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混凝土灌注桩桩周土力学参数反分析方法研究

混凝土灌注桩桩周土力学参数反分析方法研究

作者：谢鲁齐东北大学

学位级别：硕士

桩基础的承载能力主要取决于桩周土的极限承载能力,土的强度主要体现在抗剪强度上。因此,土的抗剪强度指标是决定桩基础承载力的主要因素。土的强度参数包括黏聚力c和内摩擦角φ,目前,这两个参数的取得通常是通过土工试验完成,包括直接... 详细信息

桩基础的承载能力主要取决于桩周土的极限承载能力,土的强度主要体现在抗剪强度上。因此,土的抗剪强度指标是决定桩基础承载力的主要因素。土的强度参数包括黏聚力c和内摩擦角φ,目前,这两个参数的取得通常是通过土工试验完成,包括直接剪切试验、三轴压缩试验等。但由于土工试验需要将试样脱离其工作环境,而且无法精确地模拟真实工作条件下土的破裂面,因此土工试验得到的强度参数存在较大误差。国内外专家通过一系列改进的试验来模拟土的真实工作状态,但仍未能完全达到预期目标。本文根据桩周土材料受力特性与三轴压缩试验中土样的力学特性的关联性分析,分别研究了桩侧土和桩端土的应力状态;应用弹性力学理论,推导了1/4无限平面弹性体在一侧受到均布正应力和均布切应力的条件下的应力解,使用明德林解求解桩端地基单元的应力,进而确定土单元破裂面,求解其第一主应力和第三主应力;结合岩土材料离散的特性,提出了桩侧土的应力衰减系数,进而应用莫尔-库伦准则和应力路径理论提出反分析方法—莫尔应力圆图解法,求解土的强度参数。对于桩侧土,采用本文推导的桩侧土单元应力解,求解桩侧土单元应力并应用衰减系数公式进行修正,通过应力路径理论,确定桩侧土极限平衡状态所在位置。对于桩端土,采用集中力作用于地基内部条件下的明德林解计算桩端土有效压缩层厚度范围内的土单元应力,通过应力路径理论,确定桩端土极限平衡状态所在位置。然后,分别对黏性土材料和无黏性土材料应用对应的莫尔应力圆图解法,确定桩周土的黏聚力和内摩擦角。在建立强度参数反分析方法后,应用混凝土灌注桩静载荷试验的荷载和位移数据,对混凝土灌注桩桩周土材料强度参数反分析求解,将反分析得到的强度参数分别应用于有限元强度折减法、荷载增量法的极限荷载分析,荷载增量法计算的P-s曲线较好的拟合了静荷载试验P-s曲线;使用有限元强度折减法研究了桩基础的极限荷载问题,进一步证明本文提出的莫尔应力圆图解法可以求解满足工程设计要求的强度参数。

关键词：桩基础土力学反分析方法强度折减法

基于可更换耗能连接的装配式混凝土梁柱节点力学性能试验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2021年第1期51卷 1-8页

作者：谢鲁齐吴京章锦洋刘晨昱东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室南京211189

为提高结构的震后修复效率和修复后工作性能,提出一种带有可更换耗能连接的装配式混凝土框架梁柱节点构造.将可更换耗能连接作为梁端抗弯部件和阻尼器,销轴体系作为梁端抗剪部件,进行节点试件的拟静力试验,分析其力学特性、抗震能力和... 详细信息

为提高结构的震后修复效率和修复后工作性能,提出一种带有可更换耗能连接的装配式混凝土框架梁柱节点构造.将可更换耗能连接作为梁端抗弯部件和阻尼器,销轴体系作为梁端抗剪部件,进行节点试件的拟静力试验,分析其力学特性、抗震能力和修复后性能.结果表明,试件在加载过程中表现出稳定的耗能能力和高延性性能,塑性变形集中在耗能连接的核心钢板内,卸载后混凝土裂缝均可闭合.发生较大转角位移时,试件可保持稳定的承载能力,其失效模式为核心钢板中部的疲劳断裂.更换核心钢板后试件的弹性刚度、滞回性能和延性等与初始工况一致,混凝土部件仍保持弹性,表明节点的震后修复性能良好.所提出的节点构造可应用于高烈度区域,使结构在强震后快速恢复承载能力和使用功能.

关键词：装配式混凝土框架可更换耗能连接组件震后修复性能低周疲劳能力滞回性能

带可更换耗能钢棒的装配式混凝土单侧屈服梁柱节点抗震性能试验研究

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工程力学 2022年第7期39卷 205-216,256页

作者：朱云青吴京童超柳东森谢鲁齐东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学国家预应力工程技术研究中心南京211189

提出了一种新型的钢筋连接器——可调组合钢筋连接套筒,并基于此组装了一套耗能连接件。对耗能连接件开展了轴向的低周往复加载试验,验证了其荷载传递的可靠性以及优异的耗能性能。将耗能连接件内置于装配式混凝土框架梁端底部,提出了... 详细信息

提出了一种新型的钢筋连接器——可调组合钢筋连接套筒,并基于此组装了一套耗能连接件。对耗能连接件开展了轴向的低周往复加载试验,验证了其荷载传递的可靠性以及优异的耗能性能。将耗能连接件内置于装配式混凝土框架梁端底部,提出了一种带可更换耗能钢棒的单侧屈服梁柱节点(REDB-SYBC)。对试件开展拟静力试验研究,分析节点的损伤分布、破坏形态、滞回特性、耗能能力等抗震性能。试件滞回曲线稳定饱满无捏缩,抗震性能良好。试验结果表明:新型节点单侧屈服的变形模式减少了楼板的变形与损伤,充分发挥了梁底连接件的耗能能力,其主要损伤及破坏均发生在梁底耗能钢棒上,实现了损伤集中的设计目标以及“强柱弱梁”的抗震设计原则;利用新型连接套筒的内部空间即可实现耗能钢棒的更换,经过更换和修复后的节点各项抗震性能与初始节点基本相当。

关键词：装配式混凝土梁柱节点可更换耗能钢棒抗震性能震后修复拟静力试验

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可更换耗能连接力学机理及变形性能研究

工程力学 2020年第6期37卷 186-195页

作者：谢鲁齐吴京章锦洋刘晨昱东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室南京210096

提出一种安装于装配式混凝土梁柱连接部位的可更换耗能连接组件,可以诱导结构的损伤集中在连接区域,保证结构主要构件在强震下处于弹性状态,增强结构的可修复性。利用MTS力学试验机开展3个组件的试验分析,研究组件的滞回性能、耗能能力... 详细信息

提出一种安装于装配式混凝土梁柱连接部位的可更换耗能连接组件,可以诱导结构的损伤集中在连接区域,保证结构主要构件在强震下处于弹性状态,增强结构的可修复性。利用MTS力学试验机开展3个组件的试验分析,研究组件的滞回性能、耗能能力和低周疲劳性能。试验结果表明,可更换耗能连接组件的滞回性能稳定,展现出了优良的延性和低周疲劳性能。基于ABAQUS开展的组件参数化分析主要针对核心耗能部件的厚度及核心耗能部件与约束部件之间的间隙。结果表明:增加核心耗能部件的厚度会减轻结构的高阶屈曲波数,优化构件长度方向的应变分布均匀性;核心耗能部件与约束部件之间的间隙也会影响核心耗能部件的应变分布。该文分析结果表明,该可更换耗能连接可以应用于对结构延性和可恢复性要求比较高的高震区框架结构中。

关键词：框架结构力学性能试验研究可更换耗能连接装配式混凝土低周疲劳性能

可更换耗能连接组件的装配式混凝土柱脚抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第11期43卷 51-62页

作者：章锦洋吴京谢鲁齐李春雨朱云青东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 常州市住房和城乡建设局江苏常州213022 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043

为使装配式混凝土结构在强震作用下达到损伤集中的效果,增强装配式混凝土结构的震后可修复性,提出一种可更换耗能连接组件(REDC)的装配式混凝土柱脚。设计并制作了1个足尺REDC装配式混凝土柱脚,通过改变柱设计轴压比、REDC核心耗能钢板... 详细信息

为使装配式混凝土结构在强震作用下达到损伤集中的效果,增强装配式混凝土结构的震后可修复性,提出一种可更换耗能连接组件(REDC)的装配式混凝土柱脚。设计并制作了1个足尺REDC装配式混凝土柱脚,通过改变柱设计轴压比、REDC核心耗能钢板厚度等参数,开展了4个工况下的拟静力试验。研究结果表明:加载过程中柱脚始终表现出稳定的滞回特性和较高的延性,低轴压比(n=0.3)下呈饱满的梭形滞回环,高轴压比(n=0.8)下滞回环有一定捏缩;除高轴压比下柱底钢套筒局部区域竖向压应变接近屈服应变外,柱脚始终保持完好,塑性变形集中于REDC核心耗能钢板内;混凝土柱身处于微损伤状态,表现为柱脚卸载至初始位置后可闭合的水平向弯曲裂缝;核心耗能钢板断裂前,在5%水平位移角下经历了至少25次加载循环,表现出良好的低周疲劳性能;核心耗能钢板的失效模式为疲劳断裂,断裂位置均位于屈服段中部或屈服段与过渡段交界处。REDC核心耗能钢板的实测变形量与理论计算结果基本一致,验证了理论分析的准确性,可用于该种装配式混凝土柱脚设计。

关键词：装配式混凝土柱脚可更换耗能连接组件轴压比拟静力试验抗震性能低周疲劳特性

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再生骨料混凝土的基本性能分析

江西建材 2013年第4期 13-14页

作者：谢鲁齐东北大学土木工程研究所辽宁沈阳110004

再生骨料混凝土的研究和应用对于可持续发展的实现具有重要作用,本文通过分析再生骨料及再生骨料混凝土的强度、抗渗性、耐久性等方面的性能,得出再生骨料混凝土的强度及耐久性要低于天然骨料混凝土的结论,如果想扩大再生骨料混凝土的... 详细信息

再生骨料混凝土的研究和应用对于可持续发展的实现具有重要作用,本文通过分析再生骨料及再生骨料混凝土的强度、抗渗性、耐久性等方面的性能,得出再生骨料混凝土的强度及耐久性要低于天然骨料混凝土的结论,如果想扩大再生骨料混凝土的应用范围,应应用再生混凝土增强技术,处理之后,可以应用于部分承重构件。

关键词：再生骨料混凝土特性性能

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强震及其余震对屈曲约束支撑性能需求的影响

强震及其余震对屈曲约束支撑性能需求的影响

第26届全国结构工程学术会议

作者：谢鲁齐吴京黄卿东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室东南大学建筑设计研究院有限公司综合一所

开展了高性能屈曲约束支撑（HPBRB）在强震及其多次余震作用下的最大应变比和累积塑性变形（CPD）的需求分析。基于一六层平面屈曲约束支撑钢框架（BRBF）,选取Northridge近场地震波开展增量动力时程分析,并对BRBF在一次、两次及三次等... 详细信息

开展了高性能屈曲约束支撑（HPBRB）在强震及其多次余震作用下的最大应变比和累积塑性变形（CPD）的需求分析。基于一六层平面屈曲约束支撑钢框架（BRBF）,选取Northridge近场地震波开展增量动力时程分析,并对BRBF在一次、两次及三次等幅激励下的地震响应进行总结。分析结果表明,为保证框架在多次余震下的延性需求,应对框架内的HPBRB的最大应变比及CPD提出更严格的要求。

关键词：高性能屈曲约束支撑延性最大应变比累积塑性变形

来源： cnki会议评论

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某超长预应力框架结构张拉方案分析

工业建筑 2023年第1期53卷 130-134页

作者：熊学炜谢鲁齐方显吴京中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 国家预应力工程技术研究中心(东南大学) 南京211189

针对超长预应力框架结构的张拉方案开展数值模拟分析,对结构在后浇带同步浇筑并同步张拉、后浇带分批浇筑并分段张拉两种条件下的内力分布和变形规律进行了对比;针对后浇带分批浇筑并分段张拉的情形,提出了4种张拉方案。分析结果表明:... 详细信息

针对超长预应力框架结构的张拉方案开展数值模拟分析,对结构在后浇带同步浇筑并同步张拉、后浇带分批浇筑并分段张拉两种条件下的内力分布和变形规律进行了对比;针对后浇带分批浇筑并分段张拉的情形,提出了4种张拉方案。分析结果表明:分批浇筑并分段张拉方案相较于同步浇筑张拉方案改善了边柱内力的分布,边柱最大弯矩显著降低,柱端混凝土拉应力分布情况也得到了改善;多次分批封闭后浇带并张拉后浇带所在跨的预应力筋对于结构整体性能是有利的,且随着批次的增加,这种有利效果越明显。在实际工程中,对预留的后浇带宜采取分批张拉的方案。

关键词：预应力混凝土框架结构预应力效应梁板结合有效翼缘宽度

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预应力混凝土框架梁中预应力效应分析研究

建筑结构 2024年第22期54卷 100-105页

作者：陶德怀谢鲁齐彭俊吴京张晓刚中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 东南大学国家预应力工程技术研究中心南京211189

针对预应力混凝土框架梁预应力效应开展理论和数值分析,指出了将预应力混凝土框架梁简化为固定翼缘宽度线性构件的方法存在局限性。建立了梁板结构实体模型,分别施加竖向荷载和轴向等效集中力,对楼板内的正应力分布情况展开分析。结果表... 详细信息

针对预应力混凝土框架梁预应力效应开展理论和数值分析,指出了将预应力混凝土框架梁简化为固定翼缘宽度线性构件的方法存在局限性。建立了梁板结构实体模型,分别施加竖向荷载和轴向等效集中力,对楼板内的正应力分布情况展开分析。结果表明:在框架梁承受轴向力时,楼板承受正应力的范围沿梁长度方向存在显著的不均匀分布现象,常用的线框模型无法准确反映梁正应力分布。分别建立了梁板结构的实体模型、固定翼缘宽度梁线框模型和梁板结合模型,对模型施加预应力等效荷载,并进行预应力效应对比分析。结果表明:固定翼缘宽度梁线框模型无法考虑楼板约束引起的梁内次轴力,导致其在变形和裂缝宽度分析中存在较大误差;实体模型分析准确但时间成本过高;梁板结合计算模型可以充分考虑肋梁在板约束下产生的次轴力效应,可实现以较小的分析成本准确计算内力和变形。

关键词：预应力混凝土框架结构预应力效应梁板结构有效翼缘宽度