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新型板桩码头抗震性能评价与液化灾害防护措施研究

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新型板桩码头抗震性能评价与液化灾害防护措施研究

作者：韩小凯大连理工大学

学位级别：硕士

在我国,不少地区比较适合于建设挖入式港池,而板桩码头可以发挥投资省、施工速度快等特点,可产生巨大的社会和经济效应。因此,开发高吨位吨深水板桩码头新结构,是水运事业发展的需要,是区域经济发展的需要,是码头技术发展的需要。对于... 详细信息

在我国,不少地区比较适合于建设挖入式港池,而板桩码头可以发挥投资省、施工速度快等特点,可产生巨大的社会和经济效应。因此,开发高吨位吨深水板桩码头新结构,是水运事业发展的需要,是区域经济发展的需要,是码头技术发展的需要。对于粉砂质地基,地震条件下砂土的液化问题是一个非常重要的问题,对结构可能会造成致命的破坏,因此必须研究高吨位深水板桩码头结构抗震动与减震问题。本文拟通过三维动力反馈计算分析,模拟土压力和地震荷载联合作用下的地基液化、桩土滑移等现象,并且研究了该新型板桩码头在强震下的工作特性,提出科学合理的新型板桩码头地震安全评价方法和评价标准,在此基础上提出深水板桩码头抗震措施和减震技术。主要包括以下几个方面。1.首先介绍了本文采用的有限元方法,其中控制方程是基于Biot提出的饱和砂土动力特性理论而建立的水土耦合控制方程,本构模型采用的是OKA提出的循环弹塑性本构。2.建立了简单板桩有限元模型与振动台试验进行对比验证。验证了该程序可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对前墙的动土压力。3.针对已有的初步设计资料和地质资料,建立了卸荷式板桩码头的有限元模型,并进行了初步模拟。研究表明：地震作用下,可液化土层超孔隙水压力比增长并发生了较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;地震荷载越大,相应的土体孔压变化越剧烈;前墙与遮帘桩的土压力一般在不同土层交界处出现突变;卸荷平台对遮帘桩顶部的位移有一个比较好的协调作用。4.建立三维有限元模型,模拟该新型板桩结构在强震下的工作特性,并与采用相应抗震措施后的模型做了比较。与地震等级较差时相比,土层液化速度增加,结构形式破坏严重;当采用一定数量的碎石桩后,第三层砂土的液化程度有了明显的降低,对结构的抗震效果有一个非常明显的提高。

关键词：板桩码头液化地震荷载超孔隙水压力比

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波浪荷载作用下软黏土软化模型研究

地震工程学报 2015年第1期37卷 27-33页

作者：付培帅唐小微韩小凯刘功勋大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023 中交上海航道勘察设计研究院有限公司中交疏浚技术重点实验室上海200120

波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径... 详细信息

波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径的特点;为描述软化后的应力-应变关系,将软化效用和累积塑性应变的参数引入到能够反应土体动力非线性的Hardin-Drnevich模型中,建立修正模型,使之能够反应软黏土体软化与塑性应变累计特性;通过与模拟波浪荷载下土体应力特征的循环耦合试验结果进行对比分析,验证该修正模型的可靠性。

关键词：波浪荷载应力路径 Hardin-Drnevich模型软化

自适应时间步长法及三维堤坝地震液化数值模拟

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地震工程学报 2015年第3期37卷 672-677页

作者：张西文唐小微白旭唐晓成韩小凯济南大学土木建筑学院山东济南250022 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132000

三维大模型数值计算因巨大的单元和结点数目而非常耗时,在地震响应分析中受计算时间步长的限值则更加耗时。在饱和砂土动力液化计算平台上开发时域离散误差评估方法和时间步长自适应调整的计算程序,并成功应用于三维堤坝地震液化响应分... 详细信息

三维大模型数值计算因巨大的单元和结点数目而非常耗时,在地震响应分析中受计算时间步长的限值则更加耗时。在饱和砂土动力液化计算平台上开发时域离散误差评估方法和时间步长自适应调整的计算程序,并成功应用于三维堤坝地震液化响应分析。时域离散误差包括土骨架的位移误差和单元孔压误差,通过定义孔压误差影响系数计算出混合误差,根据混合误差和设定的误差允许值进行计算步长的自适应调整。在三维堤坝地震液化数值模拟中,采用自适应时间步长法有效避免小步长精确但耗时、大步长省时而不精确的缺点。在大模型和超大模型计算中,最优调整每一步的计算时间步长,完美实现既节省时间又不失精度的时域离散策略。

关键词：自适应时间步长法混合误差堤坝地震液化计算时间

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遮帘式板桩码头地基地震液化破坏机理

地震工程学报 2015年第2期37卷 410-414页

作者：韩小凯曹雪健唐小微张西文付培帅大连理工大学建设工程学部岩土工程研究所辽宁大连116024 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

遮帘式板桩码头作为一种新型的板桩结构型式,其抗震性能研究是设计建造过程中的重要环节。在FEM-FDM水土耦合计算的平台上引入循环弹塑性本构模型,借助FORTRAN编程软件形成饱和砂土动力液化分析的数值方法,可有效模拟饱和砂土在地震动... 详细信息

遮帘式板桩码头作为一种新型的板桩结构型式,其抗震性能研究是设计建造过程中的重要环节。在FEM-FDM水土耦合计算的平台上引入循环弹塑性本构模型,借助FORTRAN编程软件形成饱和砂土动力液化分析的数值方法,可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对遮帘桩和前墙的动土压力。研究表明:地震作用下可液化土层超孔隙水压力比增长并发生较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;前墙剪力最大值位于海床与前墙交界处;遮帘桩剪力最大值位移与前墙底平行的位置;后拉杆拉力逐渐变大,前拉杆拉力逐渐变小。通过对板桩码头地震液化灾害的分析,可为抗震和抗液化设计提供参考依据。

关键词：遮帘式板桩码头地震液化前墙剪力

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高速公路中长期养护规划编制技术路线

山东交通科技 2022年第4期 150-151,155页

作者：王惠宁韩小凯樊超山东省交通规划设计院集团有限公司山东济南250101 山东高速集团有限公司山东济南250098

阐述高速公路路面养护规划编制的总体思路,对养护规划的关键要素进行了分析,提出经济适用的路面中长期养护规划。

关键词：高速公路养护规划沥青路面

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液化场地水库土石坝地震动力响应研究

华北地震科学 2021年第3期39卷 17-22,65页

作者：张以文张西文王振韩小凯水发规划设计有限公司济南250100 济南大学土木建筑学院济南250022 山东省交通规划设计院有限公司济南250031

基于有限差分法基本原理,采用FLAC3D软件对水库大坝在地震作用下的动力响应进行分析,研究地震强度、水库蓄水高度等对坝体稳定性的影响。结果表明:随着地震强度增加,坝基液化程度加剧,诱发的坝顶竖向沉陷增大;随着蓄水高度的增加,坝基... 详细信息

基于有限差分法基本原理,采用FLAC3D软件对水库大坝在地震作用下的动力响应进行分析,研究地震强度、水库蓄水高度等对坝体稳定性的影响。结果表明:随着地震强度增加,坝基液化程度加剧,诱发的坝顶竖向沉陷增大;随着蓄水高度的增加,坝基液化程度和范围增大,坝顶竖向沉陷变形增大。当蓄水高度为10 m,地震峰值加速度为0.4 g时,坝顶沉陷量约为0.13 m,坝体稳定性降低,出现明显的潜在滑动面。因此在水库大坝选址、设计和施工中应注意可液化地基的地震灾害并做好相应的抗液化及加固措施。

关键词：坝基液化坝顶沉陷边坡稳定有限差分

宜毕高速威信至镇雄段k10路堑边坡失稳机理探究

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中国公路 2023年第22期650卷 92-93页

作者：徐毅赵霞郑国胜安智敏韩小凯魏东旭山东省交通规划设计院集团有限公司

我国西南地区地质背景复杂，在人为开挖高速公路时，会产生大量路堑边坡，严重威胁着高速公路修建过程中及建成后运营期的安全与稳定。本文以宜毕高速公路威信至镇雄段k10路堑边坡为工程背景，从地形地貌、地层岩性、地质构造、人类工... 详细信息

我国西南地区地质背景复杂，在人为开挖高速公路时，会产生大量路堑边坡，严重威胁着高速公路修建过程中及建成后运营期的安全与稳定。本文以宜毕高速公路威信至镇雄段k10路堑边坡为工程背景，从地形地貌、地层岩性、地质构造、人类工程活动、地震作用、降雨因素六个方面解释了发生滑坡的内在机理，以期为后续治理工程设计提供参考。

关键词：高速公路路堑边坡失稳机理强风化炭质页岩

国省道中水泥混凝土板路面底部脱空判定及处置措施

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山东交通科技 2022年第5期 88-90页

作者：韩小凯王惠宁王珊珊徐毅山东省交通规划设计院集团有限公司山东济南250101 山东高速集团有限公司山东济南250098

结合2020年青岛市城阳地区S202国学公园至流亭立交桥段(K266+200-K270+755)大中修项目,通过落锤式弯沉仪检测车检测的弯沉数据,对如何判定“白加黑”路面中水泥混凝土板底部脱空进行分析。针对其特点,首次在城阳地区在水泥混凝土板路面... 详细信息

结合2020年青岛市城阳地区S202国学公园至流亭立交桥段(K266+200-K270+755)大中修项目,通过落锤式弯沉仪检测车检测的弯沉数据,对如何判定“白加黑”路面中水泥混凝土板底部脱空进行分析。针对其特点,首次在城阳地区在水泥混凝土板路面下进行注浆措施。

关键词：水泥混凝土路面板底脱空弯沉注浆

钒微合金化中锰马氏体耐磨钢奥氏体晶粒长大行为

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金属学报 2022年第12期58卷 1589-1599页

作者：韩汝洋杨庚蔚孙新军赵刚梁小凯朱晓翔武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 钢铁研究总院工程用钢研究所北京100053

利用热模拟试验机、OM和TEM研究了钒微合金化中锰马氏体耐磨钢的奥氏体晶粒长大行为,分析了不同加热温度和保温时间下第二相粒子的形貌、尺寸和粒径分布及其与奥氏体晶粒长大行为的交互作用。结果表明,在820℃保温10 s时,试样的平均奥... 详细信息

利用热模拟试验机、OM和TEM研究了钒微合金化中锰马氏体耐磨钢的奥氏体晶粒长大行为,分析了不同加热温度和保温时间下第二相粒子的形貌、尺寸和粒径分布及其与奥氏体晶粒长大行为的交互作用。结果表明,在820℃保温10 s时,试样的平均奥氏体晶粒尺寸为3.98μm,继续保温3600 s后仅长大1.47μm,具有较强的抗粗化能力。这是因为基体中细小的V(C, N)粒子钉扎奥氏体晶界,抑制了奥氏体晶粒的长大。随着保温温度升高和时间的增加,V(C, N)粒子发生溶解和粗化,钉扎能力减弱,奥氏体晶粒快速长大。利用增加时间指数的新型Sellars模型,通过预设误差函数的新型计算方法,建立了两段奥氏体长大模型,其与传统Beck模型相比,预测精度大幅度提升。

关键词：中锰马氏体耐磨钢 V(C N)析出钉扎力晶粒长大奥氏体晶粒长大模型