本文關(guān)鍵詞：循環(huán)荷載下樁—土界面弱化機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 樁-土界面 弱化效應(yīng) 循環(huán)荷載 恒剛度 顆粒流

【摘要】：樁-土界面的弱化是影響循環(huán)荷載下樁基承載性能的首要機(jī)制。循環(huán)荷載下樁-土界面弱化效應(yīng)主要包括界面剪應(yīng)力循環(huán)弱化、界面法向應(yīng)力循環(huán)弱化以及界面砂土顆粒破碎機(jī)制三部分,三者彼此影響共同制約樁-土界面的承載性能。本文采用CNS樁-土界面循環(huán)剪切試驗(yàn)和PFC顆粒流數(shù)值模擬兩種方法,系統(tǒng)揭示循環(huán)荷載下不同影響因素對(duì)界面弱化的影響規(guī)律。本文的主要內(nèi)容如下:(1)CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),剪應(yīng)力與法向應(yīng)力隨循環(huán)剪切數(shù)增加均呈對(duì)數(shù)型衰退,且剪應(yīng)力衰退主要發(fā)生在前5次循環(huán),20次循環(huán)后剪應(yīng)力衰減幅度達(dá)50%。兩者的衰減速率隨初始法向應(yīng)力、剪切位移幅值以及界面粗糙度的增加而增加。(2)CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)中混凝土界面摩擦角大于鋼板界面摩擦角,循環(huán)剪切后砂樣內(nèi)摩擦角較原狀砂樣內(nèi)摩擦角衰減幅度達(dá)10%~17%。循環(huán)剪切后,混凝土與鋼板界面剪切帶砂樣的中值粒徑取值范圍分別為0.16mm~0.19mm、0.19mm~0.21mm,兩者均明顯小于原狀砂樣的中值粒徑0.34mm。(3)PFC顆粒流數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn),存在臨界摩擦系數(shù)μcr,當(dāng)界面摩擦系數(shù)小于μcr時(shí),剪切帶厚度隨摩擦系數(shù)增加而增大,界面摩擦系數(shù)大于μcr時(shí),剪切帶厚度變化則很小。相同顆粒間黏結(jié)力下,初始法向應(yīng)力越大,剪切帶厚度越大。初始法向應(yīng)力相同時(shí),隨著顆粒間黏結(jié)力的增加,剪切帶厚度不斷降低。并采用歸一化原理提出了切向弱化因子Dτ與法向弱化因子Dσ經(jīng)驗(yàn)公式。(4)顆粒流數(shù)值模擬結(jié)果同時(shí)表明,在界面摩擦系數(shù)、顆粒間黏結(jié)力相同情況下,隨著界面剪切位移幅值的增加,法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力的衰退速率不斷增加;在界面摩擦系數(shù)、剪切位移幅值相同的情況下,隨著顆粒間黏結(jié)力的增加,法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力的衰退速率不斷降低。
【關(guān)鍵詞】：樁-土界面 弱化效應(yīng) 循環(huán)荷載 恒剛度 顆粒流
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU473.1;TU435
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 循環(huán)荷載下模型樁試驗(yàn)研究13-15
• 1.2.2 樁-土界面剪切試驗(yàn)研究15-22
• 1.2.3 樁-土體系顆粒流數(shù)值模擬22-23
• 1.3 課題的提出及意義23-24
• 1.4 課題研究思路及方法24-26
• 第2章 樁-土界面循環(huán)剪切試驗(yàn)設(shè)置26-44
• 2.1 大型恒剛度界面循環(huán)剪切儀的研制26-35
• 2.1.1 CNS剪切儀研制機(jī)理26-28
• 2.1.2 CNS剪切儀研制思路28-34
• 2.1.3 CNS剪切儀創(chuàng)新點(diǎn)34-35
• 2.2 試驗(yàn)材料35-38
• 2.2.1 試驗(yàn)用砂35-36
• 2.2.2 混凝土試塊36
• 2.2.3 傳感器布設(shè)36-38
• 2.3 樁-土界面剪切試驗(yàn)技術(shù)路線38-41
• 2.3.1 試驗(yàn)依據(jù)38-39
• 2.3.2 試驗(yàn)技術(shù)方案39-40
• 2.3.3 試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)40-41
• 2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理41-42
• 2.4.1 光纖傳感器數(shù)據(jù)處理41-42
• 2.4.2 微型土壓力計(jì)數(shù)據(jù)處理42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第3章 樁-土界面循環(huán)剪切試驗(yàn)結(jié)果及分析44-72
• 3.1 單調(diào)剪切試驗(yàn)結(jié)果及分析44-46
• 3.2 循環(huán)剪切試驗(yàn)結(jié)果及分析46-69
• 3.2.1 混凝土-標(biāo)準(zhǔn)砂循環(huán)剪切試驗(yàn)結(jié)果46-50
• 3.2.2 鋼板-標(biāo)準(zhǔn)砂循環(huán)剪切試驗(yàn)結(jié)果50-53
• 3.2.3 界面剪切應(yīng)力與法向應(yīng)力循環(huán)弱化分析53-55
• 3.2.4 循環(huán)剪切對(duì)樁-土界面摩擦角影響55-59
• 3.2.5 循環(huán)剪切對(duì)樁-土界面砂樣顆粒級(jí)配影響59-63
• 3.2.6 初始法向應(yīng)力對(duì)樁-土界面循環(huán)弱化影響分析63-65
• 3.2.7 剪切位移幅值對(duì)樁-土界面循環(huán)弱化影響分析65-66
• 3.2.8 無量綱循環(huán)弱化因子66-69
• 3.3 本章小結(jié)69-72
• 第4章 CNS循環(huán)剪切顆粒流模擬及參數(shù)分析72-100
• 4.1 顆粒流數(shù)值模擬軟件PFC簡介72-76
• 4.1.1 PFC~(2D)顆粒流基本假設(shè)72
• 4.1.2 PFC~(2D)顆粒流計(jì)算周期72-75
• 4.1.3 PFC~(2D)顆粒流接觸模型75-76
• 4.2 數(shù)值模擬模型的建立76-82
• 4.2.1 顆粒流模型的建立76-81
• 4.2.2 顆粒流CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)方案81-82
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析82-97
• 4.3.1 16組顆粒流試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果82-86
• 4.3.2 顆粒流剪切帶團(tuán)粒體破碎分析86-88
• 4.3.3 界面剪切應(yīng)力與法向應(yīng)力循環(huán)弱化分析88-93
• 4.3.4 無量綱弱化因子93-97
• 4.4 本章小結(jié)97-100
• 第5章 結(jié)論與展望100-104
• 5.1 結(jié)論100-101
• 5.2 展望101-104
• 5.2.1 大型恒剛度界面循環(huán)剪切儀的改進(jìn)及應(yīng)用101-102
• 5.2.2 CNS循環(huán)剪切試驗(yàn)的優(yōu)化102-104
• 參考文獻(xiàn)104-110
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作110-112
• 致謝112

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