废弃轮胎构造地基工程特性研究

《废弃轮胎构造地基工程特性研究》从废弃轮胎构造地基的基本原理出发，对废弃轮胎构造地基的工程性能应用进行了理论和试验研究。具体内容包括：废弃轮胎构造地基的研究应用现状；废弃轮胎力学性能；废弃轮胎构造地基的承载机理分析；废弃轮胎构造地基抗剪性能分析；废弃轮胎构造地基抗震性能；废弃轮胎构造地基的恢复力模型；废弃轮胎构造地基的地震损伤模型等。 本书可供从事废弃橡胶轮胎应用研究、地基处理等工作的科研人员和工程技术人员参考，也可以作为土木工程相关领域的教师、研究生和高年级本科生的参考书。

王凤池，沈阳建筑大学交通与测绘工程学院，院长、教授。主要从事地基处理、新型建材、多源固体废弃物综合利用等研究。享受国务院特殊津贴专家，兴辽英才计划辽宁省“百千万人才工程”领军人才，辽宁省特聘教授，辽宁省“百千万人才工程”百人层次，辽宁省高等学校优秀人才支持计划（一层次），沈阳市领军人才。中国交通运输协会新技术促进分会理事，中国市政工程协会质量专家，中国工程建设标准化协会砌体结构委员会委员，中国老教授协会土木建筑专业委员会常务委员，辽宁省土木工程学科评议组成员，辽宁省公路学会常务理事，辽宁省建筑法学会副会长，辽宁省安全生产专家，沈阳市危大工程专家，沈阳市地震应急管理专家。 围绕多源固体废弃物，特别是废弃橡胶轮胎开展科学研究，主持国家自然科学基金面上项目（2016,2007）、国家“十三五”重大研发任务（2019）、“十二五”国家科技支撑计划子课题（2012）等科技攻关计划40余项科研课题。主持项目获辽宁省科技进步二等奖2项（2013，2019），三等奖2项（2009，2011），沈阳市科技进步三等奖2项。参与国家科技支撑计划、国家自然科学基金等课题10余项，参与项目获辽宁省科技进步奖二等奖1项，三等奖3项，沈阳市科技进步一等奖1项。

1　绪论1 1.1　橡胶轮胎的结构组成及性质 1 1.2　橡胶轮胎的老化机理 4 1.3　废弃轮胎加筋技术对环境影响的研究 5 1.4　废弃轮胎加筋土的承载力和抗剪强度研究 6 1.5　废弃轮胎抗震技术的应用及发展 11 1.6　废弃轮胎构造地基的提出 13 参考文献 14 2　废弃轮胎力学性能分析21 2.1　引言 21 2.2　试验总方案 21 2.3　试验概况 22 2.3.1　试验材料及仪器 22 2.3.2　试件制作 23 2.3.3　试验加载 24 2.3.4　试验分组 25 2.4　废弃轮胎拉伸性能影响因素分析 25 2.4.1　不同加载速率对拉伸性能影响 25 2.4.2　不同轮胎直径对拉伸性能影响 31 2.4.3　不同有效长度对拉伸效果影响 32 2.5　橡胶轮胎力学参数 33 2.6　本章小结 36 参考文献 36 3　废弃轮胎构造地基承载机理研究38 3.1　引言 38 3.2　轮胎叠合体和轮胎构造地基的载荷试验 39 3.2.1　试验概况和试验材料 39 3.2.2　试件制作 41 3.2.3　加载装置和测点布置 42 3.3　不同胎周环境下轮胎叠合体的受力分析 45 3.3.1　卸载后叠合体的试验现象 45 3.3.2　轮胎叠合体的沉降规律分析 45 3.3.3　轮胎叠合体的径向应力分布规律 48 3.3.4　轮胎叠合体的环向应力分布规律 48 3.4　轮胎构造地基的沉降规律分析 51 3.5　轮胎的环箍理论分析 55 3.5.1　力学模型 55 3.5.2　待定常数的确定 57 3.5.3　轮胎叠合体的应力分析 58 3.6　轮胎叠合体环箍理论与试验结果的验证 61 3.7　轮胎构造地基的沉降变形分析 63 3.7.1　构造地基的沉降计算 63 3.7.2　构造地基的沉降变形分析 67 3.7.3　构造地基与单元体的沉降对比分析 69 3.8　本章小结 70 参考文献 71 4　废弃轮胎叠合体的破坏形态73 4.1　引言 73 4.2　试验方案 73 4.2.1　试验材料 73 4.2.2　试件制作 75 4.2.3　叠合体应变片、横向位移测点的布置 76 4.2.4　试验分组 77 4.2.5　试验加载 77 4.3　试验现象 78 4.4　废弃轮胎叠合体的σ-ε 曲线和破坏形式 87 4.5　不同因素对σ-ε 曲线及破坏形式的影响 88 4.5.1　轮胎的新旧 88 4.5.2　轮胎的品牌 89 4.5.3　填充砂的含水率 90 4.5.4　不同颗粒的填充材料 91 4.5.5　轮胎的直径 94 4.5.6　叠合体长度 95 4.6　叠合体横向变形随荷载变化曲线 97 4.7　叠合体横向位移沿高度变化曲线 105 4.8　本章小结 108 参考文献 109 5　废弃轮胎-散体材料单元体抗剪性能试验研究110 5.1　引言 110 5.2　轮胎-散体材料单元体抗剪试验 110 5.2.1　试验概况和试验材料 110 5.2.2　试件制作 111 5.2.3　加载装置和测点布置 112 5.2.4　加载制度 113 5.3　轮胎-散体材料单元体抗剪性能分析 114 5.3.1　破坏形态 114 5.3.2　单调加载条件下单元体的变形能力 116 5.3.3　加卸载循环加载条件下单元体的变形能力 118 5.3.4　往复循环加载条件下单元体的变形能力 119 5.3.5　往复循环加载条件下单元体的耗能能力 123 5.4　轮胎-散体材料单元体的力学特征参数 126 5.4.1　轮胎和砂土的应力分布曲线 126 5.4.2　荷载-位移曲线的归一化处理 127 5.4.3　剪应力与剪应变的关系 128 5.4.4　黏结应力-滑移曲线模型 131 5.5　轮胎-散体材料单元体抗剪强度指标的确定 133 5.6　轮胎-散体材料单元体加筋理论与试验结果的对比分析 137 5.6.1　抗剪承载力的计算方法 137 5.6.2　抗剪强度指标系数的验证与应用 138 5.7　本章小结 140 参考文献 140 6　废弃轮胎构造地基抗震性能试验研究142 6.1　引言 142 6.2　轮胎构造地基的拟静力试验 142 6.2.1　试验概况和试验材料 142 6.2.2　试件制作 143 6.2.3　加载装置和测点布置 144 6.3　轮胎构造地基的抗震性能分析 145 6.3.1　构造地基的破坏形态 145 6.3.2　构造地基的滞回曲线 148 6.3.3　构造地基的骨架曲线 156 6.3.4　构造地基的刚度退化曲线 161 6.3.5　构造地基的耗能情况 165 6.4　轮胎构造地基的抗剪承载力 181 6.5　轮胎构造地基和单元体累积耗能的对比 181 6.6　本章小结 182 参考文献 183 7　废弃轮胎构造地基恢复力模型研究184 7.1　引言 184 7.2　恢复力模型 184 7.3　轮胎-散体材料单元体的恢复力模型 185 7.3.1　骨架曲线的确定 185 7.3.2　刚度退化规律 188 7.3.3　滞回曲线模型 191 7.3.4　恢复力模型的验证 192 7.4　轮胎构造地基的恢复力模型 193 7.4.1　滞回曲线的演化规律 194 7.4.2　骨架曲线的确定 195 7.4.3　刚度退化规律 196 7.4.4　恢复力模型的验证 198 7.5　改进恢复力模型 200 7.6　恢复力模型的应用 205 7.6.1　单元体恢复力模型的应用 205 7.6.2　构造地基恢复力模型的应用 205 7.7　本章小结 208 参考文献 208 8　废弃轮胎构造地基地震损伤模型研究210 8.1　引言 210 8.2　强度退化 210 8.2.1　刚度衰减 210 8.2.2　承载力退化 212 8.3　现有地震损伤模型分析 214 8.3.1　损伤指数 214 8.3.2　损伤模型 214 8.3.3　经典损伤模型计算分析 216 8.4　轮胎构造地基地震损伤模型的建立 217 8.4.1　轮胎构造地基损伤模型计算分析 217 8.4.2　损伤模型参数的确定 219 8.4.3　整体累积损伤计算分析 219 8.4.4　破坏等级与损伤指数限值的确定 220 8.5　轮胎构造地基地震损伤分析 221 8.5.1　损伤模型的有效性验证 221 8.5.2　恢复力模型和地震损伤模型演化分析 224 8.5.3　模型损伤演化分析 226 8.6　本章小结 229 参考文献 230