剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度影响的试验研究

通过自行研制的大型恒刚度桩土界面直剪仪,进行6种剪切速率的黏性土混凝土界面剪切试验,探讨剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度的影响规律。结果表明：在黏性土混凝土界面,超孔隙水压力随着剪切速率的提高而增大;法向应力和剪切速率通过影响超孔隙水压力大小,决定黏性土混凝土界面剪切峰值强度和剪切破坏位移的大小;剪应力剪切位移关系曲线由基本一致变化到一定范围内产生偏离,且法向应力和剪切速率越大偏离越显著,并出现明显的应变软化现象;剪切速率从0.4 mm/min增加至5.0 mm/min,黏性土混凝土界面抗剪强度减小幅度增大,摩擦系数减小0.1,有效黏着力的变化介于0.81~5.93 kPa之间。     

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5～4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。     

二长岩节理抗剪强度三轴试验研究

摘要：为确定岩石节理的剪切强度,在MTS815型程控伺服岩石刚性试验机上对含不规则、无充填岩石节理试件进行三轴试验。试验过程利用伺服控制系统连续获得同一试件在不同围压条件下对应的最大轴压,并根据弹性力学理论求得不同围压下节理面的正应力和剪应力。除对每一试件的试验结果按线性Mohr-Coulomb准则拟合获得摩擦角和内聚力外,利用Matlab软件的曲线拟合工具对所有试件的正应力和剪应力分别进行了线性Mohr-Coulomb准则拟合、幂函数拟合和非线性Barton公式拟合,对比它们的拟合效果可知：(1)线性Mohr-Coulomb准则拟合明显比幂函数拟合和Barton公式拟合要差,尤其是在低正应力条件下线性Mohr-Coulomb准则拟合将高估岩石节理的剪切强度。(2)幂函数拟合和Barton公式拟合的曲线几乎重合,且总体反映了岩石节理剪切强度的非线性特征。(3)在较高正应力下,线性Mohr-Coulomb准则、幂函数和非线性Barton公式对应的剪切强度均偏高。同时,为了估计拟合公式基本参数的合理性,根据试验成果对Barton公式基本参数进行了比较可靠的区间估计。估计结果表明：用Matlab软件的曲线拟合工具直接根据试件三轴试验结果进行Barton公式拟合的基本参数在某一置信水平(如99.73%)的上、下边界获得的区间估计明显脱离实际物理意义,是错误的;而通过幂函数进行对数转换后确定出参数的上、下边界,获得幂函数相应的上、下限曲线后,再用Barton公式拟合幂函数的上、下限曲线所得的基本参数的区间估计则是合理的。     

城市新鲜生活垃圾变形与强度的关联特性

为了研究新鲜生活垃圾压缩变形、抗剪强度的相关特性及其规律,参照杭州天子岭固体废弃物填埋场垃圾的主要成分,人工配制新鲜生活垃圾试样,采用大型压缩与直剪联合测定实验仪器,对新鲜生活垃圾试样进行压缩变形、强度联合测定试验,得到压缩量、孔隙比、时间与竖向压力的关系曲线.试样的初始孔隙比为2.1,试验竖向压力为25、50、100、200 kPa,每级竖向压力的作用时间分别为0、0.25、0.5、1、2、6、12、24 h.结果表明,新鲜生活垃圾的强度与垃圾压缩变形有关,随着竖向压力及压缩应变的增大而增大;城市新鲜生活垃圾的强度特性符合库仑强度理论;获得了垃圾的压缩性指标及抗剪强度参数.垃圾的压缩系数为1.4 MPa-1,压缩指数为0.372,内摩擦角在24°到31°之间,内聚力在9到23 kPa之间.     

BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力

为了研究BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力,完成了9根集中荷载作用下的BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁的抗剪试验,分析了深梁的破坏过程、破坏形态以及剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对梁抗剪承载力的影响,基于加拿大规范和试验数据拟合出BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明：BFRP筋再生混凝土深梁主要发生剪切破坏,随剪跨比增大,破坏形式由剪切破坏向弯剪破坏转变;试验梁的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,随BFRP筋配筋率和再生混凝土抗压强度的提高而增加;采用本文提出公式的计算结果与试验值吻合较好,且具有一定安全度。     

Research on stability of the accumulated rock-soil body of reservoir bank under rainfall condition

The shear strength parameters property of rock-soil aggregates in embankment slope of reservoir, that is, the relationship between cohesion and gravel content, between friction angle and gravel content, and the relationship between cohesion and water content, between friction angle and water content, is studied based on the direct shear test results, the shear strength change law of the rock-soil aggregates is given, and the unsaturated shear strength formulation of rock-soil aggregates that could consider suction and saturation degree influence is put forward in this paper, through which the sliding or failure physical mechanism of this type of slope under the condition of rainfall infiltration is studied. Also the 3D unsteady saturated-unsaturated seepage field and its FEM resolving mode are established based on the analysis of the slope rainfall infiltration process. Case study with this method indicates that the minimum safety factor of the accumulated rock-soil aggregates dose not arrive at the moment of rainfall cessation, but appears several hours after the rainfall cessation, this phenomenon is in accordance with the practical slope engineering’s failure process and could explain appropriately the slope failure caused by rainfall infiltration. Research results in this paper have an important reference value for the research on stability of the accumulated rock-soil aggregates in embankment slope of reservoir, and can enrich the stability analysis method and relevant theory of reservoir embankment slope. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50539010, 50539110, 50809025, 50539030-1-3), National Science and Technology Support Plan of China (Grant Nos. 2006BAC14B03, 2008BAB29B06, 2008BAB29B03), Opening Fund of Geotechnical Mechanic and Engineering Key Laboratory of the Ministry of Water Recourses of China (Grant No. G07-03), Science and Technology Support Project of China Hydropower Engineering Consulting Group Co. (Grant No. CHC-KJ-2007-02), Special Scientific Research Fund of Doctor Subjects of Colleges and Universities: Research on Diagnosis Method of Concrete Dam Crack Transferring     

钢带嵌缝加固砌体结构抗剪性能试验研究

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。     

装配式结构套筒灌浆连接的混凝土结合界面直剪性能试验研究

研究灌浆层厚度、纵向钢筋、配筋率、轴向压力等因素对直剪荷载作用下套筒灌浆连接的混凝土结合界面裂缝开展、破坏形态、直剪剪切强度、裂缝-滑移曲线以及荷载-滑移曲线的影响. 试验结果表明：对于无纵向钢筋试件结合界面,灌浆层厚度为1、10 mm界面的破坏荷载均值分别是灌浆层厚度为20 mm界面的1.69、1.14倍;对于纵向配筋结合界面,配筋率为0.9%、1.8%的试件界面破坏荷载均值分别是无筋试件界面的1.58、1.89倍,且结合界面直剪破坏延性显著提高,但由于未配箍筋,最终破坏形态为混凝土被纵向钢筋劈裂破坏,降低了结合界面的直剪剪切强度和延性;对于施加轴向压力试件,轴向压力为11.6、23.2 MPa的试件界面破坏荷载分别为无轴压试件界面的6.06、7.81倍,在23.2 MPa轴向压力下,破坏模式转化为界面破坏后的现浇部分混凝土本体破坏.     

考虑粗糙度影响的不同土与混凝土界面大型直剪试验研究

土与结构接触界面的力学特性对于土体与结构相互作用系统的研究具有重要意义,结构周围土体性质与结构表面粗糙度是影响接触面力学性质的重要因素。为研究结构表面粗糙度对不同土体与结构接触面的剪切力学特性的影响,采用大型直剪试验仪进行了3种土体（红黏土、砂土与碎石土）与混凝土接触面剪切试验。通过在混凝土表面预制不同数量的规则半圆型凹槽来改变表面粗糙度,并采用灌砂法对混凝土表面粗糙度进行定量评价,研究粗糙度对不同类型接触面的剪切应力与剪切位移曲线以及强度参数的影响。结果表明：土体类型对接触面的剪切应力与剪切位移曲线形态具有较大的影响,红黏土与混凝土接触面剪切曲线表现为剪切软化型,砂土与混凝土接触面剪切曲线表现出理想弹塑性特征,碎石土与混凝土接触面剪切曲线主要表现为应变硬化型。粗糙度对接触面的剪切强度有着显著的影响,不同土体与混凝土接触面的剪切强度随粗糙度的增大均有明显提高,但法向应力的增大会弱化粗糙度对接触面剪切强度的影响。不同粗糙度条件下接触面的剪切强度与法向应力之间均存在着良好的线性关系,表明接触面的剪切破坏符合摩尔-库伦准则。粗糙度的增大能显著提高接触面的表观黏聚力,但对接触面内摩擦角的影响较小。     

Experimental research on bond strength of deformed GFRP rebars with different surface configurations

Based on the Canadian Standards Association(CSA) criterion,experiments on 30 pull-out specimens were conducted to study the bond strength of deformed GFRP rebars with 8 different surface configurations.Each rebar was embedded in a 150 mm concrete cube,and the test embedded length was four times of the rebar diameter.Relationship between the mode of failure,the average bond strength and the average bond strength-slip for each rebar was analyzed.Results show that the failure mode of all specimens is the shearing off or desquamation of ribs,no splitting cracks appear on the cube specimens.The bond stress of deformed GFRP rebars mainly depends on the mechanical interaction between the ribs of the bar and the surrounding concrete,and the bond strength of deformed GFRP rebars is improved obviously.The optimal rib spacing is less than 2.5 times of the rebar diameter,and the rib height is more than 3% of the rebar diameter.     

预应力钢绞线超高强混凝土H型桩弯剪性能试验研究

为了解决河道护岸和基坑围护工程中普通预应力混凝土管桩水平承载力低及变形延性差的问题,研发了预应力钢绞线超高强混凝土H型桩. 通过对2种规格的8根H型桩试件进行足尺抗弯及抗剪性能试验,研究H型桩的抗裂性能、抗弯（剪）承载力、变形延性及破坏特征. 结果表明：预应力钢绞线超高强混凝土H型桩抗弯破坏模式为受压区混凝土压溃,抗剪破坏模式为斜截面剪压破坏;抗弯试验桩身竖向裂缝较多且分布均匀,抗剪试验桩身裂缝较少且斜裂缝出现滞后于竖向裂缝;试件抗裂弯矩和开裂剪力试验值与规范公式计算值相近,极限抗弯承载力较计算值偏大约30%. 对比预应力超高强混凝土管桩抗弯试验结果表明,H型桩具有更好的变形延性和整体性.     

不同抗剪模型下高强混凝土剪力墙数值模拟分析

基于修正斜压场理论和扰动应力场模型分别对不同剪跨比的高强混凝土剪力墙拟静力试验进行数值模拟,得到相应的滞回曲线和骨架曲线。与试验数据对比,结果表明：较之于修正斜压场理论模型,基于扰动应力场模型计算的PΔ滞回曲线与试验PΔ滞回曲线吻合更好,得到的破坏形态及裂缝分布图与试验基本相同。充分说明了基于扰动应力场模型的有限元数值模型能够较好地模拟循环荷载作用下的高强混凝土剪力墙构件的滞回特性。     

Numerical investigation on the sensitivity of jointed rock mass strength to various factors

The mechanical properties of jointed rock masses, such as strength, deformation and the failure mechanism, can be understood only by studying the sensitivity of jointed rock mass strength (both the peak and residual strengths) to the factors that affect it. An orthogonal design of uniaxial compression tests was simulated on eighteen groups of jointed rock specimens having different geometric and mechanical properties using RFPA2D (Rock Failure Process Analysis) code. The results show that the peak strength is controlled by the geometric parameters of the joints, but that the residual strength is controlled by the mechanical properties of the joint interfaces. The failure mode of jointed rock specimens is mainly shear failure. Joint quantity, or density, is the most important index that affects jointed rock mass strength and engineering quality.     

剪力墙竖向连接软钢阻尼器滞回性能试验研究

提出应用于剪力墙竖向韧性连接体的易拆装的拉压耗能软钢阻尼器.为了研究拉压荷载作用下该阻尼器的滞回性能,基于杠杆原理,设计制作能放大加载位移的高承载销轴-钢梁加载装置和3对不同耗能肢形状的试件,模拟阻尼器的螺栓连接边界和拉压往复受力过程.将阻尼器试件同条件依次安装并开展拟静力循环往复加载试验,研究试件的破坏模式、强度及变形能力、耗能特性及螺栓连接的可靠性,获得试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力及延性系数等.对阻尼器的耗能承载能力进行评价分析,研究耗能肢型体参数对力学性能的影响.建立有限元模型,模拟阻尼器的失效行为.结果表明,阻尼器以耗能肢屈曲为典型破坏模式,Z型耗能肢阻尼器与其他2种耗能肢形状的阻尼器相比,具备更好的防屈曲性能和耗能能力,能够发挥低屈服点钢材的力学性能,震损后可以快速更换.     

富含砖粒再生混凝土抗剪性能研究

为了研究富含砖粒再生混凝土的抗剪性能,制备了4组不同配合比的富含砖粒再生混凝土试件,以28 d立方体抗压强度值为变化因素,在分析立方体抗压强度对抗剪强度影响的基础上,研究了立方体抗压强度值对剪应力-应变曲线的影响。结果表明:富含砖粒再生混凝土的剪切破坏形态与普通混凝土相似,其抗剪强度随着抗压强度的提高呈显著增长趋势;建立了剪应力-应变的本构方程,提出了富含砖粒再生混凝土的剪切模量计算式。     

带斜筋单排配筋中高剪力墙抗震性能试验研究

为了解斜筋布置形式对单排配筋混凝土中高剪力墙抗震性能的影响,进行了4个带斜筋和1个不带斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙低周反复荷载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,研究了斜筋角度和配筋比例对中高剪力墙抗震性能的影响。结果表明：对于低配筋量的单排配筋混凝土中高剪力墙,墙体分布钢筋的配置形式变化对其破坏形态、极限承载力和延性影响不大;配置斜筋可在一定程度上减小墙体剪切滑移变形,斜筋呈扇形布置对于减小墙体剪切滑移变形效果相对较好;与不配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙相比,配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙后期刚度衰减速度相对较慢,抗震耗能能力较好。     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

模拟岩石的平行粘结模型微观参数标定

针对平行粘结模型不能同时满足岩石抗拉强度和抗压强度的问题,通过模拟岩石的单轴拉伸试验和单轴压缩试验,以已有的Lac du Bonnet花岗岩的室内试验结果为目标,标定了不同孔隙比和不同不均匀系数岩石离散元试样的微观参数。从微观破坏机制角度指出了平行粘结模型的不足之处,并提出了改进方法。研究结果表明:满足抗拉强度和抗压强度的微观胶结强度参数相差一个数量级;模型仅考虑了胶结的抗拉和抗剪特性,忽略了法向力对胶结强度的影响,导致模型不能正确反映岩石的拉压强度比值;建议采用可模拟颗粒破碎的团粒模型或者基于室内试验提出的胶接模型。     

考虑剪切变形和弯剪相互作用的带翼缘剪力墙数值模型

提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型,通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性.结果表明,所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏;增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束,可以防止其发生受压过早破坏;腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象,腹板和翼缘相交处...     

填石路堤动力特性的试验与数值模拟研究

目的为了揭示填石路堤的动力特性，合理设计填石路堤及路面结构．方法通过室内模型试验得到了动力荷载作用下填石路堤内部动应力分布规律以及动力荷载作用后路堤填料颗粒级配变化情况．再采用MARC有限元软件建立了动力荷载作用下填石路堤数值模型，选用Drucker—Prager弹塑性本构模型对填石路堤的动力特性进行了数值模拟．结果有限元可有效模拟动力荷载作用下填石路堤的应力分布规律，而对于填石路堤在动力荷载下的破坏表现为颗粒棱角的破碎以及细粒料漏失的破坏模式，数值模拟则只能采用塑性区表征．结论提出了确定填石路堤动力荷载影响区域的方法，并建议填石路堤上部应设置足够厚的整体性路面结构层次，避免长期汽车荷载作用下因填料棱角破碎和细粒料漏失而发生沉陷的病害．