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基于土极限应变的建筑物纠倾方法模拟与工程应用

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建筑结构学报 2022年第2期43卷 215-222页

作者：岳庆霞徐伟娜张鑫山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101

水平掏土法是建筑物纠倾常用方法之一,确定临界掏土孔间距是建筑物安全平稳回倾的关键,其与土体性质、上部荷载等因素有关,目前主要依靠工程经验确定。针对建筑物掏土纠倾法,采用有限元极限分析方法,将土体极限应变作为破坏准则,并通过... 详细信息

水平掏土法是建筑物纠倾常用方法之一,确定临界掏土孔间距是建筑物安全平稳回倾的关键,其与土体性质、上部荷载等因素有关,目前主要依靠工程经验确定。针对建筑物掏土纠倾法,采用有限元极限分析方法,将土体极限应变作为破坏准则,并通过立方体模型数值分析得到土体极限应变值,超过极限应变定义为土体破坏。在此基础上,通过数值分析研究了工程中常见的粉土和黏土在不同土体参数、上部荷载和掏土孔间距等情况下,掏土孔周边土体应变达到并超过极限应变的演化过程,得到孔间土体的破坏面首先在孔侧边出现而后在孔间土体发展,将掏土孔间土体破坏面贯通作为纠倾极限状态,得到了不同土体参数和上部荷载情况下掏土孔间距建议值。最后将上述方法应用于对3个实际纠倾工程的掏土孔间距进行计算,结果表明,分析所得孔间距与实际工程的掏土孔间距较为接近。

关键词：掏土纠倾法掏土极限状态有限元极限分析法极限应变掏土孔间距

FRP约束再生骨料混凝土抗压强度及极限应变计算模型对比研究

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复合材料科学与工程 2023年第7期 86-90页

作者：许森杰李奔奔李鹏举詹瑒南京工业大学土木工程学院南京211816 南京工程学院建筑工程学院南京211167

本文建立了318个复材(FRP)约束再生骨料混凝土(RAC)圆柱的试验数据库,通过该数据库对比研究了三个代表性计算模型(Lim模型、Xiao模型及Wei模型)对FRP约束再生骨料混凝土抗压强度和极限应变的预测精度。研究表明,三个计算模型对抗压强度... 详细信息

本文建立了318个复材(FRP)约束再生骨料混凝土(RAC)圆柱的试验数据库,通过该数据库对比研究了三个代表性计算模型(Lim模型、Xiao模型及Wei模型)对FRP约束再生骨料混凝土抗压强度和极限应变的预测精度。研究表明,三个计算模型对抗压强度的预测精度均高于对极限应变的预测精度。其中:Lim模型对抗压强度的预测具有最好的精度,平均绝对误差AAE仅为9.4%,预测值与试验值比值的平均值Mean为100.8%;Wei模型对抗压强度的预测值要小于试验值(Mean=78.9%),且与试验值相比误差较大(AAE=21.2%);而Xiao模型对抗压强度的预测精度介于Lim模型和Wei模型之间(AAE=12.8%、Mean=109.8%)。三个计算模型在预测极限应变时,Lim模型的精度最高(AAE=21.1%,Mean=95.5%),Wei模型总体上低估了复材约束RAC的极限应变(AAE=28.5%,Mean=78.1%),而Xiao模型对极限应变的预测值要高于试验值(AAE=40.1%,Mean=125.9%)。从总体上看,在三个计算模型中,Lim模型在预测抗压强度和极限应变时都具有最好的精度,故推荐采用Lim模型来预测FRP约束再生骨料混凝土极限状态。

关键词： FRP约束再生骨料混凝土抗压强度极限应变预测精度复合材料

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长寿柔性基层沥青路面的极限应变

中国公路学报 2020年第10期33卷 102-114页

作者：王予红温永程怀磊孙立军朱晓旭香港理工大学土木与环境工程系中国香港999077 长安大学公路学院陕西西安710064 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

长寿柔性路面设计通常采用沥青层底极限拉应变和土基顶部极限压应变作为控制指标。现阶段极限应变指标参照室内试验结果确定,且数值相对固定。而现场路面结构层应变响应值受结构厚度、荷载、环境作用(温度及老化)等因素的影响,在服役过... 详细信息

长寿柔性路面设计通常采用沥青层底极限拉应变和土基顶部极限压应变作为控制指标。现阶段极限应变指标参照室内试验结果确定,且数值相对固定。而现场路面结构层应变响应值受结构厚度、荷载、环境作用(温度及老化)等因素的影响,在服役过程中不断演化。以2条服役超过35年的柔性路面结构(屯门公路与吐露港公路)为基础,分析了不同服役阶段路面结构层在不同荷载、环境作用下的极限应变响应,探讨了柔性路面极限应变的大概范围。研究结果表明:在初始服役状态下,屯门公路高温状态下沥青层底的极限拉应变为376×10^-6,土基顶部极限压应变为562×10^-6;低温状态下上述极限应变分别降为87×10^-6,249×10^-6;吐露港公路高温状态下沥青层底、土基顶部极限应变分别为149×10^-6,324×10^-6,低温状态下上述应变分别降为50×10^-6,156×10^-6。在经过长期服役后,老化状态下2类路面沥青层底拉应变及土基顶部压应变均大幅降低。屯门公路在使用36年后,某些路段出现零星的疲劳破坏,而吐露港公路则没有发现疲劳破坏。极限应变计算结果表明,路面关键位置的应变受荷载、沥青层厚度、温度和沥青层老化状态等多因素的影响。因此,在进行长寿柔性基层路面设计中,荷载、沥青层厚度、温度及沥青层老化状态等因素都应该考虑在内。

关键词：道路工程长寿路面试验研究柔性路面极限应变沥青老化

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极限应变法在圆形隧洞稳定分析中的应用

应用数学和力学 2015年第12期36卷 1265-1273页

作者：阿比尔的郑颖人冯夏庭向钰周中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 中国人民解放军后勤工程学院军事土木工程系重庆400041

材料的屈服和破坏是不同的,屈服准则已有大量研究,但缺少严格的破坏准则.理想弹塑性模型用应力表述难以区别屈服与破坏,为此该文提出极限应变破坏判据,可用于判断材料的局部和整体破坏.给出了不同材料极限应变的确定方法,并作为破坏判... 详细信息

材料的屈服和破坏是不同的,屈服准则已有大量研究,但缺少严格的破坏准则.理想弹塑性模型用应力表述难以区别屈服与破坏,为此该文提出极限应变破坏判据,可用于判断材料的局部和整体破坏.给出了不同材料极限应变的确定方法,并作为破坏判据用于岩土类材料的稳定分析,称为极限应变法.将极限应变法应用于圆形隧洞,研究隧洞的破坏过程、围岩破坏深度及其安全系数,并与滑移线理论和实际模型试验的结果进行对比.研究表明:极限应变法能够判断圆形隧洞的破坏过程与极限状态,求得准确的安全系数,与滑移线场法和模型试验的结果一致,验证了极限应变法在隧洞中应用的可行性.极限应变判据具有明确的力学意义,能反映材料破坏的全过程,为岩土类材料极限分析提供了一种新的方法.

关键词：圆形隧洞破坏准则极限应变滑移线场安全系数

岩土类材料应变分析与基于极限应变判据的极限分析

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岩石力学与工程学报 2015年第8期34卷 1552-1560页

作者：阿比尔的冯夏庭郑颖人辛建平中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071 后勤工程学院军事土木工程系重庆400041

推导包括混凝土在内的岩土类摩擦材料在单向和三向受力情况下,弹性与弹塑性压应变与剪应变之间的理论关系;提出采用数值极限分析方法求解岩土类材料极限应变的数值方法,并尝试将单向受力下的极限应变作为单向受力下的岩土类材料破坏的判... 详细信息

推导包括混凝土在内的岩土类摩擦材料在单向和三向受力情况下,弹性与弹塑性压应变与剪应变之间的理论关系;提出采用数值极限分析方法求解岩土类材料极限应变的数值方法,并尝试将单向受力下的极限应变作为单向受力下的岩土类材料破坏的判据,为极限分析提供一种新的破坏判据和方法,可称其为极限应变法,用以求解岩土工程破坏面的位置与形态,以及安全系数与极限承载力。通过土质、岩质边坡和混凝土试件破坏3个算例求得相应的破坏面形态与安全系数,计算结果与实际状态和传统算法结果相当吻合,初步表明用极限应变法判断岩土类材料的破坏状态与求解安全系数是可行的,但这只是初步探索,有待更加深入广泛的研究。

关键词：岩土工程岩土类材料极限应变破坏面数值极限方法超载法安全系数

岩土动力极限应变判据在边坡稳定分析中的应用

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振动与冲击 2016年第17期35卷 13-18页

作者：赖杰郑颖人唐晓松刘云谭仪忠火箭军工程大学士官学院山东青州262500 后勤工程学院军事土木工程系重庆401311 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 中国人民解放军工程兵学院江苏徐州221004

岩土材料受力从弹性进入塑性,最终发展到破坏,材料的屈服与破坏不同,屈服表示材料从弹性进入塑性状态,破坏表示从塑性发展到工程失稳。对于理想弹塑性材料,应力表述的判据难以区分屈服与破坏,为此提出采用极限应变作为岩土材料的破坏判... 详细信息

岩土材料受力从弹性进入塑性,最终发展到破坏,材料的屈服与破坏不同,屈服表示材料从弹性进入塑性状态,破坏表示从塑性发展到工程失稳。对于理想弹塑性材料,应力表述的判据难以区分屈服与破坏,为此提出采用极限应变作为岩土材料的破坏判据。给出了岩土材料动力极限应变的求解模型与方法,并以动力极限应变作为破坏准则,它既可以表述动力作用下材料的点破坏或开裂破坏,当点破坏贯通形成破坏面时,还可以表述材料整体破坏。通过地震作用下动力边坡工程算例,得到边坡滑体起裂的位置、演化过程和起裂极限荷载;当边坡中极限应变区贯通时得到边坡整体破坏极限荷载,并与数值极限分析中(超载法、强度折减法)采用位移不收敛破坏准则的计算结果比较,基本一致,验证了极限应变法在动力分析中的可行性。

关键词：屈服破坏极限应变破坏判据地震作用

纤维增强复合材料约束海水海砂混凝土方柱极限应力及极限应变计算方法分析

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复合材料科学与工程 2022年第2期 52-55,74页

作者：李奔奔李鹏举詹瑒东南大学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京210096 南京工业大学土木工程学院南京211816 南京工程学院建筑工程学院南京211167

本文通过纤维增强复合材料约束海水海砂混凝土(SSC)方柱试验数据考察了3个计算模型(Lam模型、Wei模型及Lim模型)对其极限应力及极限应变的适用性及预测精度。分析结果表明,计算模型预测极限应力的精度总体高于预测极限应变的精度。在预... 详细信息

本文通过纤维增强复合材料约束海水海砂混凝土(SSC)方柱试验数据考察了3个计算模型(Lam模型、Wei模型及Lim模型)对其极限应力及极限应变的适用性及预测精度。分析结果表明,计算模型预测极限应力的精度总体高于预测极限应变的精度。在预测极限应力的3个模型中,Lam模型呈现出相对较高的精度,平均绝对误差AAE最小,为12.4%,Lim模型和Wei模型的AAE分别为16.8%及18.2%。在预测极限应变的3个计算模型中,Lim模型的精度最高(AAE=14.3%),而Lam模型及Wei模型则大幅低估了纤维增强复合材料约束SSC方柱的极限应变,预测值与试验值比值的平均值Mean分别为68.1%和56.1%。故而在这3个模型中,预测极限应力时Lam模型表现出最高精度,在预测极限应变时,Lim模型表现最佳。

关键词：复材约束海水海砂混凝土方柱极限应力极限应变预测精度

复材约束海水海砂混凝土圆柱极限应力及极限应变计算方法分析

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复合材料科学与工程 2021年第12期 19-24,59页

作者：李奔奔李鹏举詹瑒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京210096 南京工业大学土木工程学院南京211816 南京工程学院建筑工程学院南京211167

通过复材约束海水海砂混凝土(SSC)圆柱试验数据考察了3个计算模型(Lim模型、Wei模型及Jiang模型)对极限应力及极限应变的适用性及预测精度。分析结果表明,计算模型预测极限应力的精度总体高于预测极限应变的精度。在预测极限应力的3个... 详细信息

通过复材约束海水海砂混凝土(SSC)圆柱试验数据考察了3个计算模型(Lim模型、Wei模型及Jiang模型)对极限应力及极限应变的适用性及预测精度。分析结果表明,计算模型预测极限应力的精度总体高于预测极限应变的精度。在预测极限应力的3个模型中,Lim模型和Jiang模型呈现出相似的较高的精度,平均绝对误差AAE分别为10.7%和11.0%,预测值与试验值比值的平均值Mean分别为104.3%和105.8%。Wei模型对极限应力的预测值与试验值相比整体偏低(Mean=81.0%),误差相对较大(AAE=19.6%)。在此3个模型中,建议采用Lim模型来预测复材约束SSC的极限应力,同时Jiang模型由于预测精度与Lim模型相似,但所需公式数量少,相比Lim模型计算更简便,也推荐使用。在预测极限应变的3个计算模型中,Lim模型的精度最高(AAE=27.8%,Mean=99.4%),而Wei模型及Jiang模型则低估了复材约束SSC的极限应变,Mean值分别为74.5%和52.2%,建议采用Lim模型来预测复材约束SSC的极限应变。就整体而言,在3个计算模型中,Lim模型在预测极限应力及极限应变时都取得最佳精度,为预测复材海水海砂混凝土极限状态的最优模型。

关键词：复材约束海水海砂混凝土极限应力极限应变预测精度

基于极限应变的建筑物纠倾方法模拟与工程应用

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建筑结构学报 2020年

作者：岳庆霞徐伟娜张鑫山东建筑大学土木工程学院山东建筑大学建筑结构加固与地下空间工程教育部重点实验室

水平掏土法是建筑物纠倾常用方法之一。理论研究与工程实践表明，在某一掏土孔间距时建筑物开始回倾，存在回倾极限状态点，而极限状态点与土体性质、掏土孔间距、上部荷载等因素有关。本文针对建筑物掏土纠倾法采用有限元极限分析方法... 详细信息

水平掏土法是建筑物纠倾常用方法之一。理论研究与工程实践表明，在某一掏土孔间距时建筑物开始回倾，存在回倾极限状态点，而极限状态点与土体性质、掏土孔间距、上部荷载等因素有关。本文针对建筑物掏土纠倾法采用有限元极限分析方法，将土体极限应变作为破坏准则，并通过立方体试块数值计算得到土体极限应变值，超过极限应变定义为土体破坏。在此基础上，通过数值分析研究了工程上常见的粉土和粘土在不同土体参数、上部荷载、掏土孔间距情况下，掏土孔周边土体应变超过极限应变的演化过程，得到了的孔间土体的破坏面大小与位置，将掏土孔间土体破坏面贯通作为纠倾极限状态，得到了不同土体参数、上部荷载情况下，掏土孔间距建议值。最后将研究成果应用于三个实际纠倾工程中。研究结果表明，分析所得孔间距与实际工程的掏土孔间距较为接近，必将为实际工程应用提供参考。

关键词：掏土纠倾法掏土极限状态有限元极限分析极限应变掏土孔间距