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循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响试验

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中国公路学报 2024年第6期37卷 66-75页

作者：徐传堡贾亚飞郑俊杰郑烨炜武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

软土地区路基在长期交通荷载作用下,容易出现路面开裂、不均匀沉降等问题。桩承式路堤是软土地区最常用的路基加固方法之一,研究其在循环荷载下的动力特性,对于指导交通荷载下路堤的长期沉降控制具有重要意义。然而,现有的研究主要集中... 详细信息

软土地区路基在长期交通荷载作用下,容易出现路面开裂、不均匀沉降等问题。桩承式路堤是软土地区最常用的路基加固方法之一,研究其在循环荷载下的动力特性,对于指导交通荷载下路堤的长期沉降控制具有重要意义。然而,现有的研究主要集中于静载下的高路堤,对循环荷载下低路堤工作性能的研究较少。为此,开展了2组模型试验探究循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响,分析了路堤沉降、荷载传递效率、应力应变分布等的变化特征。研究结果表明:桩承式低路堤在动载作用下产生较大的累积变形,筋材的加入有利于减小累积变形的发展。在所提试验条件下,加筋低路堤的累积变形减小了24.5%;在动载作用下,桩承式低路堤荷载传递效率随着循环次数的增加而逐渐降低,随后保持稳定;加筋增大了荷载传递效率,减小了荷载传递效率的降低幅度。在较大的循环次数和动载幅值下,未加筋低路堤的荷载传递效率持续下降,而加筋路堤缓慢增大;未加筋低路堤在静载作用下较早地形成部分土拱,随着动载的施加,土拱逐渐弱化;加筋低路堤的应力重分布现象有所改善。基于试验结果,提出了动载作用下桩承式低路堤的界定方法,并基于荷载传递效率降低系数,对模型试验中低路堤的工作性能进行了评价。

关键词：路基工程土拱演化荷载传递机制桩承式路堤循环荷载土工合成材料

Verhulst反函数预测模型的改进及滑坡时间概率预测

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地球科学 2024年第5期49卷 1692-1705页

作者：陈铭熙陶培捷周创兵姜清辉广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

滑坡时间预测是滑坡灾害防治的重要组成部分,但由于滑坡演化存在不确定性,准确预测滑坡的发生极为困难.Verhulst反函数模型是一种常用的滑坡时间预测模型,但其存在计算起始时刻选择不当会造成监测数据拟合质量差和预测精度低的问题.针... 详细信息

滑坡时间预测是滑坡灾害防治的重要组成部分,但由于滑坡演化存在不确定性,准确预测滑坡的发生极为困难.Verhulst反函数模型是一种常用的滑坡时间预测模型,但其存在计算起始时刻选择不当会造成监测数据拟合质量差和预测精度低的问题.针对这一不足,提出了一种改进的Verhulst反函数模型(MVIF模型),并进行近实时概率预测分析.结果表明:(1)MVIF模型改善了原模型对计算起始时刻选择苛刻的问题;(2)MVIF模型预测精度较高,在滑坡进入中等加速变形阶段之后可进行可靠的预测;(3)预测滑坡时间与破坏概率结合提供了一种新的滑坡预报准则.该研究可为蠕滑型滑坡的预警预报提供有价值的参考.

关键词：滑坡滑坡时间预测 Verhulst反函数模型模型改进概率分析预测决策灾害

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埋入式后压浆管桩竖向抗拔破坏模式研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 602-612页

作者：邹志炎卢继忠张逸博傅旭东武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

埋入式后压浆管桩作为一种新型桩基础,集钻孔灌注桩和预应力管桩的优点于一体,可以解决灌注桩桩身质量不可靠和预应力管桩沉桩困难等问题。对埋入式后压浆管桩的竖向抗拔试验进行CT扫描,得到不同位移状态下模型桩的CT扫描图像,直观地揭... 详细信息

埋入式后压浆管桩作为一种新型桩基础,集钻孔灌注桩和预应力管桩的优点于一体,可以解决灌注桩桩身质量不可靠和预应力管桩沉桩困难等问题。对埋入式后压浆管桩的竖向抗拔试验进行CT扫描,得到不同位移状态下模型桩的CT扫描图像,直观地揭示破坏面的发展规律,并建立破坏面方程。对其他学者提出的抗拔桩破坏面方程进行优化,通过静力平衡方程,获得优化后破坏面方程对应的埋入式后压浆管桩抗拔极限承载力函数,并采用遗传算法确定优化后破坏面方程的参数。将多种理论假定破坏面与试验获得的破坏面进行对比分析,验证所得破坏面方程的准确性。研究发现:埋入式后压浆管桩在上拔位移到达0.45倍桩径时发生破坏,此时灌浆层与土体紧密结合,两者之间未出现明显位移,破坏仅发生在灌浆层之外的桩周土体中;破坏面从桩底向桩顶延伸,越靠近桩顶,破坏面距离桩身越远,破坏面在桩底与混凝土侧壁相切,在地面与水平面的夹角接近42°,呈喇叭形破坏;本文的理论假定破坏面与试验获得的破坏面的相关指数R^(2)=0.97,前人的理论假定破坏面与试验获得的破坏面的相关指数R^(2)=0.91,本文的破坏面方程更加贴近试验获得的破坏面。研究成果对埋入式后压浆管桩的设计计算具有重要的参考价值。

关键词：铁路电力工程埋入式后压浆管桩 CT扫描破坏面抗拔极限承载力遗传算法

粗骨料超高性能混凝土高温热工参数细观模拟与离散性分析

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 54-65页

作者：王叹余敏徐礼华武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

高温下粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)的热工参数是该类结构工程抗火设计的基本数据,而热工参数离散性是构件层次耐火性能离散性的重要原因之一。为了研究CA-UHPC高温热工参数的取值规律及其离散性,在考虑钢纤维和骨料随机分布的细观几... 详细信息

高温下粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)的热工参数是该类结构工程抗火设计的基本数据,而热工参数离散性是构件层次耐火性能离散性的重要原因之一。为了研究CA-UHPC高温热工参数的取值规律及其离散性,在考虑钢纤维和骨料随机分布的细观几何模型的基础上,采用孔隙率随机场表征砂浆的非均质性,得到同时考虑夹杂相和砂浆双随机的细观几何模型;将基体高温热工参数和孔隙率关联,赋予各组分对应的高温热工参数,从而形成双随机细观传热模型;采用有限元方法对CA-UHPC高温下的热工参数进行了计算,并讨论不同组分参数变化等对高温热工参数取值和离散性的影响。研究结果表明:采用双随机细观模型可以更为合理地反映CA-UHPC的非均质特征,能很好地模拟由于砂浆非均质性引起的混凝土材料宏观热工参数的离散性;当各组分含量相同时,夹杂相和砂浆孔隙率的空间随机分布均对CA-UHPC宏观导热系数有明显影响,但对宏观密度和比热影响较小;采用考虑抽样试块各组分含量的随机性方法时,可以合理地模拟CA-UHPC试块宏观密度和比热的离散性。

关键词：粗骨料超高性能混凝土非均质性双随机细观模型高温热工参数离散性

含孔洞Cu_(64)Zr_(36)及Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料拉伸变形的分子动力学研究

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材料导报 2024年第15期38卷 235-240页

作者：李泽政申宏飞吴文平武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

本工作采用分子动力学模拟研究了含孔洞Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃和Cu/Cu_(64)Zr_(36)晶体/非晶复合材料的拉伸变形行为。结果表明:Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃在加载过程中由孔洞引起的应变集中导致剪切转变区(STZ)被激活并诱发剪切带的形成,... 详细信息

本工作采用分子动力学模拟研究了含孔洞Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃和Cu/Cu_(64)Zr_(36)晶体/非晶复合材料的拉伸变形行为。结果表明:Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃在加载过程中由孔洞引起的应变集中导致剪切转变区(STZ)被激活并诱发剪切带的形成,而Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料通过晶体相中的位错滑移有效避免了灾难性剪切局部化,阻碍了剪切带的扩展。应变局部化程度出现台阶式的跳跃主要由位错的成核和发射引起,而应变局部化程度的缓慢增加与STZ的激活有关,一旦剪切带形成会导致应变局部化程度的快速增加。孔洞的存在改变了剪切应变和非仿射平方位移的分布,原子剪切应变和非仿射平方位移最小值D_(min)^(2)的最大值总是分布在孔洞周围,使其成为最有可能位错成核、STZ激活并诱发剪切带形成的位点。大量的位错运动和均匀的STZ激活是提高复合材料整体塑性的主要原因,晶体相中位错密度的变化与非晶相中的剪切带活动密切相关。当剪切带扩展受阻,只出现均匀的STZ激活,位错密度基本保持不变,应力累积。一旦STZ局部化,重新诱发剪切带的扩展,位错密度增加和应力释放,这也是Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料应力波动的主要原因。

关键词： Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料剪切带剪切转变区位错分子动力学模拟

聚乙烯醇纤维掺量对高延性地聚合物混凝土早期抗裂和收缩性能影响

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大连理工大学学报 2024年第1期64卷 74-81页

作者：李杉周郑州卢亦焱王喆安俊澎武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

研究了聚乙烯醇(PVA)纤维掺量对高延性地聚合物混凝土早期塑性收缩开裂、干燥收缩和自生收缩的影响.结果表明,与地聚合物混凝土相比,掺PVA纤维的高延性地聚合物混凝土抗开裂性能和抗收缩性能显著提高,PVA纤维体积掺量为2%的地聚合物混... 详细信息

研究了聚乙烯醇(PVA)纤维掺量对高延性地聚合物混凝土早期塑性收缩开裂、干燥收缩和自生收缩的影响.结果表明,与地聚合物混凝土相比,掺PVA纤维的高延性地聚合物混凝土抗开裂性能和抗收缩性能显著提高,PVA纤维体积掺量为2%的地聚合物混凝土抗开裂和抗收缩性能最好.基于试验结果,建立了收缩预测模型,该模型能够一定程度反映地聚合物混凝土早期收缩特征.

关键词：地聚合物混凝土高延性塑性收缩开裂干燥收缩自生收缩收缩预测模型

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薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接试验与计算方法

建筑钢结构进展 2024年第4期26卷 29-36页

作者：袁焕鑫邱鑫杜新喜武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

为探究薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接的受力性能,设计了12个具有不同垫圈形状和预拉力的机械咬合螺栓连接试件和普通螺栓连接试件,并开展了受剪破坏试验。试验结果表明机械咬合螺栓连接试件的薄钢板在咬合部位发生受拉破坏,而普通螺栓连... 详细信息

为探究薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接的受力性能,设计了12个具有不同垫圈形状和预拉力的机械咬合螺栓连接试件和普通螺栓连接试件,并开展了受剪破坏试验。试验结果表明机械咬合螺栓连接试件的薄钢板在咬合部位发生受拉破坏,而普通螺栓连接试件的薄钢板出现孔壁承压破坏,且机械咬合螺栓连接的受剪承载力显著高于普通螺栓连接的受剪承载力。分别建立了机械咬合螺栓连接和普通螺栓连接的精细有限元模型,根据受剪试验结果验证了模型的准确性,进一步探究了垫圈直径、螺栓直径、钢板厚度和咬合深度对机械咬合螺栓连接受剪承载力的影响规律。最后开展了机械咬合螺栓连接的受剪承载机理分析,提出了能够准确预测其受剪承载力的计算公式。

关键词：机械咬合螺栓薄钢板抗剪连接试验研究计算方法

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超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

建筑结构学报 2024年第1期45卷 230-242页

作者：王淑楠徐礼华李彪池寅曾彦钦武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074 湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关... 详细信息

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关系全曲线,揭示强度和变形性能指标变化规律,提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明:三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型,围压对裂缝形成与分布影响显著;UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分;施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能,当围压从0 MPa增至40 MPa时,峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时,峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力;围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大,钢纤维的影响次之,聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则,模型预测结果与试验结果吻合较好。

关键词：超高性能混凝土三轴受压混杂纤维应力-应变关系破坏准则

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绕墙底转动模式下装配式挡土墙土压力研究

长江科学院院报 2024年第8期41卷 1-7页

作者：傅旭东张逸博武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

墙背土压力分布及大小是装配式挡土墙设计的关键依据。设计并开展新型装配式混凝土挡土墙现场试验,研究挡土墙在加载条件下的位移模式和土压力分布规律。以现场试验为原型,建立无黏性填土、墙背倾斜且粗糙的挡土墙理论计算模型,同时考... 详细信息

墙背土压力分布及大小是装配式挡土墙设计的关键依据。设计并开展新型装配式混凝土挡土墙现场试验,研究挡土墙在加载条件下的位移模式和土压力分布规律。以现场试验为原型,建立无黏性填土、墙背倾斜且粗糙的挡土墙理论计算模型,同时考虑挡土墙位移模式与大小、土拱效应和土层间剪应力的影响,采用水平层分析法推导了绕墙底转动(RB)模式下挡土墙的土压力计算公式。结果表明:①该装配式挡土墙整体性能良好,绕墙底刚性转动。在RB模式下,墙顶处土体最先达到主动极限状态,土体从上至下逐渐达到极限状态;任意深度处的土体位移S_(c)达到7 mm时将达到极限状态,即S_(c)=0.16%H(H为墙高)。②本文理论解与试验值吻合较好,计算公式可用于求解挡土墙绕墙底转动过程中的土压力分布及大小。③随着挡土墙转动幅度的增大,土压力分布曲线凹向逐渐明显,土压力合力作用点高度呈现先降低后回升的现象;挡土墙转动角度η=0.007 rad为挡土墙达到主动状态的临界值。

关键词：装配式挡土墙现场试验绕墙底转动(RB)模式非极限主动土压力水平层分析法

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