCA实验的数值计算,反复校核程序和模型,并确定参数取值方法。对高等级公路试验段砂土路基工程进行数值仿真,结合现场监测数据,讨论模型的适用条件和应用效果。本研究对提高砂土路基设计和理论分析水平具有重要的科学意义和实用价值。
混凝土在荷载作用下与非荷载作用下均会产生变形。当变形达到一定水平时,非荷载下的变形一般表现为收缩,收缩较大并受到约束时将产生裂缝;荷载作用下的变形分为短期荷载作用下的挠度变形及长期荷载作用下的变形——...
输入次梁宽度,然后输入加筋数量,然后输入吊筋信息
交通荷载应力路径下砂土地基变形特性研究
在交通荷载作用下,地基土单元不仅偏应力大小周期性变化而且主应力轴连续旋转。为了研究交通荷载应力路径下地基土单元排水变形特性,利用动态空心圆柱仪对K0固结下饱和砂土进行了一系列\"苹果型\"动力循环应力路径以及普通动力循环应力路径试验。两组应力路径试验结果的对比表明交通荷载应力路径引起的主应力轴连续旋转会加速竖向永久变形的累积,并且对竖向回弹模量具有软化作用,而且随着循环应力比的增大,两种应力路径下变形特性差异变得更加明显。最后,基于Uzan回弹模量模型提出了相应的修正公式用来考虑主应力轴旋转效应。
交通荷载作用下结构性软土动本构关系的试验研究
基于大量动三轴试验,针对滨海新区结构性软土,研究了其动应力-应变、动模量和阻尼比变化规律,并对振动波型、加荷频率以及固结应力比等影响因素进行了深入的研究,得出了如下的结论:振动波型对于结构性软土的动应力-应变类型影响不大,但是最大动弹模量Edmax和动剪切模量Gdmax的相差可达2.5倍左右;结构性软土具有明显的频率效应和门槛振动频率;半正弦波型条件下,当围压小于结构屈服压力时,最大动弹模量Ed随固结比的增加而递减,超过某一应变幅值时,最大动弹模量Ed将随着固结比的增加而减小;偏压状态下,低应变条件下固结比越大,阻尼比越大,当应变值超过0.004以后,随应变值的不断增大,固结比越大,阻尼比反而越小。所得出的结论对工程应用具有一定的指导意义。
《砂土的变形特征》是作者通过多年工作实践在砂土变形特性方面研究的简略总结。内容包括四部分:第一部分(第一、二章)对砂土的状态相关剪胀特性作了比较详细的概述;第二部分(第三、四、五章)分别介绍了砂土的小应变特性、三轴空间砂土的变形特性以及复杂荷载作用下砂土的变形特性;第三部分(第六章)介绍了砂土的状态相关剪胀理论以及统一的砂土本构模型;第四部分(第七章)介绍了紧密砂土中剪切带的形成过程及其数值模拟。揭示土体的本质一直是土力学领域发展的重要课题。
《砂土的变形特征》可供有关科研、设计和工程单位的科技工作者参考,也可作为高等院校土木、水利、工民建等专业研究生的教学参考书。
砂土的一个主要力学特性就是非共轴性,它在现代土力学中占有重要的地位。将砂土的非共轴宏观本构理论,与其微观结构联系起来,是目前土力学研究的热点与前沿问题之一。本课题拟从室内试验、微观模型和离散元数值模拟着手,以砂土的各向异性为立足点,对砂土的非共轴微观机制与复杂岩土工程的细宏观数值仿真技术进行研究。首先对几种砂土进行宏微观力学试验研究;接着在试验资料的基础上,建立各向异性砂土颗粒的微观力学模型;再将该模型引入到离散元程序中;然后运用离散元程序,模拟各种室内试验,弄清各向异性砂土非共轴特性的微观机制;再建立基于微观机制的各向异性砂土非共轴宏观本构理论,编制相应的有限元程序;最后用离散元程序与有限元程序模拟桩基、基坑工程与隧道工程,并与已有的试验资料进行对比与分析。本课题研究成果具有较高的学术和工程应用价值,将使我国在这方面的研究处于国际前沿。
砂土的一个主要力学特性就是非共轴性,它在现代土力学中占有重要的地位。将砂土的非共轴宏观本构理论,与其微观结构联系起来,是目前土力学研究的热点与前沿问题之一。本课题从室内试验、微观模型和离散元数值模拟着手,以砂土的各向异性为立足点,对砂土的非共轴微观机制与复杂岩土工程的细宏观数值仿真技术进行研究。首先采用传统的微观结构参数测试技术与离散元数值试验相结合的方法,揭示了级配相同的典型砂样的结构形态差异;并通过空心圆柱试验初步揭示了砂土的非共轴机制;接着在试验资料的基础上,建立了各向异性砂土颗粒的微观力学模型;再将该模型引入到离散元程序中;然后运用离散元程序,实施了双轴试验、不排水主应变旋转、单剪试验等数值试验,进一步揭示了各向异性砂土非共轴特性的微观机制;并通过数值试验探讨了既有双剪类运动模型中转动率参量假定的合理性;验证了课题负责人提出的DSR2模型研究砂土非共轴特性的可行性;研究表明:颗粒长短轴比例对非共轴特性的影响较颗粒表面的颗粒粗糙程度更为强烈,且长短轴比例越大,非共轴现象越明显。本课题研究成果具有较高的学术和工程应用价值,将使我国在这方面的研究处于国际前沿。 2100433B