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主应力轴旋转分析及WB模型的应用

岩石力学与工程学报 2018年第A2期37卷 4308-4319页

作者：万征康富中赵晓光郭金雪中国建筑科学研究院地基基础研究所

岩土材料在主应力轴旋转作用下会产生无法忽视的塑性体变以及不可逆剪应变,为探讨主应力轴旋转作用产生变形的根源,对主应力轴旋转过程进行分解,主应力轴在物理空间中转动步骤可分解为绕任意三个XYZ轴的自旋转相叠加的过程,分析单元体... 详细信息

岩土材料在主应力轴旋转作用下会产生无法忽视的塑性体变以及不可逆剪应变,为探讨主应力轴旋转作用产生变形的根源,对主应力轴旋转过程进行分解,主应力轴在物理空间中转动步骤可分解为绕任意三个XYZ轴的自旋转相叠加的过程,分析单元体在物理空间中围绕单轴旋转过程,建立物理空间中主应力轴旋转角与莫尔圆中剪正应力比反正切值的关系。利用所提的考虑主应力轴旋转的增量模型,对于纯主应力轴旋转在循环加载以及正反旋转加载作用下的变形以及三轴压缩进行模拟,模拟结果表明,所提模型可有效的用于模拟主应力轴旋转作用下岩土材料的变形预测。

关键词：土力学主应力轴旋转塑性体变莫尔圆循环加载三轴压缩

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柱下筏板基础冲切承载力的试验研究

岩土工程学报 2009年第5期31卷 743-749页

作者：石金龙滕延京中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷破坏试验,对表现出来的冲切性状进行了研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱下筏板冲切破坏实测承载力值,并与规范计算值做了对比。试验表明,... 详细信息

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷破坏试验,对表现出来的冲切性状进行了研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱下筏板冲切破坏实测承载力值,并与规范计算值做了对比。试验表明,类似试验条件下的筏板破坏,验算时的控制截面是冲切破坏截面。增加上部结构刚度和基础刚度及减少筏板差异沉降可使筏板冲切破坏荷载大大提高,从而提高筏板冲切设计安全度。

关键词：筏板基础集中柱荷载冲切破坏差异沉降

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饱和黏性土抗剪强度的试验方法

岩土工程学报 2015年第3期37卷 426-431页

作者：滕延京盛志强王曙光中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标... 详细信息

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响,提出现场取得的不扰动土样,在试验室进行抗剪强度试验,必须进行恢复土样初始应力状态的预处理;应针对实际工程问题需要,确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验;资料整理时应区分工程应用的应力条件,小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析,确定抗剪强度指标。

关键词：饱和黏性土抗剪强度应力历史固结状态

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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

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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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桩侧桩端后注浆灌注桩水平静载特性研究

岩石力学与工程学报 2015年第S1期34卷 3588-3596页

作者：万征秋仁东中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

通过分析某地区冲孔灌注桩水平静载试验结果,对桩侧、桩端后注浆技术在冲孔灌注桩承受水平荷载工况下的应用效果进行了试验研究,结果表明:(1)冲孔灌注桩水平承载力特征值、临界值以及极限值主要取决于桩土之间的相互作用力;(2)通过比较... 详细信息

通过分析某地区冲孔灌注桩水平静载试验结果,对桩侧、桩端后注浆技术在冲孔灌注桩承受水平荷载工况下的应用效果进行了试验研究,结果表明:(1)冲孔灌注桩水平承载力特征值、临界值以及极限值主要取决于桩土之间的相互作用力;(2)通过比较单桩与后注浆单桩试验结果,后注浆桩基水平临界荷载提高了25%,极限荷载提高了14.3%;(3)后注浆单桩桩侧土水平抗力系数的比例系数提高了57%;(4)对于双桩承台,后注浆承台实测值相对比于未注浆承台的计算值,其水平临界荷载值提高了33.7%;(5)基于各种土层变形模量与桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值的关系,建立了土层变形模量与m值的直线型关系式,并推导出了后注浆桩周土层的复合压缩模量表达式,给出了计算后注浆桩周土的m值计算方法。试验与计算均表明:采用桩侧桩端后注浆技术,可较显著的提高冲孔灌注桩的水平承载力。

关键词：桩基工程冲孔灌注桩水平静载后注浆水平抗力临界荷载

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扩展基础冲剪破坏特征试验研究

岩土力学 2014年第11期35卷 3214-3220,3246页

作者：李荣年滕延京中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

通过10个基础模型试验,研究了钢筋混凝土扩展基础的冲剪破坏特征和破坏规律。试验结果表明,当基础宽度大于柱宽加两倍基础有效高度时,将发生冲切破坏;当基础宽度小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,若基础底板只配置抗弯钢筋时,基础将... 详细信息

通过10个基础模型试验,研究了钢筋混凝土扩展基础的冲剪破坏特征和破坏规律。试验结果表明,当基础宽度大于柱宽加两倍基础有效高度时,将发生冲切破坏;当基础宽度小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,若基础底板只配置抗弯钢筋时,基础将发生剪切破坏;当基础板按梁式配筋时,基础将发生弯曲破坏,在基础尺寸、底面纵筋相同时,柱下条形基础按基础梁配筋与按板式配筋相比,基础的延性性能和承载力都将有较大提高。建议在柱下条形基础设计时按基础梁的形式进行配筋,以避免基础发生脆性的剪切破坏。

关键词：冲切剪切破坏模式抗剪强度基础

大底盘基础结构荷载传递特征及基础设计控制要素

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建筑结构学报 2016年第1期37卷 97-106页

作者：滕延京石金龙宫剑飞王曙光中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

高层建筑大底盘基础结构的荷载、刚度分布不均匀,由差异变形引起的基础结构内力分析工况非常复杂,其内力和变形分析应通过上部结构、基础和地基共同作用分析得到。采用通过模型试验及工程测试结果验证的分析方法研究大底盘基础结构荷载... 详细信息

高层建筑大底盘基础结构的荷载、刚度分布不均匀,由差异变形引起的基础结构内力分析工况非常复杂,其内力和变形分析应通过上部结构、基础和地基共同作用分析得到。采用通过模型试验及工程测试结果验证的分析方法研究大底盘基础结构荷载传递特征;对基础结构底板的弯曲、剪切、冲切验算结果进行分析,提出大底盘基础结构设计的控制要素。研究表明:大底盘基础结构由于基础结构外挑,基础整体刚度减弱,使得基础沉降以及地基反力的分布形态与单体结构的有较大区别,应控制主体结构的整体挠度及主裙楼结构的沉降差;地基反力分布呈"盆形",主体结构核心筒部位的基底反力小于主体结构的平均基底反力值;核心筒部位的结构荷载向主体结构边端柱转移;主裙楼结构相邻处的基础底板弯矩较大;满足冲、剪验算要求的无裙房与无附属建筑的单体建筑筏板基础刚度由核心筒部位的筏板冲、剪控制,而大底盘基础的核心筒、主体结构的外框柱部位的筏板刚度均应加以控制。

关键词：大底盘基础共同作用荷载传递特征基础设计