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基于t准则的各向异性强度准则及变换应力法

力学学报 2020年第5期52卷 1519-1537,I0007页

作者：万征孟达中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

岩土材料通常呈现出成层水平分布特点,即可将其视为横观各向同性材料,横观各向同性对于岩土材料的变形以及强度值都会产生显著的影响.基于已提出的t强度准则, t强度准则是基于各向同性单元体中存在有效滑移面来构建的,并根据该空间有效... 详细信息

岩土材料通常呈现出成层水平分布特点,即可将其视为横观各向同性材料,横观各向同性对于岩土材料的变形以及强度值都会产生显著的影响.基于已提出的t强度准则, t强度准则是基于各向同性单元体中存在有效滑移面来构建的,并根据该空间有效滑移面上主剪应力与主法向应力的比值达到一定阈值为破坏条件.在空间中存在有效滑移面与物理沉积面,基于上述两个面在空间的位置关系,用两面夹角作为表征横观各向同性对剪切强度影响程度的参量,并假定当该夹角值越大,则各向异性对强度贡献程度越大,对应更大的应力比强度值,反之,则对应更小的应力比强度值.基于上述思路并类比将其推广为正交三维各向异性准则,基于三维各向异性材料的三维沉积面,提出了三维特征沉积面的概念,并基于空间滑移面与三维特征沉积面之间的夹角作为度量各向异性程度的变量,提出了基于两面角作为参量考虑原生各向异性的应力比强度公式,并利用该应力比强度公式来修正已提出的t强度准则,最终建立了考虑各向异性影响的t准则公式.在上述准则基础上,考虑将各向异性应力空间转换为各向同性应力空间的思路,在各向异性t准则基础上,推导得到了基于各向异性强度t准则的变换应力公式,利用变换应力公式可以将传统的以p, q为变量的各向同性本构模型转变为可考虑各向异性的三维本构模型.通过对岩土材料的强度以及真三轴条件下的应力应变关系试验数据预测,验证了所提的各向异性t准则及其变换应力公式的有效性及适用性.

关键词：各向异性强度滑动面沉积面本构模型

基于载荷试验的土体回弹再压缩变形规律及计算方法

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岩土力学 2018年第S1期39卷 113-121页

作者：李建民滕延京中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

载荷试验成果多用于判断土的变形特性和求得土的变形模量、极限荷载等数据。借助卸荷比、回弹比率、再加荷比、再压缩比率等参数对载荷试验成果中的卸荷及再压缩段的变形特征进行分析,发现其发展变化规律与由固结压缩试验得到的规律一致... 详细信息

载荷试验成果多用于判断土的变形特性和求得土的变形模量、极限荷载等数据。借助卸荷比、回弹比率、再加荷比、再压缩比率等参数对载荷试验成果中的卸荷及再压缩段的变形特征进行分析,发现其发展变化规律与由固结压缩试验得到的规律一致,载荷试验的特点又恰好弥补了固结压缩试验的一些不足,将其成果应用于回弹再压缩变形的计算中是一种有益的探索性研究。结合工程实例,在固结压缩试验数据处理方法的基础上进行合理改进,将载荷试验成果应用于基坑开挖回弹变形与再压缩沉降的计算,计算结果与原有方法的计算结果、工程实测数据对比分析,验证了该种方法的有效性。现有载荷试验数据也有着明显的不足之处,结合变形计算需要,对载荷试验的试验方法提出了改进性意见,为进一步的研究指出了方向。

关键词：载荷试验卸荷比回弹比率再加荷比再压缩比率回弹变形再压缩变形

基于荷载⁃位移滞回曲线的建筑双梁⁃柱节点抗震性能分析

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吉林大学学报（工学版） 2023年第7期53卷 2061-2066页

作者：邸振勇杨新辉林霄西南大学审计处重庆400715 中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100023

为准确获取地震发生时建筑结构的变化特征,提高建筑抗震安全性,分析了建筑双梁-柱节点抗震性能。将地震破坏过程分为混凝土初裂、梁柱箍筋屈服、节点承载力达到最大限度、核心区域破坏4个阶段,设定建筑破坏标准,明确梁-柱节点的破坏形式... 详细信息

为准确获取地震发生时建筑结构的变化特征,提高建筑抗震安全性,分析了建筑双梁-柱节点抗震性能。将地震破坏过程分为混凝土初裂、梁柱箍筋屈服、节点承载力达到最大限度、核心区域破坏4个阶段,设定建筑破坏标准,明确梁-柱节点的破坏形式;凭借混凝土强度、水平箍筋、梁端等因素对节点抗震性能产生的影响,设置加载过程中节点基本假设,分别计算双梁自身形变位移、柱变形导致的位移以及核心区变形位移,将3种位移相加,得到整体位移,构建荷载-位移模型。在实验分析中,利用荷载-位移滞回曲线研究节点退化刚度,实验结果表明,刚度随位移的增加逐渐下降;通过最大荷载特征值与延性系数,证明双梁-柱节点抗震性能高于单梁-柱节点;节点下核心区的抗震性能最弱,容易引起建筑形变,但通过增强混凝土强度可有效提高抗震性能。

关键词：荷载⁃位移滞回曲线双梁⁃柱节点抗震性能核心区延性系数

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复杂加载条件下的砂土本构模型

力学学报 2018年第4期50卷 929-948页

作者：万征孟达中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

试验表明,饱和砂土的应力应变关系具有显著的密度以及压力依存性,上述两点构成了描述砂土静力加载下变形特性无法忽视的因素.此外,在循环加载等复杂加载作用下,砂土还会表现出明显的应力诱导各向异性以及相变转换特性.基于在e-p空间中... 详细信息

试验表明,饱和砂土的应力应变关系具有显著的密度以及压力依存性,上述两点构成了描述砂土静力加载下变形特性无法忽视的因素.此外,在循环加载等复杂加载作用下,砂土还会表现出明显的应力诱导各向异性以及相变转换特性.基于在e-p空间中存在唯一的临界状态线这一基本假定,通过在e-p空间中引入当前状态点与临界状态线的距离R来作为反映密度与压力依存特性的状态参量,将变相应力比以及峰值应力比表达为状态参量的指数函数,将上述应力比参量引入到统一硬化参量中可准确地反映初始状态下围压、密度对于单调加载下应力应变关系的影响规律,能描述砂土剪缩、剪胀,应变软化、硬化等特性.采用非相关联流动法则,p-q空间中采用水滴型屈服面,塑性势面为椭圆面,松砂在单调加载下的静态液化现象也可描述.为反映循环加载下塑性体积应变的累积特性以及塑形偏应变的滞回特性,在循环加载下将状态参量R表达为应力比参量,并在硬化参数中引入描述应力诱导各向异性特性的旋转硬化部分,所提模型可有效地描述循环加载下剪切模量的衰减特性、刚度衰化性质、强度减小特性,在不排水约束作用下,则会产生往返活动性现象.通过一系列的模型模拟与试验结果对比,验证了本构模型的有效性及适用性.

关键词：密度与压力依存特性液化往返活动性本构模型循环加载

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考虑主应力轴旋转作用的一个增量模型

岩石力学与工程学报 2017年第9期36卷 2275-2287页

作者：万征秋仁东赵晓光中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

为了探究主应力轴旋转作用下土体的变形规律,采用如下思路构建模型:(1)分析二维铝棒的单剪试验结果可知,剪应力与正应力之比(剪应力比)与剪应变的类似双曲线关系,采用威布尔函数作为描述上述二者的关系表达式,不仅可反映双曲线型关系,... 详细信息

为了探究主应力轴旋转作用下土体的变形规律,采用如下思路构建模型:(1)分析二维铝棒的单剪试验结果可知,剪应力与正应力之比(剪应力比)与剪应变的类似双曲线关系,采用威布尔函数作为描述上述二者的关系表达式,不仅可反映双曲线型关系,还能充分考虑到应力比的应变软化现象。(2)利用应力莫尔圆上的应力比表达式,与威布尔函数联立得到了剪应变的隐函数。该隐函数认为有3个影响剪应变的因素:反映等向压缩或偏压作用下产生剪应变的球应力p,对于一般剪切作用下产生相应剪应变的滑动摩擦角φm,在莫尔圆上剪应力与大主应力之间的夹角半角a。(3)通过对上述隐函数求导可得到剪应变与剪应力比之间的增量表达式,联立Rowe剪胀方程,建立二维条件下的考虑主应力轴旋转的增量本构模型,上述二维方程可通过SMP准则拓展为三维增量本构模型。所提WB模型不仅能反映土体的压硬性、剪切体缩、体胀、应变硬化、软化,还能充分反映主应力轴旋转作用下的土体一般应力–应变关系。通过莫尔圆圆周应力路径以及单剪试验和等向压缩试验的结果与预测结果对比,验证了所提模型的适用性及合理性。

关键词：土力学单剪剪应力比应变软化剪胀方程主应力轴旋转

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岩土的一种强度准则及其变换应力法

力学学报 2017年第3期49卷 726-740页

作者：万征秋仁东郭金雪中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

基于岩土摩擦性,假设岩土破坏是由其物理空间内特征面上的应力比决定,提出了等效应力比的概念,即物理空间特征面上的剪应力合力与正应力合力的比值.在二维条件下,等效应力比可表示为σ-τ坐标系下与摩尔圆相切的直线扣除截距正切值;在... 详细信息

基于岩土摩擦性,假设岩土破坏是由其物理空间内特征面上的应力比决定,提出了等效应力比的概念,即物理空间特征面上的剪应力合力与正应力合力的比值.在二维条件下,等效应力比可表示为σ-τ坐标系下与摩尔圆相切的直线扣除截距正切值;在三维条件下,假设在XYZ空间内存在一三维物理空间平面,此三维空间特征平面的等效应力比为影响材料强度特性的决定性因素,基于上述三维空间特征面建立了强度准则并称之为a准则.SMP准则以及广义Mises准则都是a准则的特例,当二维坐标中的截距为零时,则强度准则退化为SMP(spatially mobilized plane)强度准则,而当正切角为零时,则强度准则退化为广义Mises准则.而当截距与外切角均不为零时,则强度准则为介于上述两者之间的一种强度准则,在偏平面上为介于SMP曲边三角形与广义Mises圆形之间的曲边三角形.在子午面上,采用考虑岩土压剪耦合的屈服准则,破坏准则采用幂函数表达式.在偏平面上提出了基于a准则的形状函数,并采用真三维应力状态表示的破坏强度准则表示在三轴压缩路径下以p,q二维应力变量表达的准则公式,推导得到了基于a准则的变换应力公式,可简单地将一般以p,q为基本变量的二维模型转变为三维应力模型.通过强度以及多种应力路径的测试对比,验证了a准则及基于该准则的变换应力公式的合理性.

关键词：岩土材料破坏强度准则屈服准则应力路径

高低层复杂高层建筑厚筏基础反力及变形试验研究

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岩石力学与工程学报 2017年第A01期36卷 3618-3626页

作者：刘朋辉中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

基于上部结构、基础与地基共同工作的理论,通过高低层复杂高层建筑大型模型试验,找出不同高层和低层在结构刚度和荷载差异下基础沉降、深层土变形和基底反力分布规律及它们之间的相互影响,进一步明确复杂高层建筑的变形控制条件。试验... 详细信息

基于上部结构、基础与地基共同工作的理论,通过高低层复杂高层建筑大型模型试验,找出不同高层和低层在结构刚度和荷载差异下基础沉降、深层土变形和基底反力分布规律及它们之间的相互影响,进一步明确复杂高层建筑的变形控制条件。试验结果表明:单体之间的基础反力和基础沉降的影响范围在3跨以内;高层建筑地基主要压缩层厚度为基础宽度的0.6倍;高层基础整体挠度主要由其本身的刚度和荷载决定;高层两侧差异荷载增加将引起高层本身倾斜线性增长,变形控制中应重点考虑差异荷载对高层倾斜的影响。

关键词：基础工程高低层复杂高层建筑共同工作厚筏基础基底反力变形控制

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螺杆灌注桩竖向抗拔承载特性的模型试验研究

建筑科学 2022年第3期38卷 119-128页

作者：王浩宇中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所北京100013

螺杆灌注桩是一种桩身上部为直杆、下部为螺纹的组合新桩型。当前《螺杆灌注桩技术规程》(T/CECS 780-2020)中关于螺杆灌注桩抗拔极限承载力的计算方法未有明确,继续按照现有抗拔桩基承载力计算方法对其进行设计计算将存在误差,因此需... 详细信息

螺杆灌注桩是一种桩身上部为直杆、下部为螺纹的组合新桩型。当前《螺杆灌注桩技术规程》(T/CECS 780-2020)中关于螺杆灌注桩抗拔极限承载力的计算方法未有明确,继续按照现有抗拔桩基承载力计算方法对其进行设计计算将存在误差,因此需对其展开进一步研究。通过砂箱模型试验,采用图像处理分析技术和桩身应变测试技术相结合的试验方法,分析模型桩在抗拔过程中荷载-位移曲线、桩周土体的位移场和内力、侧阻力的分布,揭示了螺杆灌注桩竖向抗拔承载特性。结果表明:在均匀砂土中,螺杆桩与直杆桩相比可以较大提高单桩的抗拔极限承载力,且随着砂土相对密实度的增加而效果增强;螺杆桩荷载-位移曲线的陡升段相对直杆桩更加平缓;螺杆桩在上拔荷载作用下,螺牙上侧桩周土被挤密成楔形体向上移动,随着相对密实度的增加楔形体高度增加,破坏时螺牙间形成连续的拱形位移场。

关键词：螺杆灌注桩竖向抗拔桩侧阻力室内模型试验图像分析技术

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微型桩在软土地基加固工程中的应用

岩土工程学报 2017年第S2期39卷 91-94页

作者：孙训海佟建兴杨新辉罗鹏飞杜世伟中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

以软土地区某建筑物的加固设计和施工为例,结合第三方监测数据,详细分析了某工程建筑物沉降及倾斜发生的原因。通过对某工程的微型桩加固设计及施工工艺方法描述,提出了针对软土地区地基处理及地基基础加固施工方案的建议。该工程微型... 详细信息

以软土地区某建筑物的加固设计和施工为例,结合第三方监测数据,详细分析了某工程建筑物沉降及倾斜发生的原因。通过对某工程的微型桩加固设计及施工工艺方法描述,提出了针对软土地区地基处理及地基基础加固施工方案的建议。该工程微型桩复合桩基加固方案,加固效果良好,有效控制了建筑物的后期沉降,且施工工艺简单,经济性突出,可为类似加固、纠倾工程提供参考,对软土地区地基处理及加固施工有一定的指导意义。

关键词：微型桩软土地基复合桩基地基加固