地震作用下饱和砂土中斜桩基础动力特性振动台试验研究

斜桩基础的抗震性能一直受到岩土工程抗震研究的关注,但目前饱和砂土中斜桩基础的抗震性能研究较为空白.为此,开展几何相似比为1:15的饱和砂土中斜、直桩振动台对比试验,考虑上部结构-桩基-饱和砂土动力相互作用,输入3种频谱特性不同的地震波,从上部结构水平加速度、承台水平加速度、承台旋转加速度、桩顶剪力和桩身弯矩5个方面探讨斜桩基础的抗震性能.试验结果表明:斜桩基础具有更大的水平向刚度,能够有效减小上部结构和承台的水平加速度,且对承台水平振动的削弱作用是上部结构的2倍;在地震作用下,斜桩承台发生明显的旋转振动现象,其旋转振动程度大于直桩;斜桩的桩顶剪力小于直桩,其抗震效率对地震波频谱特性不敏感;斜桩的最大弯矩均出现在桩顶位置,输入地震波的频谱特性是斜桩最大弯矩的重要影响因素之一.综合比较,饱和砂土中斜桩基础在抗震性能方面优于直桩基础,但应该重视斜桩承台的旋转振动和桩身抗弯设计.本研究可为斜桩基础在类似工程中的推广与应用提供重要参考.     

铁路客站板壳结构站台雨棚抗震性能分析

随着高速铁路快速发展，车站站台雨棚不仅满足为旅客遮风挡雨的基本服务功能，还要兼顾造型美观的要求。板壳结构雨棚将两者需求同时兼顾，但这种板壳结构的屋面板雨棚结构形式受力复杂，需对其进行抗震性能研究，明确其主要的力学性能。采用有限元软件建立雨棚结构的三维力学模型，并完成了多遇地震和罕遇地震激励下雨棚的动力响应计算，得到了结构关键部位的位移、加速度、应力响应及结构损伤情况。同时，对不同跨度/波长比值的板壳结构雨棚模型进行分析。结果表明：悬挑部分对结构整体的地震效应影响较大，抗震的薄弱环节位于悬挑一侧的边柱柱脚和梁柱节点处；多遇地震作用下，雨棚结构的最大层间弹性位移角满足规范要求；罕遇地震作用下，结构构件仍处于弹性阶段内，设计的结构能够实现预期的抗震设防目标。     

基于不同计算方法的地铁车站结构抗震性能分析

我国地铁车站结构抗震性能分析仍相对滞后,特别是在各种抗震计算方法分析结果的对比研究方面。针对这种情况,以北京某地铁车站为背景,采用惯性力法、反应位移法及动力时程分析法3种抗震设计方法对地铁车站进行了结构抗震性能分析,得出了水平地震荷载作用下矩形车站结构的柱、板、墙各构件内力分布特征。结果显示:3种计算方法得到的各内力分布规律较为一致,其最大受力部位在底板与柱子交接处,但对于同一个内力而言,内力值有所差别。重点分析了3种抗震设计方法计算结果之间的差异。     

边坡桥梁桩基大型振动台模型试验研究

通过大型振动台试验,研究地震荷载作用下某铁路线上一代表性的陡坡地段抗滑桩支护桥梁桩基结构体系的抗震性能。模型与原型按照尺寸相似比1:40进行模型试验相似设计。模型试验通过输入的正弦波和汶川波的测试结果分析边坡模型地震作用规律。结果发现:桥梁桩和抗滑桩桩间土压力呈三角形分布,抗滑桩后土压力呈"R"形分布;边坡对监测点加速度有放大效应;位移随地震荷载增加而增大。抗滑桩的各种响应强度均大于桥梁桩基,说明抗滑桩对桥梁桩基有很好的支护作用。试验研究为边坡抗滑桩-桥梁桩基新结构抗震设计奠定了良好的基础。     

铁路桥梁桩基础抗震性能拟静力试验研究

为了研究群桩基础在水平荷载作用下地基土及桩身进入非线性状态后桩身内力变化过程和应力分布规律,通过对群桩基础缩尺比例模型进行拟静力试验,分析研究桩基础的破坏机制、承载能力及桩身应力分布;采用M塑性铰模拟墩的弹塑性、PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性和日本规范中推荐的方法模拟土的非线性建立有限元模型,对群桩-承台-墩整体结构进行PUSHOVER分析。结果表明:(1)水平荷载作用下,各桩受力不均匀,外排桩的桩身应力大于内排桩的桩身应力;(2)高承台桩桩身最大应力点位于土面以下2~4倍桩径范围内。     

桩基础简化模型在桥梁抗震中的应用

研究目的：桩基础结构轻巧多样，便于因地制宜，适应性较强，使用越来越广泛。但在实际应用中，对结构物抗震性能至关重要的地基基础抗震理论还未形成定论。本文以连续梁为例，针对在地震作用下，分析桩基础模拟各种方法的优缺点，并对工程实践提出了建议。研究结论：嵌固模型计算的结构整体刚度偏大，结构基本周期偏小。在地震作用下，计算的结构内力偏大，造成设计过于保守；但对结构位移估计不足，应引起重视。m法模型能较为详细地考虑桩基础与桥梁结构的共同作用，同时也能反映土体影响，是比较合理的一种方法；但建模工作量大，耗费机时。6弹簧模型可以得出与m法模型类似的结果，并且建模工作量小，适于常规设计。     

多肢剪力墙抗震设计中的几个问题

本文利用四片三层三肢不同开洞位置剪力墙模型抗震性能试验的结果，对多肢墙体的抗震性能、合理的开洞位置、墙肢间的弹塑性内力重分布、小墙肢及连梁的工作性能、墙肢连梁合理的线刚度比等问题作了探讨，对剪力墙的设计提出几点建议。     

承台-桩-土作用下铁路桥梁桩基础地震反应

研究目的:低桩承台桩基础是铁路桥梁广泛采用的基础形式,考虑承台-桩-土相互作用效应,对其进行精细化地震反应分析意义重大。以32 m铁路简支梁桥为研究对象,建立考虑承台-桩-土相互作用效应的单墩抗震计算模型,采用反应谱法研究承台侧向土埋深及桩侧土m值取值对桥梁动力特性及桩基础地震反应的影响规律。研究结论:(1)承台侧向土埋深对桩顶位移及桩顶剪力影响显著,增加埋深,能有效降低桩顶剪切破坏震害的发生;(2)承台侧向土埋深对桩身弯矩的大小及分布规律影响显著,随着埋深减小,横向激励下桩身弯矩最值可能同时出现在两个部位,而纵向激励下桩身弯矩最值仅出现在某一个部位;(3)同一种土层,m值取值不同,对桩顶位移及桩顶弯矩影响显著;(4)本研究成果可应用于铁路桥梁桩基础的抗震设计。     

大跨度刚架钢桁拱组合结构桥的抗震性能研究

采用M idas/C ivil有限元分析程序建立新光大桥空间三维有限元模型,详细分析新光大桥在P1和P2概率下地震响应结果。通过对桥梁结构各控制断面的内力和位移响应的分析,对其抗震性能进行了评估。结果表明,新光大桥抗震性能良好,满足设计要求。     

农村典型木结构房屋的抗震性能试验研究

通过对湖南西南部农村地区典型木结构房屋1∶ 2模型的振动台试验,研究这些木结构房屋的抗震性能.在输入不同峰值的几种地震波的作用下,通过试验获得了木结构模型房屋的加速度反应和位移反应.试验结果表明,由于木材的延性较好,加上穿斗结构的减震作用,穿斗木结构的抗震性能比较好.     

小净距盾构隧道施工诱发邻近建筑物沉降分析

针对小净距穿越两栋建筑物的地铁盾构隧道施工引起地表沉降和两侧建筑物倾斜的问题，采用数值模拟方法分析盾构隧道施工对邻近建筑物及其桩基础的影响。结果表明：后行线（北线）开挖引起的隧道轴线上方地表沉降略小于先行线（南线），两者叠加形成的沉降槽呈偏W形；开挖面位置一定时，桩顶沉降大于水平位移，桩底沉降与水平位移接近；随着开挖面接近桩，桩顶沉降和桩底水平位移逐渐增大，在开挖面通过2倍洞径后桩底水平位移逐渐趋于稳定，在开挖面通过6倍洞径后桩顶沉降逐渐趋于稳定；随着开挖面接近桩，桩顶及桩底水平位移朝向隧道，桩中部则远离隧道。     

空斗墙墙片的拟静力试验研究

针对我国广大村镇地区大量存在的空斗墙房屋,以掌握空斗墙墙体的抗震性能及为其抗震加固提供理论依据为目的,通过对9片1/2模型的空斗墙墙体的水平低周反复荷载试验,研究分析3种砌筑方式的空斗墙墙体在2种砂浆强度、2种竖向压应力的影响下,墙体出现裂缝至破坏的全过程、破坏形态以及墙体的抗震抗剪承载力、滞回曲线、骨架曲线、相对变形以及延性等基本抗震性能指标.试验研究结果表明:空斗墙容易开裂,开裂荷载约为极限荷载的70%,破坏极具脆性;墙体的抗震抗剪承载力低,各滞回环的面积小,墙体的耗能能力弱,相对变形小,刚度退化快,墙体的抗震性能差.     

轨道交通高架桥合理抗震设计参数及抗震措施研究

本文结合某独柱墩高架轨道交通线和建设，建立了高架桥梁结构（包括桥上轨道结构）－桩基－土动力相互作用力学模型，采用工程场地波计算了轨道交通高架桥的非线性地震响应；并采用约束混凝土的概念分析了墩柱的抗震延性。重点探讨了高架桥上长钢轨对桥梁的纵向约束作用及后继结构对桥梁抗震性能的影响；分析了橡胶支座对高架桥的减、隔震作用；按桥梁结构的抗震能力设计思想提出了轨道交通高架桥合理抗震设计参数，从而克服了我国现有《铁路抗规》及《公路抗规》只对桥梁进行抗震强度及稳定性验算的不足，确保高架桥在强震作用下具有足够的延性。研究结果表明，桥上轨道结构对桥梁的纵向约束作用改善了桥梁的抗震性能，但其改善程度与钢轨扣件的纵向力学参数有关；板式橡胶支座的应用，虽使主梁位移有所增大，但减小了桥梁的纵、横向地震响应；独柱墩高架桥潜在塑性铰通常发生在其底中区域，为确保高架桥具有足够的抗强震变形能力，其潜在塑性铰区域横向约束钢筋配置率应不小于0．5％。     

超大直径嵌岩桩基础竖向受荷性状研究

研究目的:超大直径桩的应用越来越多，超大直径桩基础的工作性能是否仍可以采用常规的设计方法，需要进一步研究。本文基于夜郎河铁路特大桥的超大直径桩基础，结合具体地质情况采用FLAC^3D软件仿真模拟分析大直径单桩基础竖向受荷特性。研究结论:(1)对于完全嵌入强度较高岩层的桩或上覆岩层强度较高的超大直径桩基础，当桩的长径比大于1.8时，桩基侧阻曲线形态表现为“上大下小”;随着桩长减短、长径比减小，桩上部侧阻逐渐减小，下部侧阻逐渐增大；当长径比很小时，变成“两端大、中间小”的形态；(2)只有当桩侧岩层弹模较小或上覆土层强度较低(如为黏土)的超大直径桩基础，侧阻曲线才表现为“上小下大”的形态，且桩侧岩层弹模越小，或上覆土层越弱，这种特征表现越明显；(3)超大直径桩的最优长径比小于3,比小直径桩的最优长径比小；(4)对于同直径的超大桩基础，桩侧阻力会根据桩侧岩层弹模的不同表现出三种不同的分布形态；(5)本研究成果可为超大直径桩基础的研究及应用提供指导和参考。     

UHPC锚固区传力性能试验与拉压杆模型分析

针对公路桥梁中应用2 300 MPa级超高强钢绞线可能导致锚固区劈裂的问题，以预应力混凝土小箱梁的梁端锚固区为研究对象，开展超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）和普通混凝土锚固区传力性能试验并对比二者的抗裂性能，建立三维有限元模型分析锚固区的应力分布，构建静定拉压杆模型分析UHPC超高强预应力锚固体系的劈裂效应。结果表明：应用UHPC超高强预应力锚固体系是可行的；与普通混凝土相比，UHPC锚固区的开裂荷载更高，裂缝发展更缓慢，抗裂性能好；基于静定拉压杆模型，计算得到小箱梁UHPC超高强预应力锚固区内的劈裂力为873 kN，结果偏安全，可用于指导梁端的配筋设计。     

群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究

根据竖向荷载作用下群桩基础模型试验研究结果,分析了群桩的承载性状和群桩效应,试验结果表明,在本试验条件下,群桩效应系数大于1,与按规范公式计算得出的值基本一致.     

薄壁拉筋矩形钢管混凝土墩柱抗震性能研究

相比圆钢管混凝土墩柱,矩形钢管混凝土墩柱的惯性矩大、稳定性强,但其对填充混凝土的约束较差。为探究端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱抗震性能的影响,开展2根方形和2根矩形钢管混凝土墩柱的拟静力试验,分析比较端部拉筋以及加载方向对桥墩的刚度、承载力、耗能、刚度退化以及残余变形的影响规律。并采用ABAQUS有限元软件建立拉筋钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型,有限元模型中混凝土单元引入裂缝,钢材引入韧性损伤以考虑更准确的拉筋钢管混凝土桥墩的抗震性能退化规律。研究结果表明：与传统钢管混凝土桥墩相比,端部拉筋约束钢管混凝土墩柱的屈服荷载、水平峰值荷载、累计耗能和弹性刚度分别提高49.3%、42.8%、24.1%和15.1%,抗震性能优于传统钢管混凝土桥墩。与弱轴加载相比,强轴加载时桥墩的屈服荷载、峰值荷载累积耗能和弹性刚度分别提高了45.1%、44.9%、51.7%和7.1%,表明强轴加载时更易发挥抗震性能。采用有限元软件建立的钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型与试验结果吻合良好,反映了循环荷载下拉筋钢管混凝土桥墩的塑性大变形阶段承载力退化现象和滞回曲线“捏拢”效应。有限元模型计算的...     

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标：(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩...     

刚性承台超大群桩承载性状的三维有限元分析

为了了解超大群桩基础的承载性状,用有限元分析程序ABAQUS,对土体采用莫尔-库仑模型,对桩土界面采用非线性弹簧模拟荷载传递,对超大直径超长桩组成的群桩基础的承载性状进行了参数分析。具体分析了桩数、桩距、桩长、桩径、土变形模量、土内摩擦角、土粘聚力等因素对群桩的荷载-位移曲线以及桩顶轴力分布的影响规律。     

抗滑桩加固滑坡上桥梁桩基础的动力响应试验研究

以成兰铁路某抗滑桩加固碎石土滑坡为工程背景，设计完成振动台缩尺模型试验，对抗滑桩加固滑坡上桥梁桩基础的动力响应进行研究。结果表明：前排抗滑桩宜靠近桥梁桩基础提供必要的水平抗力，后排抗滑桩发挥主要的抗震加固作用，桩身裂缝位于滑动面以下锚固段长度1/6～1/3处；随着正弦波振动强度增加，滑坡模型剪切变形峰值先增后减，最高可达7×10^-5，且位于下滑段的剪切变形峰值有上移趋势，直至滑坡完全被破坏；在逐级加载过程中，滑坡PGA放大系数服从层状分布并随振动加剧呈减小趋势，当滑坡体自振频段与振动波频率接近时出现共振耦合效应，PGA放大系数显著增大，最大值和最小值之比可达158%；当加载正弦波加速度峰值相等而频率不同时，高频振动时土体摩擦耗能较小，PGA放大系数较大。