桶基负压沉贯下粉土中水力梯度的变化过程

通过5个不同材料及其大小的桶基在粉土中的负压沉贯实验测定桶基内不同深度处孔隙水压力的产生和发展,计算出桶基作用下粉土中渗流梯度的大小,揭示出负压沉贯过程中渗流梯度的变化过程,表明土体在沉贯前后性质的变化,为桶基的设计提供依据。     

粉土中吸力式桶形基础沉贯及抗拔特性试验研究

吸力式桶形基础的负压沉贯控制和抗拔承载力确定是海洋钻井平台和海上风电机组多桶基础以及深海吸力锚基础设计和施工中的关键问题。通过室内大比例模型试验研究了吸力式桶形基础在饱和粉土中的负压沉贯及抗拔特性。负压沉贯试验结果表明负压并不能明显减小吸力式桶形基础在粉土中的沉贯阻力,基于CPT试验结果可较为准确地预估沉贯施工所需负压,从而确保沉贯的顺利实施和防止沉贯过程中地基发生管涌破坏。不同加载速率下的上拔试验结果表明存在一临界加载速率,当实际加载速率超过该临界值后,加载速率对吸力式桶形基础的抗拔特性影响较小。结合桶体及桶外土体的变形,提出了粉土地基中不同受力状况下吸力式桶形基础的抗拔承载力计算方法。     

中粗砂中吸力锚的负压沉贯模型试验研究

吸力锚是海洋工程中广泛采用的一种基础形式。其沉贯能力（即达到预定海床位置）是其承载力达到设计要求的重要保证。国内外针对吸力锚在细砂、粉土和黏土中的沉贯性进行了较多理论及模型试验研究,但对中粗砂研究相对较少。分别针对不同水位深度和不同抽吸速度条件,对吸力锚在中粗砂中的沉贯性进行了大量模型试验研究和分析,得到了负压与沉贯深度的关系。通过沉贯方案对比,得出了吸力锚负压沉贯的最佳试验条件。通过有机玻璃吸力锚对比沉贯试验,直观展示了沉贯过程中吸力锚中“水塞”和“土塞”的形成过程。吸力沉贯与压力贯入对比试验表明,负压导致的渗流显著降低了吸力锚的沉贯阻力,是中粗砂中得以沉贯的主要原因。基于试验成果,提出了模型试验条件下,吸力锚沉贯计算的理论公式。     

静压桩贯入特性室内模型试验研究进展

在静压桩的室内模型试验研究中,获得静压桩贯入机理有利于深入分析静压桩沉桩过程中贯入特性.目前静压桩室内模型试验主要分为两类:常重力场室内模型试验和离心模型试验.对静压沉桩贯入机理室内模型试验研究中的相似原理、常重力场及离心模型试验的研究成果和存在的问题、传感测试技术在室内模型试验中的应用进行介绍性总结和分析,并对其未来...     

分层土中吸力基础沉贯吸力变化及土体变形规律试验研究

吸力基础近年来在海上风电工程中逐渐得到推广,我国海上风场地基广泛分布分层土,研究吸力基础在分层土中的沉贯特性有助于推动其在我国海上风电工程领域的应用。开展模型试验,探讨了土层分布形式(砂土、黏性土、上层砂土下层黏性土(简称上砂下黏)、上层黏性土下层砂土(简称上黏下砂))对吸力基础沉贯吸力值、沉贯阻力、土塞高度和土体变形的影响。研究发现在上砂下黏土层中,当基础贯入至土层分界处时,基础吸力值陡然增加;当吸力基础贯入至上黏下砂土层分界处时,基础内部吸力值陡然降低,通过有机玻璃吸力基础模型试验阐述了吸力变化的原因。不同土层条件下,基础内部最终土塞高度规律由高到低为：上黏下砂土层、单一砂土层、上砂下黏土层、单一黏性土层,阐明了不同土层分布情况下基础内部土塞形成机理。对于单一砂土层和上砂下黏地基,沉贯结束后,基础周围土体出现环形沉降区域,单一砂土地基中沉降区域范围大于上砂下黏地基情况。对于单一黏性土和上黏下砂土层中,沉贯结束后基础周围黏性土中产生裂缝,且吸力沉贯下土体裂缝数量及裂缝扩展范围大于压贯条件,土体最大裂缝范围约为1.9倍基础直径。     

考虑砂土渗透性变化的吸力锚沉贯及土塞特性研究

吸力锚负压沉贯过程中锚内部常常产生土塞现象,这将阻碍锚体的进一步沉贯,影响吸力锚在海床土体中的安装深度,最终导致吸力锚承载力的降低,本研究通过1g条件下室内模型试验研究土塞的形成机理。通过试验模拟吸力锚水下砂土中吸力沉贯过程,借助高分辨率相机记录锚体整个沉贯过程,同时利用微型孔压传感器测量锚内外负压值随沉贯深度变化情况。试验过程中发现吸力锚内部土柱在向上渗流作用下发生细颗粒迁移现象,且随着沉贯深度的增大,土塞隆起的高度逐渐增加。提出土塞的形成是由于吸力锚内部土体膨胀引起的,进而引起渗透系数的增加。本研究分析了渗透系数在锚体沉贯过程中的变化情况,并对Houlsby和Byrne提出的吸力锚砂土中沉贯吸力计算模型进行了改进,从而获得更加准确的沉贯吸力随沉贯深度变化关系理论计算方法,为吸力锚的工程设计和施工提供理论依据。     

振动沉管灌注桩的沉管贯入阻力及沉桩可能性分析

简述了影响振动沉管灌注桩施工过程中沉管的主要因素,根据振动沉管灌注桩的沉管贯入机理,提出了沉管过程中贯入阻力的估算公式,并通过具体实例进行了分析,以合理选择施工桩机与施工顺序,从而达到设计要求。     

斜坡单桶吸力式基础负压贯入与倾斜机制试验

针对吸力式基础(吸力桶)负压沉贯中的桶体倾斜,自行研制了专门的试验平台,并开展了一系列物理模型试验,模拟了水平与倾斜的地基初始状态下单个吸力桶贯入过程,探究了在地基倾斜状态下桶体贯入发生倾斜时的贯入机制。试验结果表明,吸力桶贯入深度演变曲线与贯入负压有关,其表示为三个规律性阶段:线性增加阶段、缓慢收敛阶段以及极限阶段。倾斜状态下贯入部位附近孔隙水压力的变化可反映基础的倾斜状态和倾斜程度。同时,负压的增大对桶基础倾斜有一定抑制作用。     

沉管灌注桩合理贯入度的探讨

本文根据深圳地区沉管灌注桩的设计和施工实践 ,针对沉管灌注桩在施工中出现的贯入度达不到设计值的现象 ,在理论上对此进行了分析和探讨 ,提出了通过计算得出的桩长和经过实践调整的贯入度限值 ,对沉管灌注桩实行双控制 ,从而确保桩基的安全度。     

基于CFD-DEM流固耦合方法的吸力锚基础负压沉贯数值模拟

吸力锚基础作为一种新型高效的海洋结构物基础形式在海洋工程中得到了广泛应用。对于砂土中的吸力锚沉贯研究，传统试验或有限元数值模拟存在一定局限性。采用基于离散单元法与计算流体动力学理论（CFD-DEM）流固耦合方法对吸力锚在砂土中的吸力贯入过程进行数值模拟分析；通过与室内物理模型试验、沉贯阻力理论解析计算结果进行对比分析，验证CFD-DEM流固耦合方法的有效性和准确性。进一步地，从土颗粒细观尺度上深入分析吸力锚在砂土中沉贯特性。数值模拟捕捉到贯入过程中锚内土塞和砂层变化现象，发现砂层呈现出中间向上凸起的弧状分布，说明贯入产生挤土效应，其造成的土体位移和膨胀也是土塞产生的原因。同时模拟得到贯入过程中的超孔隙水压力等势线分布变化情况和锚内砂层水力梯度的变化情况，证实了砂土中吸力贯入的“安全机制”。最后将数值所得的锚外负压比变化与Houlsby和Byrne理论模型计算结果进行对比，得到锚内土体渗透系数随沉贯的变化规律。通过本研究验证，采用离散元法结合计算流体动力学理论有效地模拟和捕捉吸力锚沉贯过程中的细观土水相互作用、宏观土体变形及渗流场分布等现象，该方法可作为吸力锚沉贯特性研究的一种有效手段。     

锚固岩体抗侵彻分析模型

目前对岩体介质抗侵彻方面研究文献资料较多,但尚无弹丸侵彻锚固岩体的理论计算公式或经验公式,本文在球形空腔膨胀模型的基础上,利用球形空腔膨胀模型计算岩石介质对弹丸的侵彻阻力,计入了弹丸直接与锚固岩体中锚杆发生碰撞的侵彻阻力,并将弹丸侵彻过程中岩石介质和锚杆侵彻阻力进行叠加,建立了弹丸垂直侵彻锚固岩体的工程分析模型。与单一空腔膨胀模型和试验数据进行对比后,模型计算结果与模拟试验结果基本一致,表明了研究具有一定的理论意义和工程适用价值。从而为洞库等地下防护工程设计及其加固改造提供理论研究方法和技术支持。     

水压法评价混凝土渗透性的适用性研究

本文应用透水法政进快速Cl^-渗透法测定了不同强度等级、不同配合比混凝土试件的渗透性。结果表明透水法未考虑实际工程中混凝土所受的约束作用,其适用性对强度等级的依赖性很强。     

A study on the fire extinguishing characteristics of deep-seated fires using the scale model experiment

NFPA 18 is used as a standard for the performance evaluation of wetting agents used in fire fighting. The performance evaluation of the wetting agent involves three tests: a wood crib fire test, a deep-seated fire test, and a wood fiberboard penetration test. In this study, a scale model experimental device, which can evaluate both extinguishing performance and penetration performance at once, was prepared to evaluate the performance of a wetting agent in various types of porous materials. Then, this result was compared with the results of an NFPA 18 test to validate the result of the novel test. Three types of commercial fire-fighting solutions and water were used as extinguishing agents in the experiment. The experimental materials used in this performance evaluation were wood crib which is used in the existing class A fire test and wood flour from New Zealand pine trees which has 75% of the domestic market share in wood cribs. The discrimination of the study result used in this study to determine penetration and extinguishing performances was found to be equivalent to the results of the NFPA18 test. Moreover, the study established the validity of the scale model that could check on both penetration and extinguishing performance, permitting a more economical and efficient performance evaluation of wetting agents.     

混凝土渗透性测定方法比较与选择

应用透水法、改进快速Cl-渗透法及CH2Cl2浸泡法测定了不同强度等级、不同配合比混凝土试件的渗透性。试验结果表明,透水法未考虑实际工程中混凝土所受的约束作用,其适用性对强度等级的依赖性很强;而改进快速Cl-渗透法和CH2Cl2浸泡法避免了上述缺点,且二者得到的混凝土渗透性结果具有较好的相关性。     

不同开启角度双层圆柱拱壳体系抗震性能的数值分析及试验研究

通过薄壁钢管模型对不同开启角度双层圆柱拱壳体系的抗震性能进行数值分析及试验研究。圆柱拱壳分析模型包含了6种开放角度和4种基本频率。利用MIDAS软件建立了24种双层圆柱拱壳结构模型,施加阻尼比为5%的3种不同的地震作用。研究了水平和垂直地震作用下分析模型在X、Y、Z三个方向上的动力响应特性。此外,对缩尺薄壁钢管模型进行了振动台试验。将试验结果和数值分析结果进行对比,二者加速度反应分布情况相似。水平地震作用下,数值分析和试验均在1/4和3/4节点处出现最大值,在中心节点处出现较小值。研究结果显示,圆柱拱壳模型最佳开启角度为90°。     

Analytical and experimental studies on seismic behavior of double-layer barrel vault systems with different open angles

This paper presents the seismic behavior of double-layer barrel vault systems with different open angles through analytical and experimental studies with modeling of thin-walled steel tubes. For the analytical study, different six open angles and four fundamental frequencies were incorporated into the barrel vault analysis models and analyzed. A total of 24 double-layer structures were developed using the MIDAS computer analysis program and these structures were subjected to three different ground motions with a 5% damping ratio. The characteristics of the dynamic responses for the X, Y, and Z directions of the analytical model, subjected to both horizontal and vertical earthquakes, were investigated. In addition to the analytical study, an experimental study using scaled down thin-walled steel tube models was undertaken using a shaking table test. Comparing the analytical and experimental studies, the dynamic behaviors were very similar in terms of the distributions of the acceleration responses. Both the analytical and experimental models had maximum values at the 1/4 and 3/4 nodes, while having relatively smaller responses at the center node from horizontal earthquakes. It is believed that the barrel vault model with an open angle of 90 degrees has the most advantageous shape of the analytical barrel vault models used in this study.     

刚性桩复合地基尺寸效应试验研究

 为了研究刚性桩复合地基承载性状受基础尺寸大小变化的影响规律,自主研制一个模型箱试验装置,开展4个不同尺寸压板的地基土以及复合地基载荷试验和单桩载荷试验等相关模型试验,获得一套模型试验测试成果。试验结果表明,在基底应力和置换率相同的条件下,复合地基沉降随压板尺寸增大而增大,桩–土应力比随压板尺寸增大而增大,桩分担的荷载随压板尺寸增大而增大。在试验成果的基础上,从理论上对刚性桩复合地基尺寸效应进行分析,所揭示的规律与试验结果也是一致的。由于尺寸效应的存在,现场载荷试验承载性状不能代替实际基础复合地基承载性状,进而提出由桩–土组合叠加计算模型的方法,来解决复合地基尺寸效应问题,模型试验及工程实例计算结果证明了该方法是可行的。结果可为解决复合地基尺寸效应问题及探讨复合地基承载能力检测方法提供参考。     

非黏性土的振动密实试验研究(英文)

通过室内模型和现场振冲试验,研究了无填料振冲加固细砂吹填土的适用性。在模型试验中,进行了孔隙水压力测试和静力触探试验,研究了孔隙水压力变化规律和振冲间距对振冲效果的影响。通过回归分析,得出了孔隙水压力消散的经验公式。另外在现场进行了单点振冲,双点振冲及三点振冲试验。室内模型试验和现场试验的结果表明,无填料振冲法可以应用在细砂的地基处理中,并可以取得很好的效果。     

#br# 基于透明土的XCC桩沉桩挤土效应模型试验及其理论研究

现浇X形桩（以下简称XCC桩）是近几年提出的一种新型异形截面桩,其沉桩挤土效应不同于传统圆形截面桩。针对目前的理论模型和试验技术对于研究异形截面桩沉桩挤土效应的不适用性,提出一种新的异形截面桩沉桩模型试验技术。基于透明土变形可视化技术,分别研究了圆形桩和XCC桩沉桩挤土的位移场变化规律。通过将圆形桩透明土沉桩挤土位移场的结果跟传统的理论模型（圆孔扩张法和应变路径法）进行对比,验证了透明土沉桩模型试验技术的可靠性。随后,开展XCC桩的沉桩挤土试验。进一步地,基于模型试验结果提出一种简单的修正扩孔理论用于计算XCC桩异形桩的沉桩挤土径向位移的分布规律,并将理论计算位移与模型试验测量值进行对比验证修正扩孔理论的合理性。提出的异形桩透明土沉桩模型试验技术以及修正扩孔理论可以作为研究其他如矩形桩、Y形桩、H形桩等异形截面桩的沉桩挤土效应问题的一个基础。     

On the aerodynamic and aeroelastic response of a bridge tower

This work is concerned with the aerodynamic characterization of a cable-stayed bridge tower in free-standing configuration; experimental tests were performed at Politecnico di Milano Wind Tunnel under smooth and turbulent flow conditions. The aerodynamic behavior of the tower was investigated through static and dynamic tests on a 1:30 scale sectional model; the whole structure response has been studied using a 1:100 scale full aeroelastic model in stand-alone configuration. Aim of this paper is to compare wind tunnel test results obtained on the two models for different wind exposures, discussing the problems related to scale effects in scale model testing. Some inconsistencies found during the experimental campaign confirm that scale effects in wind tunnel testing represent a serious issue especially for bluff body structures whose vortex shedding response is strongly affected by Reynolds number.