“5.12”汶川地震中高大加筋土挡墙破坏机理研究

为了进一步研究高烈度区加筋土挡墙的破坏机理,以5.12汶川地震中发生破坏的一处高大加筋土挡墙为实例,建立数值模型,利用现场实测数据,通过有限元软件的计算,得出了加筋土挡墙在不同烈度地震作用下墙体面板的水平位移、墙后土体的水平加速度及墙背土压力沿墙高的分布情况。其次,通过有限元结果与挡墙实际破坏情况的比较,分析了该加筋土挡墙的抗震破坏机理。最后,对以上分析结果进行了总结,并对高烈度区两级加筋土挡墙的抗震设计及现场施工提出了合理性建议。     

路堤式与路肩式加筋土挡墙的现场试验与分析

通过对铁路路堤式及路肩式加筋土挡墙的墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力及加筋材料变形的现场原位试验,得到了两种加筋土挡墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力、拉筋材料变形的变化规律,并对两种挡墙的破裂面进行了探讨。两种加筋土挡墙的面板水平土压力沿墙高均呈曲线型分布;墙后土中实测垂直土压力与理论值的差别随距墙面板距离的增加而线性增大;同一层拉筋变形的平均值随墙高增大而线性增大;列车运行荷载对面板水平土压力及墙后土体的垂直土压力和拉筋的变形影响均较小。     

加筋土支挡工程的抗震稳定性研究

为研究高烈度地震作用下加筋土挡墙的抗震性能,采用Plaxis有限元软件建立数值模型,施加ElCentro地震波,分析了地震作用下加筋土挡墙的地震响应。模拟结果表明:在高烈度地震作用下,墙面板的水平位移沿墙高基本上呈线性分布;水平加速度沿墙高具有高程放大效应;加筋土挡墙墙后填土的潜在破裂面是在地震过程中逐渐形成的;在静力作用下,墙后填土的潜在破坏面呈折线型分布,而在高烈度地震作用下则近似呈线性分布。     

基于联动迭代及Heaviside函数的铁路桥墩刚度和位移计算方法

为提高铁路简支梁桥墩刚度及墩顶位移计算的准确度及通用性，克服桥墩及桩基设计中无法实时考虑桩-土耦合作用对刚度的影响，提出一种基于联动迭代及利用Heaviside函数的铁路桥墩刚度及位移计算的广义柔度矩阵法。该算法通过将桩基计算“m”法相关参数代入广义柔度矩阵，实现瞬态反馈桩长及地质变化对桥墩刚度的影响；基于力学等效原则推导集中荷载与分布荷载的等效节点力表达式，并通过将各荷载工况边界条件与Heaviside函数等效置换，得到桥墩单元作用任意形式集中荷载或分布荷载的等效节点力通用完备解；将该算法编入设计程序，实现铁路桥梁桩长、刚度、墩顶位移等参数的精准耦合计算。以变截面圆端形空心桥墩共同作用制动力、纵向风力及土压力为算例，计算结果表明，该算法与3种有限元软件计算的墩顶位移最大误差均在0.600%以内，计算精度高。     

基于极限理论的抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析

采用加筋土挡墙单一结构加固高填筑边坡,其加固效果不理想且稳定性难以满足工程要求,因此抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析方法亟待深入研究。基于虚功原理和小应变假设,建立了抗滑桩-加筋土联合加固高填筑边坡受力变形的极限分析上限理论模型。通过能量平衡原理以及强度折减法,推导了组合加固高填筑边坡的安全系数计算表达式,并编制了计算程序将安全系数隐函数转化为数学优化问题进行求解。通过该方法求解了实际工程案例中加筋土、抗滑桩以及抗滑桩-加筋土组合支护边坡的安全系数,据此对比分析验证了基于极限理论方法求解边坡安全系数的合理性,进一步通过数值模拟,探讨了筋材长度对加筋土边坡、抗滑桩-加筋土组合加固边坡安全系数的影响,并对不同工况下边坡破坏模式展开分析。研究结果表明：坡体稳定性主要是由贯穿式滑动带控制,增加土工格栅长度能提高边坡安全系数,改变边坡的滑移形式;对于抗滑桩-加筋土联合加固边坡,在土工格栅长度相同工况下,增设抗滑桩可大幅度提高边坡的安全系数,使得边坡原有的滑裂面由浅层滑移向坡体深部下移,边坡破坏形式由开始2条贯穿滑裂面转变为单一未贯穿滑裂面;抗滑桩最大弯矩值随着土工格栅长度增加而增大,桩...     

大跨度钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构静动力特性分析

以赣江二桥为研究对象,通过有限元程序ANSYS 15.0建立该桥的三维实体有限元模型,对大桥的静、动力特性进行了分析。结果表明:在正常使用状态内力组合和承载能力极限状态内力组合两种荷载工况下,钢-混凝土叠合梁跨中位移以及主塔位移均较小,主梁未出现拉应力,主梁及主塔应力有足够安全储备,均满足规范要求。该桥的一阶自振周期为4.215 8 s,相比一般大跨斜拉桥较小,而主梁竖弯、扭曲较早出现,说明钢-混凝土叠合梁斜拉桥具有整体刚度高,对地震、风荷载等动力作用较为敏感的特点。     

单排桩-承台-联系梁组合基础受力分析

为了解决工程中常见的单排桩设计问题,将单排桩、承台及联系梁视为整体进行受力分析,避免了传统设计方法过于保守或偏于不安全的弊端。首先,建立"单排桩-承台-联系梁"一体化模型,对影响组合基础受力的联系梁刚度、相邻基础刚度及基础不均匀沉降进行理论分析,找出相互影响关系。然后,建立"单排桩-承台-联系梁"SAP2000有限元模型,模型通过"桩-土效应"反映桩基和联系梁的组合刚度关系,并以强迫位移荷载的方式考虑基础不均匀沉降的影响,联系梁的受力可从模型中直接读取。实例分析表明,该方法可充分考虑桩基(桩-土效应)、承台及联系梁间的相互作用,真实地反映"单排桩-承台-联系梁"的受力状态,联系梁的设计截面更合理、可靠。     

桩基承载力与其动刚度的关系

为分析桩基承载力与机械阻抗法中动刚度的关系,在同一场地设计了4根相同尺寸的带有不同程度缺陷的模型桩(缩颈桩或断桩),对模型桩进行了机械阻抗法动测和静载试验。建立了桩—土有限元模型,利用模型桩测试数据对有限元模型进行校准,并分析了完整桩在冲击动荷载和静载试验中对主要物理参数的敏感性;同时分析了缩颈、扩颈缺陷对桩基动刚度的影响规律。研究结果表明:对于相同形式、相近地层环境中的桩基,动刚度能很好地反映静力特性;动刚度对影响桩基承载能力的缺陷较为敏感,合理动刚度下限值可以作为桩基承载力的预警值。     

预应力加筋土挡墙变形性能研究

采用有限差分数值方法研究预应力加筋土挡墙的侧向变形和沉降规律。填料采用双曲线型塑性硬化本构模型,计算过程中考虑填筑和压实过程,采用模型试验的结果验证了数值方法。针对填料的密实度、桥台基础边缘距墙面板距离、预应力筋的轴向刚度建立分析工况。研究结果表明:顶部荷载作用下,预应力挡墙的墙面板位移、顶部沉降均比未施加预拉力的挡墙明显减小;填料的密实度和桥台基础边缘距墙面板的距离对墙面侧向位移影响最大;提高预应力筋的轴向刚度有利于减小挡墙的变形。     

地震荷载作用下轮轨系统振动特性分析

为了分析轮轨系统在地震荷载激励下的动力响应,根据振动力学和有限元理论,利用ANAYS结构分析软件,建立三维轮轨系统接触的有限元模型,模型中考虑轮轨之间的实际接触状态,计算在地震荷载激励下的轮轨系统的振动特性。结果表明:地震荷载下轮轨接触应力是静力时的1.8倍,并且轮轨出现短暂的分离,接触区域的等效Mises应力有不同程度增大,车体加速度超出限值14.3%。     

基于高速列车振动荷载的桩-土-结构相互作用分析

通过总结高速列车振动荷载相关研究,给出高速列车振动荷载简化表达式。将端承桩看作连续分布水平弹簧-阻尼单元的动力Winkler地基梁模型,建立不考虑轴向力影响的动力平衡微分方程,利用Laplace变换求得动力荷载作用下的水平动力阻抗,通过群桩模型计算结果验证其频率相关性,随着荷载频率变化,水平动力阻抗出现大幅度振荡。建立86 m×142m×86 m 3跨高速铁路刚构桥有限元模型,分析高速列车通过时考虑与不考虑桩土相互作用的桥梁动力响应。对比计算结果,考虑桩-土相互作用的影响,结构将产生更大的位移响应,而上部结构节点力却相应减小;随着列车运行速度变化,桩土相互作用强度也同时发生改变;土层材料参数的变化也将影响桩-土相互作用强度,而且浅层土的影响大于深层土。     

加筋土挡墙地震稳定性时频分析研究

研究目的:大量研究结果表明地震波的持时、频率对加筋土挡墙的地震稳定性存在较为显著的影响,然而目前加筋土挡墙地震稳定性通常采用的拟静力法、极限位移法对其均不考虑。基于此,本文基于弹性波动理论,概化加筋土挡墙的动力分析模型,针对可延展性和不可延展性两种加筋材料,利用水平分层法建立受力平衡微分方程,借助Hilber-Huang变换,提出地震作用下加筋土挡墙地震稳定性的时频分析方法,为加筋土挡墙及其他类型支挡结构的抗震设计提供指导。研究结论:(1)提出了地震作用下能够考虑地震波三要素(峰值、频率以及持时)影响的加筋土挡墙地震稳定性的时频分析方法;(2)分析了筋材类型、地震烈度、填土内摩擦角以及输入波频率等单因素对加筋土挡墙筋材所需拉力总和的影响,结果表明:随着填土内摩擦角的减小、地震烈度的增大,加筋土挡墙地震稳定性变差,筋材所需拉力总和大幅增加,可延展性筋材所需拉力总和明显高于不可延展性筋材,筋材所需拉力总和随输入波频率的增大呈马鞍形分布,并且在输入波频率与加筋土挡墙系统自振频率相近时达到最大值;(3)对于可延展性筋材和不可延展性筋材来讲,按照现有规范只考虑峰值地震动不考虑输入波频率进行加筋土挡墙地震稳定性设计,可能会降低挡墙的地震安全储备;(4)随着填土内摩擦角的增加,主动破裂角逐渐增加;墙后填土的主动破裂角随地震动峰值加速度的增加而减小。     

基于滞回耗能的钢-混凝土组合框架抗震性能分析

基于能量抗震设计方法对某三层两跨钢-混凝土组合框架进行有限元动力时程分析。根据现有实验得出的简化适合组合结构刚度退化三线型恢复力模型,建立组合框架的能量反应公式,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载下的动力响应。综合考虑地震动三要素和结构的自身动力特性,通过对结构的地震反应能量计算,分析组合框架在地震荷载下滞回耗能层间的滞回能量分配及受各种因素影响的具体变化耗散规律。对比钢筋混凝土框架的滞回耗能分析,结果表明组合框架具有更强承受大震的耗能能力,同时为组合框架在预测地震可能发生时的抗震性能分析提供理论依据。     

高速铁路下承式钢桁梁桥结构稳定性分析

下承式钢桁连续梁桥用于高速铁路时,对其刚度和稳定性有较高的要求。以一座高速铁路下承式钢桁梁桥为背景,运用有限元计算软件MIDAS/Civil建立基于梁单元与板单元的全桥空间有限元模型,对结构稳定性进行分析验算,计算结果可以满足高速铁路对刚度和稳定性的高要求。     

整体式桥梁力学性能的关键参数分析

以深圳市南坪快速路立交主线桥为背景,基于该桥的空间实体有限元模型,采用单一参数控制法,研究桥台高度、台后填土抗力、桩侧土体抗力3个变量在温升、温降2种工况下对桥梁结构的应力、位移等静力指标和基频、反应谱等动力指标的影响。研究结果表明:桥台增高,台后土压力随之增大,桩基顶顺桥向水平位移减小,自振基频增加;台背填土抗力增加,直接减小了桩基顶水平位移,提高自振频率;桩侧土抗力增加,提高了结构整体刚度,地震荷载作用下结构顺桥向水平位移减小。     

加筋土挡墙工作机理的室内试验研究

通过室内加筋土挡墙模型试验对墙面土压力及筋条拉力的测试，探讨了加筋土挡墙的工作机理。结果表明，加筋土挡墙墙面板上所受的土压力并不是传统的“主动土压力”，在一定的国筋率及加筋长度条件下，墙面板的侧向变形能有效减小墙面板土压力，有可能实现“零土压力”。     

整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺

重力式挡土墙施工方便、技术成熟,但主要依靠自重平衡土压力,故受地质条件的影响较大。加筋土挡土墙依靠筋土间的摩擦力平衡土压力,其变形协调能力大,地形适应能力强,但挡墙面板的制作和安装复杂。为了结合二者的优点并克服各自的缺点,改建铁路成昆线峨眉至米易段在现有的研究应用基础上采用了一种整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙,现浇面板通过连接钢筋与墙后包裹体构成整体来平衡墙后土体压力,同时作为裸露在外面的土工格栅的保护层。整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺的优劣直接影响其支挡性能,通过总结现场的施工经验,从施工工艺的角度讨论了保证施工质量的技术要点。     

钢筋混凝土梁单元截面刚度求解方法

在考虑材料非线性的有限元分析中,根据荷载进行相应的钢筋混凝土梁单元截面刚度的求解.通过对Cranston方法求解截面刚度的原理和步骤的分析,指出由于混凝土和钢筋的应力-应变关系曲线均为分段曲线,应用Cranston方法进行单元截面参考轴应变和曲率迭代计算时可能会出现不收敛的情况,依据函数的单调性和连续函数的介值定理,提出在该情况下可采用加速搜索区间法和二分法相结合进行钢筋混凝土梁单元刚度求解.基于该方法编写考虑材料非线性的平面杆系有限元程序,并用算例进行验证,表明其具有良好的收敛效果.     

高速铁路土工格栅加筋土挡墙的试验研究

为了研究高速铁路土工格栅加筋土挡墙在高速列车荷载作用下的受力和变形状态及其作用机理,通过室内模型试验模拟高速列车动力荷载作用,对加筋土挡墙墙内竖向和水平动土压力、墙顶累积竖向沉降、墙面累积水平位移等分布规律进行了研究。试验结果表明,加筋土挡墙模型在经受120万次的动荷载作用后,挡墙内外部未出现明显的破坏;在动荷载作用下,墙面累积水平位移及墙顶累积竖向沉降均不超过挡墙高的1%,加筋土挡墙结构具有良好的稳定性。     

车辆荷载对无缝线路稳定性的影响分析

应用几何非线性有限元理论,通过建立无缝线路轨道稳定性分析有限元模型,对不同车辆荷载作用下的无缝线路进行了温度臌曲失稳过程分析.详细比较了多种车辆类型对无缝线路稳定性的影响.结果表明:车辆荷载对无缝线路稳定性的影响是明显的,不考虑车辆荷载对无缝线路稳定性的影响来分析其稳定性是有缺陷的.