交通荷载作用下市政道路路面振动测试与分析

对市政道路进行减隔振设计，需先研究交通车辆荷载引起的道路振动特性。实测了广州市南大路和番禺大道北辅路在四种车辆和混合车流时的路面振动加速度，并对测试数据进行峰值、频谱、VLz振级分析，研究车辆荷载引起的市政道路振动规律。结果表明:道路振动加速度响应幅值与汽车轴重、行驶速度、道路结构刚度密切相关，随着汽车轴重、车辆行驶速度和道路刚度的增大而增大；汽车荷载激励以竖向振动为主，频率主要在5.0～40.0 Hz之间，能量集中于10.0~20.0Hz范围。     

路基强夯对高层建筑物振动影响研究

为探究路基强夯施工对近距离高层建筑物振动影响,针对建筑物各方向振动速度与夯点距离的关系,不同楼层振动响应特征,减振沟减振效果和建筑物振动频率和振动加速度变化规律进行现场试验研究。结果表明:建筑物各个方向振动速度随夯点距离增大而减小,9楼水平方向有显著振动放大效应;减振沟对9楼水平方向、1楼竖直方向振动减振效果较好;建筑物水平方向振动主频4.5～5.5Hz,竖直方向振动主频8～9Hz,建筑物振动速度满足相关规范要求。     

不同进洞高程黄土隧道洞口段振动台模型试验研究

黄土地区的隧道开挖打破了边坡内部原有的平衡状态,在地震作用下隧道洞口段可能受到严重的破坏而反映出不同的动力特性和震害特征。以宝兰客运专线大断面黄土隧道为工程背景,基于坡脚进洞和1/2倍坡高程进洞2种工况,开展黄土隧道洞口段的大型振动台模型试验,重点研究边坡不同高程位置处进洞的隧道洞口段坡-隧系统所表现出的震害特征和加速度响应特征。结果表明:(1)模型Ⅰ(坡脚进洞)洞口边坡发生震陷型滑塌,表现出纯黄土边坡的破坏特点,坡-隧系统相互作用不明显;模型Ⅱ(1/2倍坡高进洞)洞口边坡发生失稳性滑塌,并由坡顶前缘横向拉裂缝逐步向洞口附近扩展,拉张裂缝逐步发展为剪张裂缝,表明隧道自坡腰进洞影响了洞口边坡的稳定性,坡-隧系统相互作用明显;(2)进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,进洞高程对高烈度地震作用下隧道洞口段衬砌的加速度响应有显著的放大作用,在隧道洞口段的抗震设计中应加以适当考虑。(3)在2种工况下隧道仰拱压力在20 cm位置处均达到最大,距洞口20 cm距离的部位是坡-隧系统相互作用最强烈的部位。当地震波幅值较小时,进洞高程对仰拱的外表压力有影响,对拱顶影响不大,随着地震波幅值加大,进洞高程对拱顶的外表压力影响明显增大,而对仰拱的影响显著降低。     

边坡岩石块体动力响应及锚固抗震效应研究

为研究路堑岩质边坡的抗震设防问题,在对汶川地震震区公路沿线岩质边坡进行震害调查的基础上,以川藏公路沿线某处典型岩坡为例,结合块体理论分析和动力数值计算,对边坡岩石块体的地震动反应特性及块体锚固效应进行研究。结果表明:节理会造成加速度的显著放大,未锚固的楔形块体加速度放大系数比完好岩体大3倍;锚固后,加速度放大系数比锚固前减小了30%。频谱分析表明,节理面降低了岩体的整体性,提高了地震动放大的幅值,扩大了加速度放大的频率范围,并使自振频率接近地震波的主频,从而增强了块体的地震动反应强度;锚固使节理岩体的自振频率远离地震波的主频,降低了节理面附近岩体响应加速度的幅值,从而提高了岩体的抗震能力。     

地震作用下含地下水边坡动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立赋含地下水的三维土质边坡模型,并基于Byrne动孔压增长模型,研究了不同地下水位下边坡的加速度、速度、频谱地震动力响应规律;分析了超静孔隙水压力变化规律。结果表明:在地震作用下,边坡对地震动加速度具有垂直放大效应和临空面放大效应,随着距坡面距离的减小,坡内加速度放大系数呈先减小后增大的趋势,含地下水边坡的放大作用大于无水边坡;速度放大系数沿坡面高程增加而增加,坡内速度放大系数变化规律与加速度一致;边坡主要对地震动的低频成分起放大作用,傅里叶谱峰值随地下水位升高而降低;边坡坡脚位置处超静孔隙水压力最小,但超孔比最大,极易发生液化。     

复杂地质条件下桥梁临水岸坡稳定性研究

以剑河至黎平高速公路清水江特大桥黎平岸岸坡为研究对象,基于地质条件建立计算模型,运用刚体极限平衡法对拱座前缘临水岸坡的整体稳定性进行计算分析,对拱桥荷载作用下岸坡的附加变形采用数值分析,运用离散元法计算了拱座基坑边坡的稳定性。稳定性分析充分考虑了岸坡自重、桥梁荷载、暴雨、地震工况、校核洪水位、最高蓄水位、死水位以及库水极端骤升骤降速率下的不利工况。结果表明:(1)主跨248米黎平岸拱座前缘临水岸坡,在死水位、库水极端骤升骤降速率条件下,其岸坡整体稳定性系数不满足安全系数控制标准;(2)黎平岸拱座基础采用桩基后,在桥梁荷载作用下的岸坡附加位移矢量最大为3. 6mm,临水岸坡不会因桥梁荷载产生大变形而发生整体破坏;(3)拱座基坑后边坡按照设计坡率及加固防护后,其边坡稳定性满足安全系数控制标准。     

基覆边坡动力响应的模型试验研究

竖向地震动对地震边坡稳定性有很大影响，基于此，设计了基覆边坡的模型试验（水下爆炸振动），对界面光滑无支挡结构（A坡）、界面光滑有支档结构（B坡）及界面粗糙无支挡结构（C坡）三种类型基覆边坡概化模型的破坏模式和竖向加速度响应特征进行了研究。利用加速度比这个无量纲量描述测点加速度响应的主要特征，在此基础上对比分析三种结构的基覆边坡的破坏模式、加速度响应特征和桩板墙的土压力分布。结果表明:三种边坡的表层松散土体均产生碎屑流状的下滑滚动，且C坡最明显，A，B坡沿交界面错动且在覆盖层顶部可以看到明显的下错现象；A坡     

斜向预应力混凝土铺面振动特性

预应力影响下斜向预应力混凝土铺面的振动特性，并揭示预应力水平与振动特性的关系，首先开展足尺模型试验，通过分级张拉模拟不同预应力水平，并利用加速度计采集足尺模型振动数据，依托快速傅里叶变换捕获各预应力水平对应的振动特性，从而揭示预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。其次，利用ABAQUS软件建立斜向预应力混凝土铺面数值模型，通过等效荷载法模拟预应力作用，采集不同预应力水平下数值模型的加速度响应，并通过数值模拟拓展试验工况，开展参数（模量、密度、摩擦因数等）敏感性分析，进一步研究斜向预应力铺面振动特性及其变化规律。研究结果表明：预应力对振动主频影响较小，以主频为指标的传统方法在斜向预应力混凝土铺面振动分析中具有局限性，难以体现预应力影响下振动频谱的整体变化；预应力水平会显著影响50~150 Hz频段的振动频谱分布，随着预应力增大，50~150 Hz频段频谱曲线向高频呈现明显偏移，该频段权重频率变化量与预应力变化幅度具有显著的相关性；该规律在不同材料、摩擦因数等参数组合下具有一定普适性，进一步佐证预应力水平对权重频率具有显著影响，因此，建议采用权重频率作为指标以观测频谱分布的变化，从而分析预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。     

动荷载对基坑边坡支护体系影响数值研究

结合具体深基坑支护体系,应用FLAC3D数值模拟软件对车辆动荷载作用下,临近深基坑支护体系的动力响应进行模拟计算,并与实际支护体系的桩锚轴力及位移监测数据对比,分析了行车荷载与支护桩侧向位移的关系。考虑到荷载主要来源于车辆动荷载,通过调整车速、载重和车辆与基坑的位置,建立了基坑支护结构内力和变形与各影响要素间的数学关系。研究发现:(1)车辆振动荷载施加在基坑周边不同位置对锚杆轴力和支护桩位移的影响不同,随着距离变大而减小;(2)载重对支护结构的受力和偏移起着决定性作用,直接影响着基坑整体稳定状态;(3)随着汽车时速的不同程度提升,支护体系内力及变形反而呈先增大后减小的趋势,动载最大值出现在选取的速度中间值;(4)通过FLAC3D数值模拟,研究了汽车动荷载对基坑支护结构受力与变形的影响,从而为后续工程设计与优化提供依据,为同类基坑工程施工提供借鉴经验。     

坡面形态对地震作用下土质边坡稳定性影响

通过对四种坡面形态的土质边坡,在不同强度的地震动荷载作用下的响应情况进行数值模拟,并对各坡型坡面水平方向位移、加速度峰值分布规律以及剖面上剪应变增量云图进行对比分析,为高烈度地震区的边坡工程设计提供了理论依据。     

基于FLAC3D的土质路基边坡动力响应规律研究

为了研究路基边坡在交通荷载作用下的动力响应规律,结合某路基边坡工程,应用振动力时程曲线和车辆载荷拟合公式,采用FLAC3D有限差分软件建立了数值分析模型,从加速度、位移、速度等方面研究了边坡结构的振动响应特性及其扩展规律。研究发现:在交通荷载的作用下,土质路基边坡内部应力较为集中,且其最大主应力主要表现为压应力。边坡坡面各监测点的水平位移、加速度、速度离震源越近,动力响应现象越明显。同一测点X位移随着求解时程的增加逐渐增加,且两者具有很强的线性正相关关系。单次荷载对路基边坡的影响程度较小,但当振动效应不断累积叠加,边坡的稳定性将受到严重威胁。当振动效应达到边坡的承载极限时,边坡就会发生失稳破坏。研究结果对于评价交通荷载对路基边坡的影响具有一定的理论意义以及工程应用价值。     

震区岩质边坡动力特性及影响因素数值模拟研究

以理县至小金公路中的豹子嘴边坡为例,借助FLAC3D数值分析软件建立三维数值计算模型,分析不同岩土体性质、坡比、坡高及地震加速度下岩质边坡的动力响应及变形特性。结果表明,地震荷载作用下,该边坡最大永久位移约为6.26cm,基本处于稳定状态;坡面受力较均匀,但坡脚处应力集中,震区岩质边坡主要表现为圆弧形压-剪破坏;坡体主要呈现坡脚隆起、坡顶下沉、坡中前移的变形特性。据此建议采用SNS主动防护网及矮脚墙等措施对其进行防护加固。     

高速列车荷载作用下锚固边坡动力响应特征

以具体工程实例为依托,采取动力有限元与无限元相结合的分析方法,建立锚固边坡振动模型,对列车长期高速振动荷载影响下边坡岩土体及其锚固结构的动力响应特征展开了研究。结果表明:竖向位移动力特征显示,在高速列车荷载作用下,边坡竖向位移及加速度的最大值发生在坡脚处,最小值发生在坡顶处,随着边坡高度增加,竖向位移逐渐降低,且预应力锚杆框架对列车振动引起边坡沉降起到了一定的控制作用;水平位移动力特征显示,随着边坡高度增加,无锚固边坡水平方向位移峰值逐渐增大,水平位移动力响应最大值出现在坡顶,而坡脚的水平位移最小;列车荷载持续作用下,边坡岩土体内振动荷载逐步向远端传播,边坡位移变化范围也逐渐开始扩大,位移量值也开始增大,坡脚至第二级中部位移量达到1mm;在列车荷载作用下,上排锚杆轴力呈波动缓降趋势,缓降幅度0.63%,下排锚杆轴力呈波动上升趋势,上升幅度0.55%;边坡底部动态响应最为明显,振动加速度增幅最大,速度增幅次之,位移变化幅值最小,表明边坡底部的动力响应敏感性要显著大于边坡其他部位,这在边坡设计、加固治理中应引起格外注意。     

宁杭高速公路兰右山深路堑高边坡整体稳定性分析

南京～杭州(宁杭)高速公路(江苏段)线路近南北向穿越宜兴市兰右山。兰右山山体走向近东西向．为剥蚀低缓丘陵。深路堑西侧边坡最大挖深约40m,设计边坡为台阶式．每级边坡高度为8m。该段路堑边坡主要为岩质边坡,其主要岩组为泥盆系五通组石英砂岩夹泥岩,岩石强度一般较高．岩层产状平缓,具中～厚层结构类型。西侧边坡泥岩层面稍内倾。在分析深路堑工程地质特征、边坡稳定性影响因素及边坡变形破坏机理的基础上指出：该段西侧高边坡一级台阶为泥岩．二级以上台阶为石英砂岩．边坡呈“上硬下软”双层结构。由于泥岩岩性特殊．具有浸水软化、嘭胀、崩解、易风化等特征,在地下水诱因下．这种双层结构类型对边坡稳定性十分不利。为了保证高速公路运营安全,宜采取主动防护措施．如坡面封闭隔水处理、预应力锚索、砂浆锚杆框架等防护方案．以防止发生边坡深层破坏。     

露天矿复合高边坡爆破振动响应特征研究

采用FLAC程序对金堆城露天矿复合高边坡进行数值模拟,分析了边坡在爆破振动下的动力响应特征,并引入位移放大系数表征爆破振动对边坡产生的放大效应,结果表明：振动波从破碎基岩体向人工堆渣传播的过程中位移放大系数明显增大,爆破振动引起的变形破坏首先在该过渡界面的露头附近发生,并解释了平台裂缝发育的主要原因。研究成果对露天矿高边坡稳定性的工程评价具有一定参考价值。     

废旧轮胎加筋路堤边坡数值模拟计算分析

在前期振动台模型试验的基础上,通过FLAC~(3D)数值模拟计算对比分析,对地震作用下路堤边坡模型的加速度响应性能,废旧轮胎的加筋效果进行了探讨。结果表明,与素土边坡相比,废旧轮胎加筋可有效地阻隔地震力的传递,降低路堤边坡对地震加速度的放大效应和路堤边坡的位移响应,显著地减弱土体在地震作用下的破坏程度。在1/3坡高以后,加筋边坡加速度放大倍数都逐渐增大,且素土与加筋土加速度放大倍数差别开始变得显著,并在靠近路堤边坡顶部位置达到最大值。FLAC~(3D)数值模拟计算出来的轮胎加筋加速度放大倍数略小于振动台试验的结果。     

冻融循环对季节冻土区黄土路堑边坡的影响

季节冻土区黄土路堑边坡经常出现的剥蚀病害,造成了严重的水土流失,污染了环境,同时也破坏了道路景观,影响了道路的正常运营。针对这一问题,在平凉至定西高速公路三处路堑边坡设置自动气象站,对黄土路堑边坡不同深度(5cm、20cm、50cm、100cm)土体的温度和含水率(体积)进行长期(2年)观测,试验(观测)发现即使在气温较低的冬天,边坡表层土体仍然存在冻融循环作用,从而引起边坡表层土体内含水率的变化。根据这一结果开展室内强度试验,发现冻融循环和由冻融循环引起的干湿循环会使原状黄土强度下降,表层土体疏松。现场观测和室内试验结果都表明冻融循环是导致季节冻土区黄土路堑边坡剥落的重要原因。此外,通过在平定高速公路的工程实践证明植被防护是一种有效的坡面防护型式。     

基于FLAC~(3D)的地震作用下高陡边坡的动力响应分析

地震荷载是触发边坡失稳的重要原因之一。基于有限差分软件FLAC~(3D)对某高陡边坡进行了动力分析,结果表明:在地震作用下,高陡边坡将发生较大的永久位移,最大永久位移主要集中在坡面和坡顶附近;剪应力集中在坡角,沿坡角向坡体内呈弧线形发展,与静力作用下的破坏模式相仿;随着高程的增加,位移时程和加速度时程都呈现出"放大"效应。     

鲁中山区公路岩石路堑边坡植被自然恢复初步调查

为探讨公路岩石路堑边坡植被的自然恢复效果,为山区公路边坡防护设计和植被恢复设计提供参考,调查了鲁中山区的6条省道和2条国道,得到了边坡的岩石类别、风化程度,以及边坡的建设年限、坡度、坡高和边坡植被的覆盖度与优势物种,并简要分析了植被自然恢复的原因。初步结果显示:(1)花岗岩、闪长岩边坡的植被自然恢复效果远好于石灰岩边坡;(2)黄背草、荩草等为花岗岩和闪长岩边坡的优势物种,而荆条、酸枣等为石灰岩边坡的优势物种。建议:(1)对稳定的花岗岩和闪长岩边坡宜采用不妨碍植被生长的防护型式,实现植被的自然恢复;(2)对石灰岩边坡,宜采用岩石裸露处理,并穴栽灌木进行美化;(3)高速公路建设资金充裕不应成为随意扩大边坡工程防护的理由,将边坡植被自然恢复的理念应用到高速公路边坡设计中非常重要。     

三维随机激励作用下斜拉索参数振动的有限元分析

为了解风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的位移响应,以某双塔斜拉桥为例,建立斜拉索的有限元模型,采用时域抖振分析和车-桥耦合振动分析方法,得到风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的索端位移激励,对斜拉索参数振动进行分析,分别讨论了不同方向索端位移激励下斜拉索的位移响应,并分析了风速及车速的影响。结果表明:风荷载引起的随机位移激励作用下,斜拉索的位移响应随风速的增加逐渐增大,但较正弦激励作用下的响应小;车辆荷载引起的随机位移激励对斜拉索中点的位移响应影响很小;顺桥向的随机位移激励对斜拉索的垂向位移响应影响较大,横桥向的随机位移激励对其影响较小。