特大型桥梁群桩基础承载特性离心模型试验研究

苏通大桥超大型主桥索塔群桩基础置于第四系土层中,其承载变形特性是设计急待解决的技术问题。通过离心模型试验,研究了5种工况下主桥索塔群桩基础的竖向承载变形特性,分析了承台竣工、裸塔竣工、成桥阶段群桩基础的沉降及桩顶荷载分布规律。结果表明,5种工况下主桥索塔群桩基础的极限承载力大于5 000 MN,成桥阶段的总沉降为148~186 mm,基础整体稳定,桩顶荷载成W形分布,桩底注浆和冲刷形态对群桩基础的承载变形特性有一定影响。     

路基不均匀沉降对沥青路面受力变形影响的有限元分析

为了研究路基不均匀沉降对沥青路面受力变形的影响,对半填半挖路基进行弹塑性动力有限元分析,计算出在汽车荷载作用下由于路基土在力学和物理性质上的差异而产生的差异沉降。研究了两种工况(汽车荷栽作用产生的差异沉降及汽车荷载和土体固结共同作用产生的差异沉降)对沥青路面受力变形特性的影响,进而得出一种计算沥青路面破坏时临界差异沉降的方法,为实际工程设计、施工提供了理论依据。     

大交通量、轻荷载对沥青路面车辙影响研究

通过不同工况下的轻荷载全厚度车辙试验研究,分析了在大交通量下,轻荷载对动稳定度和车辙深度的影响,并和0.7 MPa标准荷载下的全厚度车辙试验结果对比研究.研究结果表明：当温度较高时,大交通量、轻荷载对沥青路面车辙的影响不容忽视.     

荷载、速率效应对路基受力变形的影响研究

通过实施典型路面结构试槽工程,布设土压力计传感器,采用标准车在5、10和15km/h的行驶速度下,分析荷载速率变化对路基受力变形的影响规律。结果表明:不同沥青路面结构的路基压应力变化规律相似,静荷载工况下的路基压应力均大于动荷载工况;研究同时构建出了典型路面结构路基压应力随荷载速度变化的数学模型,揭示出了沥青路面结构在超重荷载工况下,路基压应力值受荷载速度效应影响显著。     

西安地铁深基坑施工过程中的变形规律研究

针对西安地铁#4线某站深基坑施工,采用摩尔-库伦弹塑性理论,运用FLAC3D软件建立有限元分析模型,对不同工况下的围护结构水平位移及地表沉降进行模拟,将不同工况下的围护结构的水平位移和地表沉降的模拟值与其实测值比较分析,得出基坑开挖对周围地表沉降的影响距离为1.5倍的开挖深度;距离围护桩顶2/3桩长的位置是最容易出现危险的地方,且模拟值大多小于实测值,究其原因是没有考虑黄土的湿陷性、雨季施工及车辆动荷载等因素。     

胶新铁路软弱土路基实测沉降与预测分析

基于胶新铁路路基沉降监测和预测研究,分析了试验段软弱土路基的实测沉降及其变化规律,并对各断面在通车前后的累积沉降进行对比,研究发现:在路堤自重作用下,路堤各部分土体均表现为沉降变形;线路上碴和铺轨阶段沉降较大;正式通车3个月后,路基在自重和列车动荷载作用下,沉降较大;选用不同的预测方法拟合同一工程的不同阶段,能得到更确切的沉降信息,使之服务于工程需要。     

车辆荷载作用下桩承式加筋路基的动力特性分析

以车辆荷载作用下桩承式加筋路基为研究对象，引入黏弹性人工边界，建立了三维车辆-路基整体有限元分析模型，分析了车辆动荷载作用下桩承式加筋路基的动力响应特性。结果表明:加筋体的存在可有效减小车辆荷载作用下路基的动力响应，随加筋体层数及其弹性模量的增加，路基的动力响应减小更为显著；随着车辆荷载频率的增加，路基路面沉降及内部应力增大；路基竖向位移随桩间距的增加而增加，桩的模量对路基的动力响应也有一定的影响。     

钢网面板加筋土挡墙动力特性试验的变形研究

基于泥质红砂岩粗粒土填料，采用MTS分别模拟地震荷载、交通荷载、加-卸载多循环荷载进行大尺寸模型试验，研究了钢网面板土工格栅加筋土挡墙在上述荷载作用下的动力特性，获得了不同峰值的水平地震激励下模型挡墙不同位置的水平动位移、竖向动位移峰值响应等实测值；采用不同频率、不同幅值的竖向交通荷载正交试验法，获得了该模型挡墙在重复荷载作用下的最大水平变形、最大沉降量及位置等动力特性参数值；通过7种荷载、21组加卸载循环试验，获得了加一卸载多循环荷载作用下的实测沉降值。试验结果表明：该加筋结构具有整体变形的特性，是优良的抗震结构，能承受抗震设防烈度为9度的地震荷载；同时该加筋结构具有良好的稳定性和抗破坏性，重复荷载的幅值和振动次数对结构动力变形特性的影响较大，而振动频率对变形特性的影响不显著；多循环荷载作用下该加筋结构能够明显减小不均匀沉降。过长的筋材并不能明显地改善加筋土挡墙的动力特性。     

基于ABAQUS的某大桥桩基施工对邻近地铁隧道的影响研究

为了研究某城市高架桥桩基施工对临近既有地铁隧道的影响,基于大型有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,选取其106~#桥墩为研究对象,研究了关键剖面在桩基施工成孔、承台开挖和施加上部荷载3种工况下路面沉降、隧道拱圈沉降和水平收敛,并对数据变化规律和产生的差别进行了深入分析。该结论可有效指导施工并为相关工程提供借鉴。     

交通荷载下红层土石混填路基沉降特性研究

红层土石混填路基已广泛应用于西南地区线路建设。为弄清交通动荷载幅值与频率、含石量及车速对路基沉降的影响,以马边至昭觉段公路工程中的红层路基填料作为研究对象,开展室内模型试验与数值模拟。研究表明：红层土石混填路基沉降与荷载幅值呈正相关,与荷载频率呈负相关;以6秒为节点可将路基最大沉降分为大幅变化阶段与动态稳定阶段;路基沉降随含石量增大而减小,路基含石量由32.5%提升至45.5%时,沉降减少36.0%;车速对路基沉降影响具有随机性。     

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。     

建筑物下地铁车站穿越施工数值模拟方法分析

随着城市地下空间的开发利用,浅埋隧道穿越地面建筑物施工问题引起了越来越多的关注。以北京某地铁车站为例,采用3类数值模拟方法对建筑物下地铁车站动态施工全过程进行了模拟计算,对比分析了不同模拟方法对地表、围岩及支护结构受力变形的影响。结果表明:在不考虑建筑物及其荷载情况下地表、围岩及支护结构的应力、变形最小;在考虑建筑物存在情况下地表沉降量、基础沉降差及地表水平位移量较小,但沉降槽宽度较大;将建筑物上部结构简化成均布荷载时,基础存在与否对地表沉降曲线影响不大,但基础的存在可以减小地表水平位移、车站拱顶下沉、支护结构变形及立柱轴力。文章最后将计算沉降值与实测值进行了对比,考虑建筑物存在情况下的计算沉降值与实测值最为接近。     

沉降引起的新旧箱梁刚接翼缘板内力简化算法

箱梁桥拓宽设计时,新旧桥基础差异沉降引起的刚接翼缘板内力是新板设计和旧板验算的前提.为研究该项内力的简化算法,以某连续箱梁桥拓宽工程为例,基于变形协调原理分析了新桥基础不均匀沉降全部工况下刚接翼缘板的变形,按上拱和下挠2种情况分别比较得到刚接翼缘板横向两侧相对位移的最大值,并偏安全地将其简化.以简化值为荷载,结合梁模式,针对桥梁纵向不同位置分别提出了沉降引起的刚接翼缘板内力的简化算法.最后将荷载简化值和简化算法的内力与三维实体有限元法的计算结果进行对比,验证了简化算法的可行性和计算精度.     

路堤荷载作用下PCC桩应用及工作特性分析

利用有限单元体分析了荷载作用下PCC桩复合地基的工作性,研究了荷载传递、破坏机理、沉降模式及其影响因素,表明桩间土和桩存在着差异沉降。从应力集中效应产生的原因,阐述了混凝土桩加固路基效果。     

车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

本文首先建立了车辆荷载模型,并通过编制FORTRAN用户子程序实现了车辆荷载的移动和重复作用。采用大型有限元软件ABAQUS对简化的路桥段结构进行了三维有限元分析,计算了路桥段在车辆动荷载作用下的应力应变特性和变形规律,并分析了载重对路桥段结构的影响。结论认为:车辆荷载是导致台背填土以及地基沉降的直接原因之一,因而在路桥段结构设计中应考虑车辆动荷载的作用。     

高速公路改扩建工程中路基加宽方式及其特点综述

旧路加宽改造工程与新建公路相比具有施工难度大、工艺复杂、质量要求高等特点。由于旧路路基沉降已基本趋于稳定,而新路路基沉降时间短,新旧路基结合处必将产生不均匀沉降,从而产生纵向裂缝,导致水泥混凝土面板在荷载作用下产生断板,沥青混凝土路面产生反射裂缝,对行车质量带来很大影响,不仅无法满足汽车行驶的需要,还会增加汽车的燃油消耗和轮胎磨耗,加大运输成本,增加运输时间,甚至会危及行车安全,同时也加大了道路养护成本。本文针对公路加宽技术研究迫切性,对高速公路改扩建工程中路基加宽方式及其特点进行综述,形成合理的高速公路加宽改造工程理念,为理论研究和工程实践奠定基础。     

褥垫层参数对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

为研究褥垫层物理参数对CFG桩复合地基承载特性的影响,采用Midas/GTS建立了某工程CFG桩复合地基有限元模型,分析了不同工况下的地基沉降量和桩土应力比。研究结果表明,随着上部荷载的增大,地基沉降量和桩身应力比也呈增大的趋势,褥垫层能降低地基沉降量。垫层厚度越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大;垫层模量越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大。选择合理的褥垫层参数有利于调节桩土荷载分担比例,充分发挥地基承载性能。考虑经济效益和安全性能范围内,该工程褥垫层厚度宜取值为400 mm,模量宜取值70 MPa,实际工程的合理设计具有指导作用。     

动荷载下装配式预应力砼箱梁刚度退化特征研究

开展不同工况下装配式预应力砼箱梁动力足尺试验,研究动荷载下装配式预应力砼箱梁的刚度退化特征。结果表明,动荷载水平与装配式预应力砼箱梁一、二阶竖向振动频率之间成负线性关系,与动刚度衰减系数之间成负指数函数关系,最终动刚度衰减系数在0.8左右。     

竖向循环荷载下单桩的累积沉降特性模型试验

高速公路、铁路桩承式路基中桩基的累积沉降发展对路基变形影响很大,为有效控制路基变形并利于后续运营,有必要深入研究竖向循环荷载下单桩的累积沉降发展规律。通过新研发的土体加压装置对模型试验中桩侧土体施加额外的侧向压力,开展了竖向循环荷载下双层地基中单桩模型试验,基于模型试验结果分析了循环荷载下侧向压力对桩顶累积沉降的影响,并进一步探究了侧向增压地基中循环荷载频率、循环荷载比（CLR）、静偏荷载比（SLR）对桩顶累积沉降的影响。研究结果表明：增加侧向压力不仅提高了单桩的极限承载力,还对循环荷载作用下桩顶累积沉降的影响明显,尤其循环荷载较小时增加侧向压力可能会改变桩顶累积沉降的发展模式。循环荷载下单桩的桩顶累积沉降明显受到循环次数、SLR、CLR及循环荷载频率的影响,桩顶累积沉降随着循环次数、CLR和SLR的增加而增大,且在循环加载前期的桩顶累积沉降发展较快,CLR对桩顶累积沉降的影响比SLR的大;荷载频率的增大同样会导致桩顶累积沉降增加,并朝着不利于桩基安全的方向发展;发展型的桩顶累积沉降与循环次数的关系可用对数函数进行表述。当前仅以荷载大小作为桩顶累积沉降发展类型的判定标准存在一定的局限性,应在工程设计及运营中特别注意循环荷载频率、CLR、SLR等因素的影响。     

隧道下穿高速公路施工引起的道路变形分析

隧道下穿高速公路或铁路是隧道建设中的技术难点之一,因设计或施工不当引起的路面变形甚至坍塌,将会导致巨大的经济损失和不良的社会影响。文中以杭州市第二水源千岛湖配水工程为背景,结合隧道在不中断路面交通情况下穿越S305省道的工程特点,采用有限元软件PLAXIS 3D对该标段的开挖进行数值模拟,研究隧道下穿高速公路施工引起的围岩、路面变形机理。通过对开挖过程中不同交通荷载工况下的地层扰动情况进行对比分析,得出交通荷载-地层变形的关系,并进一步探究一般交通荷载工况下的地层变形规律。利用建立的有限元模型对不同的支护方案进行计算分析,对比加固效果,优化支护参数,确定施工工艺,并与施工期间的现场监测值对比,发现结果基本接近。研究表明:随着交通荷载的增大,路面最大沉降和拱顶最大沉降均呈先缓慢增长,后快速增长的趋势;粉砂岩地层采用全断面开挖的施工方法以及自进注浆锚杆和注浆小导管超前支护相结合的加固方式,在有效控制沉降变形的同时,还能加快施工进度,可供类似工程借鉴。