膨胀土的干湿循环性状及其在边坡稳定性分析中的应用

膨胀土的干湿循环性状在膨胀土边坡的稳定性分析中占有重要地位。通过膨胀土的干湿循环试验,得出膨胀土性状变化的基本规律:干湿循环导致膨胀土性状的衰减,在经过4~5次干湿循环之后,其性状改变趋于稳定。从土的微观结构出发,对这些基本规律给出解释;并将这些基本规律应用到膨胀土边坡的稳定分析中,得出了符合工程实际的计算结果。     

早期混凝土黏弹性行为的温度-结构场耦合分析

为了模拟早期混凝土温度应力,基于ABAQUS二次开发平台,编写考虑水泥水化度影响的温度场计算用户子程序和考虑成熟度影响的黏弹性应力场计算用户子程序,并通过与理论公式对比验证子程序开发的合理性。采用温度场和应力场耦合方法,将子程序应用于研究某大体积混凝土承台的早期温度应力变化规律。结果表明,在考虑和未考虑水泥水化度的影响下,温度场变化规律相同,但考虑水泥水化度影响后温度峰值低于未考虑水泥水化度影响的情况;在考虑和未考虑早期混凝土徐变的影响下,表面点和中心点的应力值在浇筑早期都有较大程度的减小,说明混凝土的徐变特性对早期混凝土的拉、压应力增长都有一定的削弱作用;因早期混凝土抗拉强度较低,在承台表面易产生大致垂直于边缘的温度裂缝,在实际工程中应予以关注。     

跨铁路立交桥拆除过程的数值模拟分析

跨铁路立交桥拆除施工须保证原有铁路的安全运行，所以在拆除过程中必须要确保桥梁拆除支撑施工平台的绝对安全。本文以天津站李公楼立交桥拆除工程为例，建立有限元分析模型，对桥梁拆除过程进行数值模拟，以分析施工方案和支撑结构的安全性，从而为跨铁路桥梁拆除施工方案的设计和优化提供依据。     

基于声发射技术的含初始缺陷混凝土破坏分析

初始缺陷对混凝土的变形和破坏特性有着重要的影响。本文对含有不同尺寸、不同倾斜角度初始缺陷的混凝土试件进行单轴压缩试验,并基于声发射技术分析混凝土的变形和破坏特性。试验结果表明：（1）与完整试件相比,含有初始缺陷的混凝土试件对应的峰值应力和峰值应变均减小,应力应变曲线在加载初期表现出较为明显的上凹趋势,卸载段曲线更为平缓,但是残余强度的变化没有明显规律。（2）含有初始缺陷的混凝土试件破坏过程可分为4个阶段：裂缝萌生、扩展、聚结、贯穿破坏。（3）当初始缺陷的倾斜角度为0°和90°时,混凝土试件主要以拉伸破坏为主,当初始缺陷的角度为30°、45°和60°时,混凝土试件沿着初始缺陷方向发生剪切破坏。     

冲击荷载下大型箱涵输水安全性的数值分析

冲击荷载对大型箱涵输水安全的影响是工程界关注的重要问题,其研究涉及到冲击荷载传播、土～结构物～水相互作用等诸多方面。采用数值分析技术,土与箱涵之间设置接触面单元,水体采用任意拉格朗日欧拉法描述,采用罚方法模拟水与箱涵相互作用,研究了爆炸冲击荷载对大型箱涵输水安全性的影响。研究结果表明： ALE法可以较好揭示土中爆破对输水情况下钢筋混凝土结构物的影响;输水情况下水体能传递荷载到箱涵中墙上,并缓冲冲击荷载对边墙的过大影响,可改善结构整体安全性;有压输水情况对结构物安全影响最为明显。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

超早期混凝土与结构物之间的切向作用机制

超早期混凝土与结构物之间的相互作用受混凝土组分、结构物表面性态、水化时间、相对运动速度、润滑条件等诸多方面影响,其作用机制非常复杂。在理论分析的基础上,设计了一个可以测量不同条件下模板起拔力的模型试验,并对试验结果进行了分析,结果表明:早期混凝土与模板之间的切向作用主要由粘结力和摩擦力组成,初始切向力主要来源于水泥砂浆的粘结作用;随水灰比减小,切向力与时间相关性增加;随混凝土水化进程,初始切向力增加明显,且切向力变化与时间相关性亦有所增加;拔板速度变化对切向力影响较小;润滑剂的使用可明显减小初始切向力,并可使中后期切向力随时间基本保持不变。建立了一个混凝土与模板相互作用的细观模型,从细观角度对试验结果进行了解释。     

新拌自密实混凝土离散元接触参数的标定与分析

为实现新拌自密实混凝土离散元接触参数的标定,以坍落扩展度试验及各参数整合下模拟得到的坍落扩展度为响应值,通过Plackett-Burman试验对7个最初关键参数实行筛查,得出砂浆-砂浆表面能、砂浆-粗骨料滚动摩擦系数以及砂浆-砂浆静摩擦系数对自密实混凝土扩展度影响显著。通过最速上升法试验与Box-Behnken试验结果构造显著性参数与扩展度值的二阶回归方程并求得该方程最优解,显著性参数最佳组合为砂浆-砂浆表面能为0.12J/m2、砂浆-粗骨料动摩擦系数为0.07、砂浆-砂浆静摩擦系数为0.64。最后将最佳参数组合下模拟所得的扩展度与实验值进行对比验证,发现二者相对误差仅为2.78%。因此,采用响应面优化法对自密实混凝土离散元模型参数进行标定具有较强的可靠性。     

爆破荷载对隧洞围岩稳定的影响研究

该文以数值模拟为主要手段,研究隧洞爆破开挖施工引起的围岩动力响应及其对围岩稳定性的影响.研究表明,隧洞爆破开挖施工时,爆炸冲击荷载会在短时间内造成围岩的破坏,随后主要以爆破振动的形式作用于近区围岩.     

考虑持时的高沥青混凝土心墙坝抗震性能评价

现行水工抗震设计规范中关于强震特性中的幅值和频谱均有明确规定,而强震持时特性对高性能水工结构地震反应的影响至今尚未被纳入规范中。目前衡量强震持时特性的定义方式较多,但多数情况下仅考虑单方向地震动持续时间,低估了多方向强震持时特性对高性能水工结构地震反应的影响。鉴于上述原因,本文以西部大石门高沥青混凝土心墙砂砾石坝为例,建立“大坝-宏观库水-坝基”动态耦合分析系统,基于能够考虑多方向强震持时特性的综合持时指标,通过增量动力分析（IDA）法探究短持时和长持时地震对高沥青混凝土心墙砂砾石坝抗震性能的影响。采用坝顶相对震陷率作为抗震性能的评价指标,给出了高沥青混凝土心墙砂砾石坝的性能水平划分等级,得到了考虑地震动综合持时特性的大坝地震易损性概率曲线。结果表明：地震动综合持时特性对大坝不同性能水平的破坏概率影响显著;当地震动强度相同时,长持时地震动作用下大坝的破坏概率均大于短持时地震动作用。