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预应力控制水平及混合配筋影响下PRC管桩抗弯承载性能试验研究

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西南交通大学学报 2024年

作者：唐昌意徐妍崔凯陈峰侯伟生张胜杰西南交通大学土木工程学院珠海市规划设计研究院中国建筑一局(集团)有限公司建华建材(中国)有限公司汤始建华建材(上海)有限公司

混合配筋预应力混凝土管桩（PRC管桩）受预应力控制水平、混合配筋等因素影响，实际抗弯承载力与理论设计值存在偏差，致使其服役过程中存在桩身破坏或性能退化等潜在风险。为研究PRC管桩实际抗弯承载性能表现，开展不同预应力水平、混... 详细信息

混合配筋预应力混凝土管桩（PRC管桩）受预应力控制水平、混合配筋等因素影响，实际抗弯承载力与理论设计值存在偏差，致使其服役过程中存在桩身破坏或性能退化等潜在风险。为研究PRC管桩实际抗弯承载性能表现，开展不同预应力水平、混合配筋情况下PRC管桩抗弯载荷试验研究。荷载试验采用单调连续加载方式，记录不同PRC管桩桩身弯矩-挠度曲线，确定其抗弯载荷变化规律，最终对试验所得数据与现行标准中相关弯矩承载力理论计算值进行对比验证。研究结果表明：混合配筋方式提高了桩身承载力及延性，初始预应力张拉控制比例越高，试件的弹性变形段越长、开裂弯矩越大、裂缝出现延后，初始预应力为0.5倍张拉力时试件的延性最好，弯曲变形延性大于10，最大挠度超过54mm，裂缝宽度1.05-1.5mm；PC钢棒和螺纹钢同时张拉的构件变形相对趋缓，延性和韧性更好；非预应力钢棒参与预应力贡献时，极限弯矩提高约2.5%，弹性阶段结束时的开裂挠度更大；不同预应力PRC桩开裂弯矩实测值为设计理论值的1.25-1.50倍，极限弯矩实测值为理论值的0.96-1.07倍。

关键词：预应力条件张拉控制比例弯矩-挠度曲线荷载-变形曲线非预应力钢筋

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砂黏统一本构模型的一种简单广义化方法

西南交通大学学报 2024年

作者：崔凯王孝文贾政鹏吴博涵袁冉西南交通大学土木工程学院西南交通大学交通隧道教育部重点实验室

为了实现对砂土和黏土在广义应力条件下力学响应的统一描述，本研究基于变换应力法与状态参数理论，在临界状态概念的基础上，提出了一种广义应力空间下的砂、黏统一临界状态本构模型，即CASM-SG模型。新提出的CASM-SG模型在不引入额外... 详细信息

为了实现对砂土和黏土在广义应力条件下力学响应的统一描述，本研究基于变换应力法与状态参数理论，在临界状态概念的基础上，提出了一种广义应力空间下的砂、黏统一临界状态本构模型，即CASM-SG模型。新提出的CASM-SG模型在不引入额外材料材料参数的前提下，通过变换应力法将传统的二维临界状态屈服面推广到三维应力空间；本研究进一步地推导了CASM-SG模型的完整本构框架并通过一致性条件确定了CASM-SG模型的塑性模量和弹塑性刚度矩阵的显式表达式。最后，CASM-SG模型被用于预测Hostun砂土和Fuiinomori黏土分别在排水和不排水三轴压缩和拉伸条件下的力学响应。模拟结果表明，新提出的CASM-SG模型能够较好地预测砂土和黏土在广义应力条件下的应力应变关系，剪胀行为，有效应力路径等，并能更为准确地模拟光滑应力-应变曲线及土体的应变软化行为。

关键词：广义应力空间砂土黏土本构模型变换应力法

DEM中砂土制样方法对浅基础承载力计算的影响

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西南交通大学学报 2023年第3期58卷 575-583页

作者：崔凯慈伟杨尚川西南交通大学高速铁路路线工程教育部重点实验室四川成都610031

离散元数值模拟中,不同的制样方法会导致土体孔隙比和均匀性存在差异,进而对浅基础承载力的模拟计算结果产生影响,因此需要分析不同制样对浅基础承载力影响的问题.本文分别使用粒径放大法、Distribute法、GM(grid method)法和欠层压实... 详细信息

离散元数值模拟中,不同的制样方法会导致土体孔隙比和均匀性存在差异,进而对浅基础承载力的模拟计算结果产生影响,因此需要分析不同制样对浅基础承载力影响的问题.本文分别使用粒径放大法、Distribute法、GM(grid method)法和欠层压实法对无黏性砂土进行制样,且试样在10g的重力场下进行地应力平衡;利用测量圆对不同位置土体孔隙比、水平应力和竖直应力进行监测,得到试样平均孔隙比e和小于1的侧向土压力系数K0值;通过在试样表面放置刚性墙体并以相同的速度加载来模拟浅基础承载力试验,研究不同制样方法对浅基础承载力的影响.研究结果表明:GM法与欠层压实法生成的试样,其孔隙比接近最初设置的目标孔隙比,误差约为3.5%;而粒径放大法与Distribute法生成的试样,其孔隙比会小于目标孔隙比,误差为20.0%左右;在试样整体均匀性方面,GM法得到的试样均匀性最好,随后依次是欠层压实法、Distribute法和粒径放大法;由于不同制样方法所得的试样孔隙比和K0不同,在浅基础承载力模拟计算中不同制样方法得到的承载力关系为:GM法<欠层压实法<粒径放大法

关键词：离散元法承载力孔隙比侧向土压力系数浅基础

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融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析

中国公路学报 2023年第6期36卷 36-48页

作者：崔凯吴博涵李琼林刘杰苏磊西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为解决融化期季冻区边坡失稳问题,针对川西高原地区混合土边坡,综合考虑粗颗粒含量及含水率影响,采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案,获取混合土抗剪强度参数,基于冻土水热耦合理论,通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数... 详细信息

为解决融化期季冻区边坡失稳问题,针对川西高原地区混合土边坡,综合考虑粗颗粒含量及含水率影响,采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案,获取混合土抗剪强度参数,基于冻土水热耦合理论,通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟,分析边坡水热场时空变化规律,同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型,分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律,定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明:相同干密度条件下,混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比,抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比;融化期边坡融雪入渗作用加强,浅层土体处于富水状态,形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区;川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致,滑动面形式主要是折线型,为浅层滑动;融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因,融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快,融化深度最大时,边坡稳定性系数最小;川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率,粗颗粒含量越高,初始含水率越低,融化期边坡稳定性越好。

关键词：道路工程混合土水热耦合模型强度折减法季节冻土边坡

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复合成层地层浅埋隧道开挖地表沉降规律分析

西南交通大学学报 2022年第5期57卷 1063-1069页

作者：袁冉熊维林何毅崔凯西南交通大学交通隧道教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

为探究本构模型对浅埋隧道开挖诱发地表沉降规律的影响,考虑摩擦性与临界状态土体本构模型,对复合成层地层浅埋隧道开挖诱发的地表沉降槽进行了分析.首先,基于PlAXIS 3D有限元平台建立砂-黏复合地层浅埋隧道数值模型,材料模型选用3类本... 详细信息

为探究本构模型对浅埋隧道开挖诱发地表沉降规律的影响,考虑摩擦性与临界状态土体本构模型,对复合成层地层浅埋隧道开挖诱发的地表沉降槽进行了分析.首先,基于PlAXIS 3D有限元平台建立砂-黏复合地层浅埋隧道数值模型,材料模型选用3类本构模型(莫尔库伦(MC)、修正剑桥(MCC)、硬化小应变(HSS))及其组合模型;其次,利用参数等值转换关系,深入探讨了本构模型的选取对隧道开挖地表沉降槽宽度与深度的影响;最后,结合经验公式计算并对比分析,研究基于3类本构模型及其组合模型的沉降槽数值模拟与经验计算结果存在差异的原因.结果表明:上、下地层均采用HSS模型时,最大沉降量及沉降槽宽度与经验公式的计算结果吻合度较高,最大沉降量相差不超过7.3 mm;上、下地层均采用MC模型时,出现地表隆起的不合理现象;下卧地层采用MCC模型、上伏地层分别采用MC模型和HSS模型,即采用MC-MCC模型和HSS-MCC模型时,其数值预测的最大沉降量高于经验公式计算值,达24.8 mm,而沉降槽形状相对于经验公式预测结果“窄而陡”;在针对HSS模型的参数敏感性分析中发现,若卸载再加载模量与初始剪切模量变化值为5%,将导致地表最大沉降量分别改变1.5%和1.0%.

关键词：浅埋隧道本构模型地表沉降数值模拟