【摘 要】
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针对内张钢圈加固后的盾构管片结构,现有研究中多基于理想界面假设,忽略了钢-混凝土连接界面非连续变形特性,无法对结构的承载性能和破坏机制做出精细分析.将内聚力模型与扩展有限元方法相结合,考虑了加固结构连接界面的非连续变形特性,建立了可精确描述裂缝扩展过程的内张钢圈加固结构三维实体非线性模型,并利用足尺试验结果验证了计算的正确性,实现了钢与混凝土两种不同材料连接界面滑移破坏及开裂等劣化行为的动态模拟,弥补了试验的不足.在此基础上,对顶部超载与地层荷载作用下加固结构的力学性能展开分析,研究结果表明:顶部超载作用
【机 构】
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沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁 沈阳 110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168;浙江大学交通工程研究所,浙江 杭州 310058
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针对内张钢圈加固后的盾构管片结构,现有研究中多基于理想界面假设,忽略了钢-混凝土连接界面非连续变形特性,无法对结构的承载性能和破坏机制做出精细分析.将内聚力模型与扩展有限元方法相结合,考虑了加固结构连接界面的非连续变形特性,建立了可精确描述裂缝扩展过程的内张钢圈加固结构三维实体非线性模型,并利用足尺试验结果验证了计算的正确性,实现了钢与混凝土两种不同材料连接界面滑移破坏及开裂等劣化行为的动态模拟,弥补了试验的不足.在此基础上,对顶部超载与地层荷载作用下加固结构的力学性能展开分析,研究结果表明:顶部超载作用下加固结构受力破坏过程主要分为4个阶段,钢圈与混凝土连接界面处裂缝的扩展与黏结破坏是结构失稳破坏的决定性因素;地层荷载作用下加固结构受力过程中,连接界面接头处存在拉—压交替的非协调变形区域,易发生剪切滑移及剥离破坏.
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结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向等效刚度的相关因素进行探究.研究表明:当施加弯矩小于环缝启动弯矩时,环缝全部闭合,等效纵向抗弯刚度有效率为1,中性轴位于截面上部外缘;随着弯矩进一步增加,环缝逐渐张开,同时中性轴位置逐步下移,等效纵向抗弯刚度减小;纵向等效抗弯刚度有效率随环缝作用区系数增大呈现先迅速下降而后缓慢减小的趋势
固化方法是当前处理大规模疏浚淤泥的重要方法,固化淤泥的流动性直接关系到能否进行大规模流动化浇筑施工,分别采用截锥圆模和旋转黏度计研究了两种淤泥和新搅拌固化淤泥的流动性和黏滞性.初始含水率对淤泥的流动性影响显著,并存在临界含水率w?≈2.0 wL,高于此含水率时,流动性快速增大.淤泥固化后,流动性降低,水泥添加量越高,新拌固化淤泥流动性越小,且主要发生在水泥添加量ac≤50 kg/m3.初始含水率对新拌固化淤泥流动性的影响也存在临界含水率ws?,ws?和水泥添加量有关,当ac=50 kg/m3,ws?≈2.
对于饱和场地中地下结构的抗震分析问题,地层渗透系数决定了孔隙水与土骨架耦合作用的强弱,是研究饱和地层–结构动力相互作用的关键参数之一.然而,目前研究通常基于渗透系数为零或无穷大的假定,忽略了实际地层的渗透特性且对其影响机制尚不清晰.针对不同类型均匀饱和地层对应的渗透系数分布范围,基于Biot两相介质理论,首先建立了饱和地层不同渗透系数情况下的u-w格式模型,推导渗透系数分别为有限值、零和无穷大3种情况下P1,P2,S波的波速解析表达式,分析了地层渗透系数变化对自由场波速的影响规律;进而,建立了不同类型饱和
工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能.然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究.通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的影响.推导了基坑倾斜桩支护的抗倾覆与整体稳定安全系数计算方法,并与离心机试验结果进行了对比分析.结果 表明:①针对常规倾斜角度(≤20°),倾斜支护桩临界破坏模式为倾覆失稳;②倾斜桩支护的稳定性能随倾斜角,插入比和土体强度的增大而显著增强;③倾斜桩的重度影响倾覆破坏时旋转点位置,桩身重度及旋
既有成果还较少涉及降雨条件下滑坡对管道结构时域变形的解析分析,且针对滑坡–管道相互作用的理论研究仅限于连续管道,未考虑管道接口和管内气压的影响.首先,基于Green-Ampt模型得出的边坡降雨入渗规律,以边坡湿润锋作为滑坡滑动面,采用不平衡推力法计算出滑坡推力;其次,将滑坡推力施加到非连续接口管道上,基于Pasternak地基模型并考虑输气压力作用,求解出降雨条件下滑坡区域输气管道任意截面的内力和位移.在此基础上,结合工程实测值与本文解析解进行对比验证,获得了较好的一致性.最后,针对降雨强度参数进行了敏感
采动条件下岩体发生渐进损伤诱使裂隙萌生、发展和贯通,继而形成导水通道诱发突水灾害.该过程涉及裂隙演化及岩石损伤等问题,使得突水灾害具有动态复杂性的特点.显然,从理论上准确解译突水通道及其演化规律是十分困难的,需要依靠现场监测和数值模拟手段.为此,从“岩体变形破裂过程中,微震现象的主要本质是裂隙的扩展”学术观点出发,建立了基于微震反演裂隙的各向异性损伤模型,并将该模型与FLAC3D数值模拟分析相结合,期望将岩体宏观力学行为与裂隙发展相联系.最后,将研究成果应用到张马屯铁矿注浆帷幕突水通道分析中:对帷幕失稳区
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基于Fredlund和Hasan的非饱和土一维固结理论,将非饱和地基假定为双层,引入层间渗流连续条件,得到双层非饱和土地基一维固结控制方程.采用Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到双层非饱和土地基在单面、双面渗透边界条件下超孔隙压力和沉降在Laplace域内的解;并利用Crump数值方法实现Laplace逆变换,最终得到时间域内双层非饱和土地基一维固结的半解析解.通过与已有文献和有限差分解的结果比较,验证了所得半解析解的有效性.基于得到的解答,结合算例考察了不同层间渗透系数比下,双
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