基于SmartRock传感技术的道砟静力循环平板载荷试验研究

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作者 王家全 张涛艺 +1 位作者 黄世斌 唐毅 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期123-130,共8页

基床道砟在交通荷载重复作用下的位移变形机制尚不清晰,为了研究道砟在静力循环荷载作用下的沉降规律和道砟颗粒的位移旋转特性,利用自行设计的静力循环平板试验模型装置,对道砟填料开展不同幅值下的静力循环平板载荷试验,结合SmartRoc... 基床道砟在交通荷载重复作用下的位移变形机制尚不清晰,为了研究道砟在静力循环荷载作用下的沉降规律和道砟颗粒的位移旋转特性,利用自行设计的静力循环平板试验模型装置,对道砟填料开展不同幅值下的静力循环平板载荷试验,结合SmartRock无线传感器技术分析道砟层不同位置颗粒接触变形特性,揭示循环加卸载过程中道砟沉降及旋转特性。结果表明:低、中、高3种幅值下的累积塑性变形分别为2.92、3.91、12.37 mm,且低幅值和中幅值工况的累积塑性变形量为高幅值工况的22.94%、30.71%,表现为道砟承载塑性变形对基底高压力敏感性高;建立峰值沉降量与循环次数和荷载幅值之间数学模型,可较好预测经过多次循环后道砟的峰值沉降量;在静力循环加卸载过程中,低幅值和中幅值工况的x、y轴转角的最大值分别为高幅值工况的22.19%、34.90%和32.45%、39.55%,颗粒绕x、y轴转动的概率远大于z轴,在一个方向的转动响应弱,必然会在另一个方向的转动响应强,且循环荷载作用是道砟填料磨损严重的重要原因之一。 展开更多

关键词 静力循环 平板载荷试验 道砟 SmartRock传感器 沉降规律

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基于SmartRock传感技术的含砂道砟直剪试验研究

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作者 王家全 吴新彪 +1 位作者 董程锋 张涛艺 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1060-1070,共11页

针对路基填料受细粒污染后研究的不足,对路基填料交界层遭受细粒污染后的含砂道砟(sand-contaminated ballast,SCB)开展了大型直剪试验(direct shear tests,DST)。通过布设无线姿态传感器SmartRock对SCB剪切过程中内部颗粒运动进行监测... 针对路基填料受细粒污染后研究的不足,对路基填料交界层遭受细粒污染后的含砂道砟(sand-contaminated ballast,SCB)开展了大型直剪试验(direct shear tests,DST)。通过布设无线姿态传感器SmartRock对SCB剪切过程中内部颗粒运动进行监测,结果表明:(1)随着空隙脏污指数(void contamination index,VCI)增大,SCB抗剪强度呈下降趋势,脏污会改变道砟抗剪强度的剪应力-剪应变发展模式,通过幂函数回归方程得到了不同脏污程度下混合料抗剪强度包络图;(2)体应变呈现剪缩-剪胀的变化规律,基于幂函数构建的预测模型可准确描述SCB试件剪缩-剪胀过程中的临界剪应变与峰值体应变;(3)嵌入式无限Smrt Rock传感器可以捕捉剪切面单个颗粒的运动规律。通过直剪试验反映了真实散体道床受列车荷载作用时,砟层内部颗粒的运动模式是多维的,与列车行车方向正交面的散粒体道床内部颗粒间相互作用力可由单向剪切作用表征。 展开更多

关键词 直剪试验 砂污染道砟 SmartRock 运动特性

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复杂应力状态下玻璃纤维再生混凝土损伤演变及应力-应变本构关系研究

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作者 陈宇良 王双翼 +1 位作者 李洪 李培泽 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第24期167-175,共9页

本工作旨在通过常规三轴受压试验探究玻璃纤维再生混凝土(GFRAC)在三轴受压力学方面的性能,为此以玻璃纤维体积掺量V、再生粗骨料取代率γ和侧向围压σw为参数,共设计了168个100 mm(直径)×200 mm(高度)的玻璃纤维再生混凝土圆柱体... 本工作旨在通过常规三轴受压试验探究玻璃纤维再生混凝土(GFRAC)在三轴受压力学方面的性能,为此以玻璃纤维体积掺量V、再生粗骨料取代率γ和侧向围压σw为参数,共设计了168个100 mm(直径)×200 mm(高度)的玻璃纤维再生混凝土圆柱体试件并进行试验。通过试验获得了GFRAC的破坏特征并分析了不同参数对峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响规律。由试验结果分析可得,随着侧向围压的增大,GFRAC的破坏形态由纵向劈裂破坏逐步转为斜向剪切破坏,网格状裂缝逐渐增多并布满试件,在试件的中部或端部出现“腰鼓”变形现象;通过施加侧向围压可以有效地增加GFRAC的峰值应力、应变和弹性模量;玻璃纤维提高了试件的峰值应力,且提高幅度在20%以内;增加再生粗骨料的取代率会导致峰值应力和弹性模量减小,最大下降幅度分别约为19.17%和34.91%,而峰值应变会增大,最大增幅可达76.77%;侧向围压和玻璃纤维均有效延缓了试件的损伤过程;最后,基于试验数据建立了玻璃纤维再生混凝土在三轴受压状态下的应力-应变本构关系。 展开更多

关键词 三向复杂应力 玻璃纤维再生混凝土 力学性能 应力-应变本构关系 损伤分析

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考虑温度效应下海砂动力特性试验研究

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作者 王家全 和玉 +1 位作者 林志南 唐毅 《土木工程学报》 北大核心 2025年第2期118-128,共11页

针对温度对海砂动力特性的影响研究不足,在现有的GDS动三轴试验系统中增添JULABO温度模块,开展考虑温度效应的固结不排水动三轴试验,探究了温度和动应力幅值对广西北部湾海砂累积塑性应变、动弹性模量及动孔压的影响规律。研究表明:北... 针对温度对海砂动力特性的影响研究不足,在现有的GDS动三轴试验系统中增添JULABO温度模块,开展考虑温度效应的固结不排水动三轴试验,探究了温度和动应力幅值对广西北部湾海砂累积塑性应变、动弹性模量及动孔压的影响规律。研究表明:北部湾海砂的累积塑性应变曲线整体呈现破坏型发展趋势,升温引起北部湾海砂的应变累积速率加快,在动应力幅值较大时,升温引起北部湾海砂的累积塑性应变明显增加,在循环加载后期发生液化;在升温条件下,温度对北部湾海砂孔压发展有显著影响,海砂在高温环境下表现出较强的循环活动性,且液化程度加重;北部湾海砂在循环加载过程中出现刚度软化现象,温度升高可以降低北部湾海砂的初始动弹性模量;幂函数能较好地描述北部湾海砂动弹性模量Ed与轴向累积应变ε_(d)的关系,在此基础上建立了不同温度下动弹性模量与动应变的预测模型,该模型能够较好预测北部湾海砂在不同温度下的动弹性模量。研究成果为考虑温度效应下海砂作为填料的工程提供了理论指导。 展开更多

关键词 北部湾海砂 温度效应 动弹性模量 孔压模型 温控三轴仪

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考虑受扭影响的焊接栓钉型钢混凝土组合柱抗震性能研究

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作者 陈宇良 张绍松 +2 位作者 王双翼 叶培欢 吉云鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期218-229,共12页

为探究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete,SSRC)柱在压弯剪扭复合受力作用下的滞回性能及抗扭承载力计算方法,以型钢配钢率、纵筋配筋率、体积配箍率、栓钉间距和栓钉位置为变化参数,设计并完成了12根SSRC柱和1根对比... 为探究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete,SSRC)柱在压弯剪扭复合受力作用下的滞回性能及抗扭承载力计算方法,以型钢配钢率、纵筋配筋率、体积配箍率、栓钉间距和栓钉位置为变化参数,设计并完成了12根SSRC柱和1根对比柱的拟静力加载试验。观察了试件的破坏形态,获取了各试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、能量耗散、变形性能等抗震性能指标,分析了不同变化参数对上述指标的影响规律,提出了该类构件的抗扭承载力计算公式。结果表明:各变化参数对试件的破坏形态影响较小,所有试件呈现为明显的弯扭型破坏;试件的扭矩-扭转角滞回曲线存在明显的捏缩现象,表现为反“S”形,但弯矩-位移滞回曲线较为饱满,表现为梭形;型钢配钢率和体积配箍率对SSRC柱的抗扭及抗弯承载力影响较小;纵筋配筋率和栓钉间距对SSRC柱的抗扭承载力影响较大,最大提高幅度分别为12.29%、18.92%,但对SSRC柱的抗弯承载力影响较小;焊接栓钉能够显著增强型钢混凝土柱的延性及能量耗散能力;综合承载力、能量耗散、延性等抗震指标,建议栓钉采用X型焊接;最后,提出了SSRC柱抗扭承载力实用计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 型钢混凝土(SSRC)柱 压-弯-剪-扭 焊接栓钉 抗震性能 抗扭承载力

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细粒含量对砾性土路基劣化及静力剪切特性影响

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作者 张涛艺 王家全 +1 位作者 林志南 唐毅 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1141-1152,共12页

针对细粒影响砾性土路基静力特性研究的不足,利用GDS三轴测试系统,开展了不同细粒含量和不同有效围压条件下的饱和砾性土固结排水三轴剪切试验,探究了细粒含量对砾性土静力剪切特性的影响。结果表明:(1)随着细粒含量的增加,应力-应变曲... 针对细粒影响砾性土路基静力特性研究的不足,利用GDS三轴测试系统,开展了不同细粒含量和不同有效围压条件下的饱和砾性土固结排水三轴剪切试验,探究了细粒含量对砾性土静力剪切特性的影响。结果表明:(1)随着细粒含量的增加,应力-应变曲线的发展模式由应变软化转为应变硬化,存在细粒含量Fc=15%的临界阈值;(2)细粒的加入导致砾性土的主应力比、脆性指标、峰值强度、黏聚力和内摩擦角下降,而劣化指标上升,其中峰值强度和黏聚力劣化指标与细粒含量的关系可用二次函数描述,内摩擦角劣化指标则可通过三次函数描述;(3)随着细粒含量的增加,临界状态参数下降,有效应力路径呈现折返性,应力路径变短并向左偏移;(4)细粒的加入导致割线模量下降,体积应变-轴向应变曲线由剪缩-剪胀模式变为剪缩模式。 展开更多

关键词 细粒含量 砾性土 三轴试验 力学特性 劣化机制

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焊接栓钉型钢混凝土柱压-扭复合受力滞回性能试验研究 被引量：1

7

作者 陈宇良 刘凯格 +1 位作者 吉云鹏 叶培欢 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期123-131,共9页

为研究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete, SSRC)柱的抗扭性能,提出了6种栓钉布置形式(翼缘、腹板、对称、交错、单双、X型),通过7根SSRC柱和1根型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)柱的压扭低周反复试验,研究... 为研究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete, SSRC)柱的抗扭性能,提出了6种栓钉布置形式(翼缘、腹板、对称、交错、单双、X型),通过7根SSRC柱和1根型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)柱的压扭低周反复试验,研究了SSRC柱在压扭复合受力作用下的受力性能。试验观察了SSRC柱在压扭复合受力状态下的破坏形态,揭示了其受扭破坏机理,对比分析了轴压比和栓钉布置形式对试件扭矩-扭转角滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、扭转耗能及延性性能的影响规律。结果表明:在压扭复合受力状态下,SSRC柱的扭矩-扭转角滞回曲线呈“S”形,扭转裂缝倾角介于45°~60°之间且随轴压比增大而增大;6种栓钉布置形式均可有效延缓SSRC柱的受扭开裂,腹板焊接栓钉后试件的抗扭承载力提高11.9%;增大轴压比可有效提高SSRC柱的初始抗扭刚度和耗能能力,但会降低其扭转变形能力;栓钉“对称”、“腹板”、“X型”布置时SSRC柱的扭转累积耗能分别提高约16.4%、11.8%、10.2%;综合对比各项指标发现,栓钉“对称”布置对型钢混凝土结构压扭性能的改性效果最佳。 展开更多

关键词 压扭性能 焊接栓钉 栓钉布置形式 型钢混凝土(SRC)柱 滞回性能

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高温后珊瑚海水海砂混凝土力学性能试验研究

8

作者 胡强 李佳成 +1 位作者 陈宇良 陈宗平 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期544-550,567,共8页

为研究高温后珊瑚海水海砂混凝土(CSSC)的力学性能,设计制作了30个CSSC试件,进行常温与高温后轴心受压和静力受压弹性模量试验。通过试验观察了试件高温后的表观变化和轴心受压破坏形态,获取了轴心受压全过程应力—应变曲线、弹性模量... 为研究高温后珊瑚海水海砂混凝土(CSSC)的力学性能,设计制作了30个CSSC试件,进行常温与高温后轴心受压和静力受压弹性模量试验。通过试验观察了试件高温后的表观变化和轴心受压破坏形态,获取了轴心受压全过程应力—应变曲线、弹性模量及烧失率等参数,深入高温后CSSC微观结构变化机制,得到了受火温度对CSSC力学性能的影响规律,揭示了高温作用后CSSC的力学性能退化机理。结果表明:随着受火温度的增加,CSSC力学性能不断劣化。T=200℃时CSSC轴心抗压强度和弹性模量分别比常温时下降了26.52%,6.19%,混凝土具有较好的力学性能;T=400℃时CSSC弹性模量下降迅速,弹性模量损失率为65.48%,但与T=200℃相比混凝土轴心抗压强度上升了6.4%;T=600℃时CSSC轴心抗压强度下降迅速,强度损失率为66.74%;T=800℃时CSSC破坏严重,已无法测得有效的弹性模量。 展开更多

关键词 珊瑚海水海砂混凝土 高温 微观结构 受压性能 强度退化机理

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模块式加筋土挡墙模型试验及静动力学性能研究 被引量：4

9

作者 王家全 仲文涛 +1 位作者 黄世斌 唐毅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1435-1444,共10页

加筋土挡墙作为道路路基的一部分,不但受到路面基础设施等静荷载,还承受着车辆行驶所带来的交通荷载。为研究静、动荷载下模块式加筋土挡墙的力学特性及工作性能,开展室内大模型试验,对比分析了加筋土挡墙的沉降及面板水平位移、侧向土... 加筋土挡墙作为道路路基的一部分,不但受到路面基础设施等静荷载,还承受着车辆行驶所带来的交通荷载。为研究静、动荷载下模块式加筋土挡墙的力学特性及工作性能,开展室内大模型试验,对比分析了加筋土挡墙的沉降及面板水平位移、侧向土压力系数、格栅应变等力学行为的变化规律。结果表明:静、动荷载下挡墙的破坏模式分别以局部剪切破坏和面板挤出破坏为主,格栅的最大应变量分别为1.7%和4.5%,均未达到破坏应变;两种荷载下挡墙的极限承载力相等,相比于静载,动载作用下墙顶最大沉降量增大了280%,面板最大水平位移增大了180%;加载板下降过程中四周土体受挤压发生变形,向面板施加额外的水平附加应力,从而导致墙背处的侧向附加应力系数Kr高于理论值;动载作用下土颗粒不规则运动,土中动加速度响应受动载幅值的影响较大,靠近墙面处的加速度峰值沿墙高H由上到下逐渐减小。研究成果有助于揭示静载与交通荷载作用下加筋土挡墙的力学行为和破坏机制以及提高模型试验与实际工程的关联程度。 展开更多

关键词 模块式加筋土挡墙 静荷载 交通荷载 力学特性

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颗粒级配对砾性土填料加筋前后的动力特性影响分析 被引量：2

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作者 王家全 仲文涛 +1 位作者 唐滢 唐毅 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第1期93-99,共7页

路基在服役期内承受长期的车辆荷载作用,将改变路基结构层的颗粒级配,导致路基性能劣化,而应用土工合成材料加筋技术进行地基处理是一种行之有效的方法。为探究颗粒级配、加筋层数对饱和砾性土路基填料的动力特性的影响,利用GDS动态三... 路基在服役期内承受长期的车辆荷载作用,将改变路基结构层的颗粒级配,导致路基性能劣化,而应用土工合成材料加筋技术进行地基处理是一种行之有效的方法。为探究颗粒级配、加筋层数对饱和砾性土路基填料的动力特性的影响,利用GDS动态三轴测试系统对饱和砾性土进行了固结不排水动三轴试验,对比分析2种颗粒级配下加筋和无筋砾性土的动力特性。结果表明:无筋的饱和砾性土试样在多级循环荷载作用下,含细颗粒试样(级配1)的动应变相比于无细颗粒试样(级配2)的增长了13.2%,格栅加筋后试样的动应变、体应变均有减小,动弹性模量提高,加筋可有效缓解细颗粒对试样的影响。加筋会使试样孔隙水压力升高,但颗粒级配中有无细颗粒对试样的孔隙水压力影响不明显。 展开更多

关键词 加筋土 砾性土 颗粒级配 动三轴试验 动力特性

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细粒含量对饱和砾性土静动力学特性的影响

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作者 王家全 祝梦柯 +1 位作者 林志南 梁宁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期112-121,共10页

为探究细粒含量对饱和砾性土静动力学特性的影响,通过一系列砾性土固结排水三轴剪切试验及多级加载下固结排水动三轴试验,分析了细粒含量对饱和砾性土静力特性(应力-应变曲线、静体积应变)、动力特性(轴向累积应变、回弹模量、动体积应... 为探究细粒含量对饱和砾性土静动力学特性的影响,通过一系列砾性土固结排水三轴剪切试验及多级加载下固结排水动三轴试验,分析了细粒含量对饱和砾性土静力特性(应力-应变曲线、静体积应变)、动力特性(轴向累积应变、回弹模量、动体积应变)的影响规律。结果表明:细粒含量的增加导致砾性土的峰值强度不断减小,但能够有效约束试样的剪胀变形,细粒含量15%时对应的静体应变终值相比于细粒含量0%时减小了27.09%。随着细粒含量的增加,饱和砾性土轴向累积应变逐渐增大,而回弹模量随细粒含量的增加而减小;饱和砾性土轴向累积应变与振次的关系曲线符合单对数模型。 展开更多

关键词 道路工程 砾性土 细粒含量 力学特性 多级加载

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装配式型钢全再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

12

作者 陈宇良 王双翼 +2 位作者 刘杰 姜锐 叶培欢 《振动与冲击》 2025年第8期209-219,共11页

为研究装配式型钢全再生混凝土框架-再生混凝土填充墙结构的抗震性能,设计了缩尺比为1∶2.5的1榀现浇型钢混凝土框架(对照组)和2榀装配式型钢全再生混凝土框架。通过低周反复加载试验探究了装配式型钢全再生混凝土框架滞回曲线、骨架曲... 为研究装配式型钢全再生混凝土框架-再生混凝土填充墙结构的抗震性能,设计了缩尺比为1∶2.5的1榀现浇型钢混凝土框架(对照组)和2榀装配式型钢全再生混凝土框架。通过低周反复加载试验探究了装配式型钢全再生混凝土框架滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、强度退化和层间位移角等力学性能。结果表明:装配式型钢全再生混凝土框架与现浇普通混凝土框架破坏形态相似,均表现为梁端和柱底塑性铰区破坏;装配式型钢全再生混凝土框架刚度退化相较于现浇普通混凝土框架更为明显,最大降低幅度约为62.54%;带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架耗能能力最优,比现浇型钢混凝土框架提高了约22.22%;现浇普通型钢混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的强度退化系数在0.89~0.91,带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架的强度退化系数在0.77~0.82;装配式型钢全再生混凝土框架位移延性系数约为2.14~4.63,与现浇普通混凝土结构相比最大提高幅度约为118.40%;现浇型钢普通混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的极限层间位移角介于1/39~1/28。应变测试结果表明,该结构承载力主要由截面上的正应力控制,塑性铰开始形成于梁端,最后在柱底形成塑性铰,其破坏属于梁铰机制,满足强柱弱梁的抗震要求。 展开更多

关键词 装配式结构 型钢-全再生混凝土组合结构 填充墙 低周反复试验 抗震性能

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