基于界面本构模型的砂土中单桩荷载−沉降响应预测方法 被引量：3

1

作者 周攀 李镜培 +2 位作者 李盼盼 刘耕云 张超哲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1686-1698,共13页

基于界面本构模型提出了一种新的砂土中单桩荷载沉降响应的预测方法。首先,从土−结构界面本构模型出发推导了严格的桩−土界面非线性荷载传递模型,该模型承继了界面本构模型特征,能够模拟桩−土界面上发生的应变硬化/软化、剪胀与应力路... 基于界面本构模型提出了一种新的砂土中单桩荷载沉降响应的预测方法。首先,从土−结构界面本构模型出发推导了严格的桩−土界面非线性荷载传递模型,该模型承继了界面本构模型特征,能够模拟桩−土界面上发生的应变硬化/软化、剪胀与应力路径依赖性等行为。此外,采用双曲线荷载传递模型模拟桩端−土相互作用的非线性应力−位移关系。上述荷载传递模型所需参数可以通过室内界面剪切试验和土工试验进行校准。继而,基于荷载传递法,提出了单桩荷载沉降响应分析的一维计算模型,并采用迭代算法进行数值求解。最后,将理论解答与已报道的模型试验、自主开展的模型桩试验以及数值模拟结果进行比较,以验证所提出的理论方法的正确性。试验结果表明,预测值与实测值吻合较好,且该方法能够很好地预测非位移桩与位移桩的荷载沉降响应。提出了一个基于界面本构模型的单桩荷载沉降响应分析框架,为竖向荷载下砂土中单桩优化设计提供了理论参考。 展开更多

关键词 单桩 砂土 荷载-沉降响应 桩-土相互作用 界面本构模型 模型试验

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中低速荷载下FRP与混凝土界面本构模型开发 被引量：3

2

作者 李晓琴 陈前均 +1 位作者 陈建飞 陶毅 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第2期219-222,共4页

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称FRP)常被用于加固钢筋混凝土结构,FRP与混凝土的粘结性能是确保加固效果的关键,但目前缺乏合适的考虑FRP与混凝土界面行为非线性和滑移速率效应的本构模型.本研究基于LS-DYNA子程序开发... 纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称FRP)常被用于加固钢筋混凝土结构,FRP与混凝土的粘结性能是确保加固效果的关键,但目前缺乏合适的考虑FRP与混凝土界面行为非线性和滑移速率效应的本构模型.本研究基于LS-DYNA子程序开发平台,进行了本构模型开发,该模型考虑了界面本构非线性关系及滑移速率效应对界面剪切模态断裂能G^(II)_f的影响,完整定义了中低速荷载(滑移速率为10^(-7 )～10^(-3 ) m/s)作用下FRP与混凝土界面的动态粘结-滑移关系.采用该模型对FRP与混凝土界面单元受中低速荷载作用的纯剪切模态进行有限元模拟,有限元计算结果表明,该本构模型可以准确反映中低速荷载作用下FRP与混凝土界面的动态粘结-滑移关系. 展开更多

关键词 FRP 混凝土 中低速荷载 界面本构 模型开发

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压痕SMA丝复合材料界面本构与性能分析 被引量：2

3

作者 朱同舟 袁国青 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第1期40-46,共7页

基于混杂形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称“SMA”)驱动器的自适应可变形复合材料结构正常服役的前提是界面性能良好。研究表明在光圆SMA丝上引入细压痕可显著提升界面性能。进一步研究压痕SMA丝复合材料的本构是开展混杂压痕SMA... 基于混杂形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称“SMA”)驱动器的自适应可变形复合材料结构正常服役的前提是界面性能良好。研究表明在光圆SMA丝上引入细压痕可显著提升界面性能。进一步研究压痕SMA丝复合材料的本构是开展混杂压痕SMA丝复合材料结构设计、应用的基础。本文通过圆柱拉拔试验,基于搭建的粘结-滑移测试系统,采集到了载荷-滑移数据,结合理论分析,建立了界面的粘结-滑移本构模型,并通过分析得出了基于区域平均准则思想的界面临界失效剪应力强度值。 展开更多

关键词 压痕SMA丝 复合材料 界面本构 粘结-滑移 剪应力强度

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基于界面本构模型的锚杆张拉受力分析 被引量：5

4

作者 刘波 胡卸文 +2 位作者 白凯文 陈浩栋 郑智洋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第6期77-82,共6页

为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过... 为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过荷载传递微分方程进行正分析,对不同张拉荷载下锚固体的轴力以及界面剪应力分布进行预测。预测结果与试验数据吻合良好,证明了引入模型的合理性以及反演方法的可行性。同时分析了锚杆张拉时的受力变化过程,拉拔过程中,锚杆锚固段剪应力分布由一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递。研究成果可为锚杆的设计与施工提供一定的参考。 展开更多

关键词 锚杆 界面本构模型 参数反演 粒子群算法 荷载传递

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压剪条件下FRP-混凝土界面黏结性能试验研究 被引量：1

5

作者 蒋中明 肖喆臻 +2 位作者 袁振 贺松涛 杨雪 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第2期24-30,共7页

为深入认识地下储气库FRP-混凝土界面在压剪条件下的黏结性能,采用室内直剪试验研究了FRP-混凝土界面在法向应力、混凝土表面粗糙度、胶层厚度和混凝土强度等4种影响因素变化条件下的黏结性能变化规律。结果表明:在压剪条件下,FRP-混凝... 为深入认识地下储气库FRP-混凝土界面在压剪条件下的黏结性能,采用室内直剪试验研究了FRP-混凝土界面在法向应力、混凝土表面粗糙度、胶层厚度和混凝土强度等4种影响因素变化条件下的黏结性能变化规律。结果表明:在压剪条件下,FRP-混凝土界面主要产生混凝土表层的剥离破坏;界面剪应力与位移之间呈现出显著的非线性变化特征;界面的剪切强度和刚度随着界面法向应力、混凝土表面粗糙度、胶层厚度和混凝土强度的增大而增大;摩尔-库仑强度准则可用于描述界面在压剪条件下的屈服破坏行为。 展开更多

关键词 FRP-混凝土界面 压剪条件 混凝土表面粗糙度 胶层厚度 界面本构模型

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冻土-构筑物界面粘聚-损伤-摩擦本构模型 被引量：5

6

作者 陈晓 何鹏飞 +2 位作者 董建华 任新 吴晓磊 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期115-121,共7页

冻土与构筑物界面本构模型对寒区工程的设计、分析和数值模拟至关重要.耦合粘聚损伤模型和摩擦模型建立了冻土与构筑物界面的一维本构模型.模型从界面的细观力学特征出发,考虑胶结冰在界面剪切过程中的力学响应及界面出现相对滑动后的... 冻土与构筑物界面本构模型对寒区工程的设计、分析和数值模拟至关重要.耦合粘聚损伤模型和摩擦模型建立了冻土与构筑物界面的一维本构模型.模型从界面的细观力学特征出发,考虑胶结冰在界面剪切过程中的力学响应及界面出现相对滑动后的摩擦力学特征,将界面微元区域分为损伤部分和非损伤部分进行分析.在界面发生相对位移的过程中,微元由非损伤向完全损伤过渡,其中非损伤部分假设为弹性变形,随着损伤的发展摩擦力逐渐发挥作用.基于界面的基本运动学假设得到了微元体损伤演化过程和摩擦演化过程,进而依据均匀化方法建立了界面的本构关系,模型中的参数物理意义明确且容易从试验数据中获取.数值结果表明模型对界面的应变软化型曲线和应变硬化型曲线都有较好的拟合效果,试验曲线中的关键参数在模型中都能够体现. 展开更多

关键词 冻土 界面本构模型 粘聚-损伤 摩擦 细观力学

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混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究 被引量：28

7

作者 俞建霖 徐嘉诚 +1 位作者 周佳锦 龚晓南 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期93-104,117,共13页

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验... 混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明:混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064~0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23~2.40mm。 展开更多

关键词 混凝土芯水泥土复合桩 三维界面剪切试验 极限侧摩阻力 界面本构关系

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FRP-混凝土界面剥离承载力 被引量：7

8

作者 俞裕果 李静 +1 位作者 袁兵 黄炎生 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3986-3992,共7页

对比已有的各种界面剥离承载力计算模型的优劣。基于国内外多位学者的FRP-混凝土界面面内剪切试验数据,进行多尺度的有限元模拟研究,得到全新的半理论半经验界面本构模型。基于所提出的界面本构模型,提出全新的界面剥离承载力计算模型... 对比已有的各种界面剥离承载力计算模型的优劣。基于国内外多位学者的FRP-混凝土界面面内剪切试验数据,进行多尺度的有限元模拟研究,得到全新的半理论半经验界面本构模型。基于所提出的界面本构模型,提出全新的界面剥离承载力计算模型。与试验数据对比发现:所提出的界面剥离承载力模型除了具有较高的计算精度,且具有更好的计算稳定性,推荐在FRP加固混凝土结构的相关设计中采用。 展开更多

关键词 FRP-混凝土界面 剥离破坏 有限元模拟 界面本构模型 界面剥离承载力模型

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复合绝缘子交界面非线性力学模型及弱粘接缺陷无损检测方法 被引量：24

9

作者 王汉卿 成立 +2 位作者 廖瑞金 张思达 杨丽君 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期895-905,968,共12页

复合绝缘子交界面缺陷是造成绝缘子异常发热、断裂的主要原因。现有的无损检测方法主要基于电磁波或机械波在内部空气间隙处的折反射实现无损探伤,对更加普遍存在的弱粘接缺陷无能为力。针对无明显空气间隙的弱粘接缺陷,从粘接机理出发... 复合绝缘子交界面缺陷是造成绝缘子异常发热、断裂的主要原因。现有的无损检测方法主要基于电磁波或机械波在内部空气间隙处的折反射实现无损探伤,对更加普遍存在的弱粘接缺陷无能为力。针对无明显空气间隙的弱粘接缺陷,从粘接机理出发,根据氢键弹簧假设与迟滞摩擦模型,分别建立了完好粘接与弱粘接交界面的本构模型;并利用本构模型的数值仿真,初步证明了当界面粘接性能下降时,机械波的非线性畸变程度将会增加;之后搭建了非线性声学平台,并分别制备了含弱粘接缺陷的平板与绝缘子短样,并测试了其非线性畸变程度。根据试验结果,提出了弱粘接缺陷的无损识别方法。 展开更多

关键词 复合绝缘子 弱粘接缺陷 无损检测 非线性超声 粘接界面本构模型

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堆石料三维边界面模型在FLAC^(3D)中的开发与验证 被引量：4

10

作者 陶惠 陈育民 +1 位作者 肖杨 刘汉龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1801-1808,共8页

堆石料三维边界面模型结合了统一非线性强度准则,可以反映三维应力空间堆石料的应变硬化、软化以及体积收缩和剪胀等传统本构模型难以反映的力学特性。基于三维边界面模型的基本理论,通过FLAC3D提供的二次开发平台,在VC++环境下实现了... 堆石料三维边界面模型结合了统一非线性强度准则,可以反映三维应力空间堆石料的应变硬化、软化以及体积收缩和剪胀等传统本构模型难以反映的力学特性。基于三维边界面模型的基本理论,通过FLAC3D提供的二次开发平台,在VC++环境下实现了三维边界面本构模型的二次开发,并给出基于FLAC3D程序的边界面本构模型开发的关键步骤、编程要点和调试方法。利用开发的本构模型,开展了三轴压缩试验的数值模拟计算,并与理论值进行了对比分析。结果表明,嵌入在FLAC3D中的三维边界面本构模型能够较好地反映设定试验条件下的材料性能,而且三维边界面本构模型模型参数简单,都可从常规三轴试验获得,从而验证了三维边界面模型二次开发程序的优越性与合理性。 展开更多

关键词 堆石料 三维边界面本构模型 FLAC3D 二次开发 验证

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土层锚杆拉拔界面松动破坏分析 被引量：30

11

作者 段建 言志信 +2 位作者 郭锐剑 刘子振 任志华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期936-941,共6页

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面... 根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 锚固 界面黏滑本构模型 剪切位移法 锚杆拉拔 临界松动荷载 极限荷载 破坏类型

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考虑界面软化特性的土层锚杆拉拔受力分析 被引量：18

12

作者 郭锐剑 谌文武 +1 位作者 段建 言志信 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期4003-4009,共7页

基于界面黏结软化滑动力学本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解。在不同拉拔荷载作用下,锚杆剪应力分布模式大体有3种类型:弹性型、弹性软化型和弹性软化松动型,对一具体的工程问题,这3种模式并非均出现,受材料物理力... 基于界面黏结软化滑动力学本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解。在不同拉拔荷载作用下,锚杆剪应力分布模式大体有3种类型:弹性型、弹性软化型和弹性软化松动型,对一具体的工程问题,这3种模式并非均出现,受材料物理力学性质制约,为此,分析锚杆剪应力分布类型、拉拔极限荷载大小及破坏特征之间的内在关系,并给出相关判别标准及取值方法。同时,还结合已有锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 锚固工程 界面力学本构模型 锚杆拉拔极限荷载

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饱和砂土的三剪弹塑性边界面模型研究(三)——PFC3D数值试验验证 被引量：6

13

作者 胡小荣 蔡晓锋 刘操 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期324-335,共12页

为进一步验证所提饱和砂土三剪弹塑性边界面本构模型的适用性,以南昌地区饱和砂土为研究对象,利用PFC3D颗粒流建立了单调及循环荷载作用下不同含泥量饱和砂土外裹柔性膜的常规三轴和真三轴数值试验模型。常规三轴条件下的室内试验、PFC3... 为进一步验证所提饱和砂土三剪弹塑性边界面本构模型的适用性,以南昌地区饱和砂土为研究对象,利用PFC3D颗粒流建立了单调及循环荷载作用下不同含泥量饱和砂土外裹柔性膜的常规三轴和真三轴数值试验模型。常规三轴条件下的室内试验、PFC3D模拟及理论模型间的结果对比验证了3者之间在固结排水时土的偏应力与轴向应变、轴向应变与体应变,以及固结不排水时土的偏应力与轴向应变、轴向应变与孔隙水压力之间的关系均具有较好的一致性,达到了可以进行数值试验的程度,表明所建PFC3D模型可以代替各种复杂加载条件下的饱和砂土室内试验。另外,将PFC3D真三轴固结不排水数值试验和理论模型间的结果作了对比,研究了不同含泥量饱和砂土的中间主应力影响问题。其中,在静真三轴固结不排水条件下,单调荷载下的PFC3D模拟与中间主应力影响系数b=0.5时的理论曲线整体吻合均较好,其曲线误差在轴向变形前期基本保持5%以内;在后续的动真三轴边界面理论模型验证时,循环荷载下的理论模型计算均采用了b=0.5。在动真三轴固结不排水条件下,PFC3D数值模拟和理论计算结果在应力-应变、循环次数-孔隙水压力关系曲线也比较吻合,含泥量越多应变发展速度越快、动剪切模量更小、滞回圈面积更大,孔隙水压的振动幅值和绝对值都随之变大。 展开更多

关键词 饱和砂土 三剪弹塑性边界面本构模型 PFC3D数值试验 单调荷载 循环荷载

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细观尺度下推进剂/衬层/绝热层粘接界面参数反演研究 被引量：3

14

作者 肖云东 王玉峰 +3 位作者 李何龙 赖帅光 伍鹏 韩永恒 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期46-52,82,共8页

针对经验法无法保证细观尺度下粘接界面(推进剂/衬层/绝热层)内聚力模型准确性的问题,通过扫描电子显微镜(SEM)原位拉伸实验,记录粘接试件在拉伸过程中的变形和破坏,采用数字图像相关技术结合Hooke-Jeeves优化算法的反演识别方法,对界... 针对经验法无法保证细观尺度下粘接界面(推进剂/衬层/绝热层)内聚力模型准确性的问题,通过扫描电子显微镜(SEM)原位拉伸实验,记录粘接试件在拉伸过程中的变形和破坏,采用数字图像相关技术结合Hooke-Jeeves优化算法的反演识别方法,对界面所采用的双线性内聚力模型参数进行反演识别,并通过界面单元的损伤因子(SDEG)变化曲线结合实验结果开展界面损伤分析。结果表明:加载速率为1.2 mm·min^(-1)时,模型的界面刚度、最大名义应力、界面失效位移分别为6.40 MPa·mm^(-1)、0.72 MPa、1.80 mm;ε为8%、18%时,仿真与实测的感兴趣区域(region of interest,ROI)位移(U x)平均误差分别为7.1%、4.9%;损伤因子(SDEG)变化曲线可较好地表征界面的损伤过程。该反演识别方法的精度较高,为细观尺度下粘接结构界面模型参数的精准获取提供一个新的方法。 展开更多

关键词 推进剂/衬层/绝热层粘接界面 界面本构关系 反演识别 数字图像相关技术 内聚力模型

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考虑接触非线性的西安明城墙稳定分析 被引量：7

15

作者 张柯 吴敏哲 +1 位作者 孟昭博 李志宏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2913-2918,2929,共7页

西安明城墙是由内芯土和外包墙组成的人工黄土边坡。强度折减有限元法是分析土坡稳定性、确定土坡最小安全系数的有效方法,但应用该方法计算城墙的安全系数时,却难以处理外包墙上的潜在破坏面对城墙稳定性的影响。根据外包墙破坏的实际... 西安明城墙是由内芯土和外包墙组成的人工黄土边坡。强度折减有限元法是分析土坡稳定性、确定土坡最小安全系数的有效方法,但应用该方法计算城墙的安全系数时,却难以处理外包墙上的潜在破坏面对城墙稳定性的影响。根据外包墙破坏的实际情况,假设了不同形式和位置的潜在破坏面来模拟外包墙的破坏形态,通过考虑软化性能的界面本构方程,应用强度折减有限元法确定了外包墙的最危险破坏形态,并基于此破坏形态研究了影响城墙稳定性的主要因素,可为古城墙的稳定性评估和保护修缮提供依据。分析表明,城墙内芯土潜在滑动弧可简化为一条直线,其顶点位于坡肩内约3m处;城墙沿该滑动弧的安全系数满足稳定性要求;外包墙的破坏形态和砂浆强度、外包墙与内芯土之间的摩擦系数是影响城墙变形破坏的主要因素。 展开更多

关键词 城墙 稳定性 界面本构方程 强度折减有限元

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潜孔冲击水泥土复合预制桩承载特性研究 被引量：1

16

作者 孙雅珍 李卿辰 +2 位作者 耿琳 魏少伟 姚建平 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1088-1095,共8页

目的 研究荷载下潜孔冲击水泥土复合预制桩(DJC桩)的承载特性,为该新型桩的工程设计提供参考。方法 结合浙江石化炼化一体化项目,通过室内模型试验、数值模拟和现场试验3种方法研究该桩的荷载传递机理,并基于PLAXIS软件分析芯长比、含... 目的 研究荷载下潜孔冲击水泥土复合预制桩(DJC桩)的承载特性,为该新型桩的工程设计提供参考。方法 结合浙江石化炼化一体化项目,通过室内模型试验、数值模拟和现场试验3种方法研究该桩的荷载传递机理,并基于PLAXIS软件分析芯长比、含芯率和界面参数对DJC桩承载特性的影响。结果 竖向荷载下管桩承担主要荷载,管桩轴力约是水泥土桩轴力的1.8倍,管桩轴力与水泥土轴力分布规律相似;内侧摩阻力和外侧摩阻力均随深度呈现先递增后递减的趋势,内侧摩阻力约是外侧摩阻力的1.75倍;桩基整体质量较好,芯长比、含芯率和界面参数对桩基承载特性均有影响,但含芯率的影响更大,合理的含芯率在0.5~0.6。结论 DJC桩能有效地解决复杂地层下的地基处理问题,芯长比和含芯率取值可为实际工程提供参考。 展开更多

关键词 潜孔冲击水泥土复合预制桩(DJC桩) 承载特性 荷载传递机理 界面接触本构

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