土巖組合地基上預(yù)應(yīng)力包裹式加筋墊層變形機(jī)理研究

隨著山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)日益發(fā)展，工程中面臨的不良地質(zhì)條件越來(lái)越普遍。針對(duì)山區(qū)地基不均勻問(wèn)題，為避免不均勻沉降對(duì)建筑物的破壞及對(duì)道路正常使用的影響，提出一種增加加筋土沉降控制效率的預(yù)應(yīng)力加筋土技術(shù)。通過(guò)模型試驗(yàn)、理論推導(dǎo)及數(shù)值計(jì)算等方法研究分析了預(yù)應(yīng)力式加筋土調(diào)整不均勻沉降的效果及作用機(jī)理，并對(duì)加筋土設(shè)計(jì)及計(jì)算理論提出修正。本項(xiàng)目為預(yù)應(yīng)力加筋土的應(yīng)用和發(fā)展提供重要參考依據(jù)，對(duì)完善加筋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，特別是沉降控制設(shè)計(jì)方面具有指導(dǎo)意義，同時(shí)為山區(qū)地基處理提供新的解決思路。研究?jī)?nèi)容主要分為以下幾部分： （1）包裹土袋式復(fù)合加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析。首先針對(duì)加筋土填料選取及改良問(wèn)題進(jìn)行研究。其次，在預(yù)應(yīng)力施加以前的包裹體部分進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)，提出了采用包裹土袋式的復(fù)合加筋土結(jié)構(gòu)。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬的手段研究包裹土袋式復(fù)合加筋土的力學(xué)性能、變形性能和整體穩(wěn)定性能。研究表明，相對(duì)于傳統(tǒng)土袋或一般加筋土，土工格柵包裹土袋加筋土的承載能力及變形性質(zhì)都有較大的改善。 （2）基于包裹式土袋加筋土的設(shè)計(jì)思想，考慮到提高加筋土側(cè)向約束效果對(duì)加筋土整體性能的作用，本項(xiàng)目提出了一種預(yù)應(yīng)力加筋土結(jié)構(gòu)，并考慮應(yīng)用于不同地質(zhì)條件和荷載條件下造成不均勻沉降的加筋土地基和邊坡等領(lǐng)域。為了探究預(yù)應(yīng)力加筋土剛度的變化規(guī)律，考慮到工程實(shí)際情況，共設(shè)計(jì)了5種試驗(yàn)工況，考慮了預(yù)應(yīng)力大小、懸臂長(zhǎng)度和包裹體填料等影響。分析其變形規(guī)律，得到一下結(jié)論：預(yù)應(yīng)力越大，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖冃卧叫。€(wěn)定性越強(qiáng)；填充介質(zhì)為粗砂的預(yù)應(yīng)力式加筋土性能更加優(yōu)良；懸臂長(zhǎng)度越長(zhǎng)，試樣變形越強(qiáng)烈，越容易發(fā)生破壞。 （3）基于修正的拋物索理論，通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)處反力，建立了加筋土結(jié)構(gòu)中筋材的受力方程，結(jié)合拋物索變形撓度式可求得筋材不均勻沉降變形曲線(xiàn)，從而提出一種在不均勻沉降下加筋土結(jié)構(gòu)筋材應(yīng)力分布及其變形曲線(xiàn)的計(jì)算方法。同時(shí)，基于一種考慮加筋材料剛度及變形的數(shù)值解析方法，評(píng)估動(dòng)、靜不同荷載作用下加筋土加筋土的變形性能及穩(wěn)定性。 2100433B

隨著山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)日益發(fā)展，工程中面臨的不良地質(zhì)條件越來(lái)越普遍。對(duì)于山區(qū)土巖組合地基，若處理不當(dāng)，其不均勻性常引起建筑物開(kāi)裂、傾斜等問(wèn)題，給人民生命和物質(zhì)財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。結(jié)合土工合成材料技術(shù)，用加筋墊層調(diào)整不均勻沉降的處理方法在工程中廣為應(yīng)用，但對(duì)于其處理土巖組合地基的機(jī)理研究較少報(bào)道。針對(duì)山區(qū)土巖組合地基的差異沉降和地基穩(wěn)定性問(wèn)題，本項(xiàng)目利用大型包裹式加筋土作為加筋墊層，并通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力的方法來(lái)提高加筋墊層的整體抗彎剛度，提出預(yù)應(yīng)力包裹式加筋墊層的地基處理方法。結(jié)合縮尺模型試驗(yàn)及數(shù)值解析方法分別研究包裹材對(duì)土體的約束補(bǔ)強(qiáng)能力、預(yù)應(yīng)力對(duì)加筋墊層的變形控制作用。通過(guò)揭示在長(zhǎng)期荷載作用下加筋墊層的變形規(guī)律，并在融合申請(qǐng)人前期研究成果對(duì)該復(fù)合地基進(jìn)行變形穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，探討預(yù)應(yīng)力加筋墊層的合理設(shè)計(jì)方法。本項(xiàng)目為預(yù)應(yīng)力加筋土的應(yīng)用和發(fā)展提供重要參考依據(jù)，對(duì)山區(qū)土巖組合地基處理提供新的解決思路。

金屬的熱變形機(jī)構(gòu)有滑移變形、孿生變形、晶界滑移、擴(kuò)散蠕變。在不同條件下，·這四種變形機(jī)構(gòu)在塑性變形中所占的份量和起的作用不盡相同。其中，晶內(nèi)的滑移變形是最重要和大量的常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)。孿生變形一般在低溫或常溫高速應(yīng)變時(shí)發(fā)生，對(duì)六方晶體結(jié)構(gòu)金屬這種機(jī)理比較重要。而晶界滑移和擴(kuò)散蠕變只在高溫時(shí)才可能發(fā)揮作用。影響這些變形機(jī)理發(fā)揮作用的主要因素是金屬材料的組織結(jié)構(gòu)、變形溫度。但是，在熱變形時(shí)，出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以及在壓應(yīng)力狀態(tài)下擴(kuò)散修復(fù)機(jī)理，對(duì)上述變形機(jī)構(gòu)起著直接的調(diào)節(jié)和控制作用。

用形狀記憶合金SMA作為驅(qū)動(dòng)元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)變形、預(yù)應(yīng)力狀態(tài)及裂縫的主動(dòng)控制，可能引起土木工程新的技術(shù)革命，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。形狀記憶合金SMA具有獨(dú)特的形狀記憶性能和相變超彈性。本項(xiàng)目探索如何利用SMA的形狀記憶性能，實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的智能預(yù)應(yīng)力及裂縫的智能控制，研究SMA在混凝土基體約束下的相變規(guī)律及其本構(gòu)模型，揭示SMA與混凝土間的相互作用機(jī)理及傳力機(jī)制，研究SMA對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)效率、影響驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的主要因素，建立分析驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及智能控制系統(tǒng)。探索利用SMA的相變超彈性發(fā)展智能隔震器的可行性，研究SMA智能隔震器的能量吸收和阻尼隔震性能。 2100433B