基于大型储罐案例的桩土接触面剪切蠕变试验研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sam008
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桩-土接触面的力学特性是影响桩承载性能的主要因素,土的蠕变性质是导致桩土接触面的长期强度小于其瞬时抗剪强度的重要因素。同时,桩的粗糙度对桩土接触面的力学性能有重要影响。目前对于桩土接触面力学性能的研究主要集中在桩表面粗糙度及时间效应两个方面,但将二者结合起来的研究还并不多见。研究不同粗糙度的桩-土接触面在长期荷载作用下的力学性能对储罐长期稳定性分析提供了依据。本文以黏土及不同粗糙度混凝土板的接触面为研究对象,对其进行了固结快剪试验研究及剪切蠕变试验研究,并提出弹性模量瞬时损伤因子,构建了具有弹性模量瞬时损伤作用的西原蠕变模型。主要研究内容及结论如下:(1)预制不同粗糙度的混凝土板,并对混凝土板形貌特征进行测量,计算混凝土板粗糙度系数JRC,并对不同粗糙度系数JRC的混凝土板-黏土接触面进行固结快剪试验。该试验的法向应力分别为100k Pa、200k Pa及400k Pa,剪应力施加速度为0.8mm/min。通过试验获得接触面的抗剪强度,并通过计算得到不同粗糙度下的接触面黏聚力及摩擦角。分别建立粗糙度与黏聚力及摩擦角的关系。结果表明,黏聚力与接触面抗剪强度在粗糙度的影响下,变化趋势都是先随粗糙度的增大而增大,当粗糙度超过某一限值时,黏聚力与接触面抗剪强度随着粗糙度的增大而减小。(2)对不同粗糙度混凝土板-黏土接触面进行剪切蠕变试验,剪切蠕变试验的法向应力分别为100k Pa、200k Pa及400k Pa,针对不同的混凝土板,分级施加剪应力。采用“陈氏加载法”对蠕变全过程曲线进行分析,得到分别加载曲线,从而得到剪应力-切向位移曲线。通过对剪应力-切向位移曲线的分析求得接触面长期抗剪强度。通过长期强度计算不同粗糙度下的接触面黏聚力及摩擦角,分别建立粗糙度与黏聚力及摩擦角的关系。试验结果表明,法向应力与粗糙度对接触面的力学特性有显著的影响。长期荷载平均约为瞬时抗剪强度的59.2%。且黏聚力与接触面长期强度在粗糙度的影响下,变化趋势都是先随粗糙度的增大而增大,当粗糙度超过某一限值时,黏聚力与接触面长期强度随着粗糙度的增大而减小。(3)根据剪切蠕变全过程曲线,提出在瞬时弹性模量损伤影响下的改进西原模型,对蠕变全过程曲线进行反演。反演结果证明了所建模型的正确性和合理性。
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