桩底位置对含可液化土层桩承桥台地震反应的影响分析

为研究桩底位置对含可液化土层桩承桥台地震反应的影响,依托唐山大地震震害实例,建立双桩情况下可液化土层位于地基中部桩承桥台的三维数值模型,并基于有限差分法进行动力计算,从静力平衡时模型底部水压力、动力计算中桥台倾斜方向和沉降量与实际震害调查结果对比3个方面验证模型的合理性。以该模型为基准,通过改变桩长,分析不同桩底位置情况下桩承桥台地震位移响应、桩身弯矩响应以及可液化土层的液化特征。研究结果表明：所有桩长情况下,桥台震害位移模式均为整体滑移前倾式,桥台向河心倾斜。桥台位移与倾斜角度随桩长的增加逐渐减小,与桩底相对可液化土层位置无明显关系,同时桥台与路堤、桥台与地基之间的相对位移也逐渐减小。桩端位于可液化土层下界面上方时,桩身弯矩最大值出现在桩顶处,桩长的变化对于减弱土层液化影响较小,可液化土层接近完全液化。桩端位于可液化土层下界面下方时,桩身弯矩最大值出现在桩顶以及可液化土层与非液化层交界面处,且最大值远大于位于上方的情况,桩长越长,可液化土层中实际发生液化的土体越少,桥台整体稳定性越好,但需对可液化土层与非液化层交界面和桩顶位置进行抗震加固设计。若可液化土层发生液化,其初次液化发生的时...     

桩-土-结构相互作用对大跨度连续钢桁拱桥的地震响应影响分析

以武广客运专线工程中的东平水道特大桥（99＋242＋99）m为研究对象，分析了软弱土层、中软土层、中硬土层、岩石地基土层与群桩相互作用下大跨度连续钢桁拱桥的动力特性以及地震响应，研究表明在各种地震时程激励下，不同地基土对大跨度连续钢桁拱桥的拱肋及下弦杆的内力和位移影响较大。     

可液化土层对地下结构地震反应的影响研究

为了研究砂土液化大变形对地铁车站结构产生的重要影响,使用FLAC~(3D),采用PL-Fin土体液化本构模型,总结地下结构位于可液化土层时,液化土层从液化初始到产生液化大变形时刻,土体液化、结构位移变形和结构周围土体应力与结构应力变化规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行对比。主要结论有:地铁车站结构从底部开始液化,引起两侧土体的移动和结构的倾斜上浮;由于结构两侧土体液化较轻微,结构左侧墙临近土体应力及结构应力在液化和非液化场地中的变化规律比较类似,底部土体液化较严重导致液化地层中结构底板及底板相邻土体应力变化同非液化土层存在较大差异。     

可液化土层对地下结构地震反应的影响研究

为了研究砂土液化大变形对地铁车站结构产生的重要影响,使用 FLAC3D,采用 PL-Fin 土体液化本构模型,总结了地下结构位于可液化土层时,液化土层从液化初始到产生液化大变形时刻,土体液化、结构位移变形和结构周围土体应力与结构应力变化规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行了对比。主要结论有：地铁车站结构从底部开始液化,引起两侧土体的移动和结构的倾斜上浮;由于结构两侧土体液化较轻微,结构左侧墙临近土体应力及结构应力在液化和非液化场地中的变化规律比较类似,底部土体液化较严重导致液化地层中结构底板及底板相邻土体应力变化同非液化土层存在较大差异。     

挡土结构位移与土压力关系有限元分析

以天津市文化广场某地铁车站基坑工程为例,应用 Midas/GTS 建立了基坑开挖施工模型,研究单层土层、多层土层工况下基坑开挖过程中挡土结构的位移—土压力关系曲线。研究结果表明：单层土与多层土的位移土压力曲线能够较好地符合双曲线型,并且随着土层深度的增加,极限土压力随之增加,水平基床系数随深度增加而增加;单层土层与多层土层在深度、土质、位置都相同的情况下,位移与土压力关系曲线能够较好地符合相同的曲线方程。     

可液化土层对地下结构地震反应的影响研究

为了研究砂土液化大变形对地铁车站结构产生的重要影响,使用 FLAC3D,采用 PL-Fin 土体液化本构模型,总结了地下结构位于可液化土层时,液化土层从液化初始到产生液化大变形时刻,土体液化、结构位移变形和结构周围土体应力与结构应力变化规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行了对比。主要结论有：地铁车站结构从底部开始液化,引起两侧土体的移动和结构的倾斜上浮;由于结构两侧土体液化较轻微,结构左侧墙临近土体应力及结构应力在液化和非液化场地中的变化规律比较类似,底部土体液化较严重导致液化地层中结构底板及底板相邻土体应力变化同非液化土层存在较大差异。     

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。     

京沪高速铁路宿州东站地基土的基本特性及其地基处理测试分析

京沪高速铁路宿州站位于深厚第四系土质地基,土层钻探揭露深度大于70 m,常规的地基处理方法难以控制路堤的工后沉降。为选择合理的地基处理方式,采用综合勘探手段对宿州站的地基土基本特性作了详细对比,查明了该地基土的基本物理力学特性。经比选,采用管桩桩筏基础对地基进行处理;沉降评估表明,地基的工后沉降满足设计要求。     

粘弹塑性地基中的竖直受力桩分析

从地基土的流变特性出发分析桩土体系的共同作用。地基土体采用粘弹塑性流变本构模型，为适应地基实际的层状结构，采用有限层法分析；桩采用弹性杆有限元分析。根据位移协调原则，得到体系平衡方程，应用“时步-初应变法”获得了不同时刻的桩土位移解。通过分析得到了地基参数对竖直受力桩达到沉降相对稳定所需时间T及桩顶始末位移变化比Rs等因素的影响。     

层状地基静力压桩过程数值模拟

在分析静力压桩过程的作用机理和数值模拟关键力学问题的基础上，选用某实际工程的层状地基条件，建立单根预应力高强混凝土管桩压桩过程的有限元分析模型，进行层状地基条件下桩周挤土压力和水平位移的数值分析，并与平面应变条件下圆孔扩张解析法比较。数值分析结果表明，层状地基条件下，桩周土弹性区水平位移受深度效应和土层性质影响不明显；同一土层的桩周径向压力均随深度增加而增大；在软硬土层交界处，桩端接近硬层底时桩周压力显著减小，桩端接近软层底时桩周压力显著增大；平面应变条件下，应用圆孔扩张法求解浅层地基弹性区土体水平位移时计算结果偏大，求解桩周压力时计算结果显著偏小。     

可液化砂土地层盾构隧道地震响应研究

研究目的:本文以佛山地铁2号线盾构区间工程为依托,现场取样砂土,通过动三轴试验获取原状土体和加固土体计算参数,运用有限元分析软件ANSYS进行计算分析,对可液化砂土地层盾构隧道在横向地震波激励下的动力响应和地层加固减震效果进行量化研究与评价。研究结论:(1)在横向地震荷载作用下,地层与结构的地震响应峰值与地震波峰值在时间上并不同步,且地层与结构的地震响应发展规律差异亦较大,衬砌第一主应力最大值1.69 MPa;(2)隧道周围地层采取加固措施后,地层强度参数越大,管片位移降幅越大,主应力增(减)幅越大,可满足隧道强度和运营要求;(3)考虑到盾构掘进过程对邻近建筑物的影响,建议砂土地层地基加固采用每立方米掺入400 kg超细水泥的加固方案;(4)本研究结果可应用于可液化砂土地层盾构隧道抗震设计和选取加固措施。     

粘弹塑性地基中的竖直受力桩分析

从地基土的流变特性出发分析桩土体系的共同作用，地基土体采用粘弹塑性流变本构模型，为适应地基实际的层状结构，采用有限元法分析；桩采用弹性杆有限元分析，根据位移协调原则，得到体系平衡方程，应用“时步－初应变法”获得了不同时刻的桩土位移解。通过分析得到了地基参数对竖直受力桩达到沉降相对稳定所需时间T及桩顶始末位移变化比Rs等因素的影响。     

水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基的土工离心模型试验研究

以达成铁路扩能改造工程新建段某工点为原型,设计5组基于水泥土搅拌法地基处理方案的室内土工离心模型试验,分析在路堤荷载作用下水泥土搅拌法不同布桩方式对斜坡软弱土地基的加固效果和对桩土荷载分担及加筋垫层筋带拉力的影响规律。分析表明:斜坡软弱土地基在构造上存在的不均匀性对路堤基底压力分布和桩土荷载分担等力学响应有明显影响,并随下坡一侧软弱土层厚度的增加会产生一定的卸载效应和桩土间压力调整加剧的现象;采用"上疏下密"不等间距的布桩模式,可调整桩土压力的分布,更好地适应地基软弱土层厚度的变化,提高地基加固的均匀性;加筋垫层筋带拉力受路堤荷载、软弱土层厚度和桩布置间距等因素的共同影响,分布形态表现出明显的非对称特点,最大值出现部位与斜坡软弱土地基可能产生的变形破坏位置有很好的一致性。     

轻质土换填路堤地基侧向变形非线性算法研究

研究目的:目前对于轻质土路堤下地基侧向变形方面的研究仍缺乏相配套的理论算法,因此本文考虑轻质土换填路堤荷载的特殊性,推导地基侧向位移理论解;基于Walsh公式和土体单元球形孔隙假定提出考虑土体非线性的变形模量修正模型,综合构建轻质土换填路堤下地基侧向变形非线性算法。结合工程算例验证算法的有效性,并开展参数敏感性分析。研究结论:(1)通过对比验证,本文理论算法计算值接近现场实测值,整体误差为15.3%,具有合理性;(2)轻质土换填路堤荷载作用下,坡脚处的侧向位移在竖向上呈“弓”形曲线分布;(3)越靠近路堤外侧位置,地基侧向位移越大;随着地基土泊松比增大,地基整体侧向位移增大,最大侧向位移位置也逐渐上移;地基土变形模量越大,侧向位移值越小;轻质土路堤越宽,侧向位移越小;(4)本研究结果可为泡沫轻质土路基稳定性分析提供理论参考。     

地下水路堑段槽型挡土墙设计若干问题的探讨

对于地下水路堑段槽型挡土墙,铁路设计人员一般采用边墙简化为悬臂梁、底板简化为弹性地基梁的结构计算模型。一个整体结构简化为两个分离的构件,计算模型本身存在一定的缺陷,一些设计者对此不甚了解;在边墙土压力计算理论的选择、边墙外侧活荷载侧压力的计算、抗浮措施的确定、抗浮稳定安全系数的选取、地基压缩模量的选用等方面也存在疑惑。通过多个荷载组合工况的内力及位移计算,结合国内外标准的有关规定,探讨了结构计算模型的合理性以及弥补其缺陷的措施,提出了设计参数选取的优先方向,得出如下结论:在地下水位较高时,弹性地基梁链杆出现负反力是其最大的缺陷;边墙位移小于产生主动土压力所需位移,土压力计算采用静止土压力更为合理,同时可以减小链杆负反力,弥补弹性地基梁模型缺陷;边墙外侧活荷载宜按非主可变荷载单独计算其侧压力,不宜合并入土压力;抗浮优先考虑底板外延方式;抗浮系数在限制结构重要性系数不小于1.0的条件下取1.05;弹性地基梁模型对地基压缩模量取值不敏感。     

砂层隧道列车振动响应与地基累积变形研究

采用动力有限元数值计算方法,对列车荷载作用下狮子洋隧道典型砂层段的动力响应进行计算分析。进一步借鉴路基累积变形计算方法,对列车长期荷载作用下隧道基底砂层累积变形计算方法进行探讨。狮子洋隧道基底砂层段孔隙水压力消散较快,基底土层实际动应力比小于其临界动应力比,隧道基底砂层不会由于列车长期运营而产生局部液化破坏;在列车荷载作用下,隧道衬砌结构中应力、位移均变化不大,隧道结构在列车运营荷载作用下处于安全状态;在列车长期运营荷载作用下,隧道基底砂层累积塑性变形小于25mm,隧道基底地基土累积塑性变形不会对列车长期运营造成破坏性影响。     

列车荷载下桩-土复合地基动力响应研究进展

研究目的:桩-土复合地基在列车荷载下会产生动力作用,甚至造成强度失效或整体变形破坏,严重威胁列车运行安全。因此,亟需开展列车荷载下桩-土复合地基动力特性的研究,对有效提高铁路路基的稳定性、保证高速列车的行驶安全具有重要意义。本文通过分析桩-土复合地基的加固机理及破坏模式,总结国内外关于桩-土复合地基在不同动荷载下的动力响应研究现状以及几种常用的不同桩型复合地基在列车荷载下的动力响应规律,并在此基础上指出目前的研究不足和提出未来需要重点关注的研究问题。研究结论:(1)尽管不同动荷载作用下桩-土复合地基的动力响应呈现了不同的特征,但在动荷载下桩体响应都大于土体响应,这与桩-土复合地基的作用机理吻合,不管在静载或动载下桩体承担了大部分荷载,因此对桩-土复合地基动力响应的研究应重点分析桩体的响应,但同时也不能忽略桩间土的影响;(2)桩体材料、桩体形状、桩帽、褥垫层厚度、复合土体模量等因素都会影响复合地基的动力特性,列车荷载下桩-土复合地基的动力响应特性还与列车的车速、列车载重、循环次数等有关,且普遍认为刚性桩复合地基具有良好的抗震性能,碎石或砂砾垫层表现出良好的隔震作用;(3)列车荷载下不同桩...     

浅谈工程地质与抗震设计

文中叙述了以通海地震区为主的民房震害分析，并对桥梁结构类型、地基土类型、不同基础类型、土层厚度、地下水深度、地质构造等因素对震害的影响。     

粘弹塑性地基双桩共同作用分析

从地基土的流变特性出发分析桩土体系的共同作用,地基土体采用粘弹塑性流变本构模型,桩采用弹性杆有限元分析,根据位移协调原则,得到体系平衡方程,应用"时步-初应变法"获得了不同时刻的桩土共同作用响应.通过分析得到了桩土体系中各主要因素,对桩沉降达到相对稳定所需要的时间T及桩始末沉降比Rs的影响.分析还表明了由于双桩之间的相互作用,桩的长期沉降显著降低.     

新建并行工程对高铁轨道位移影响的概率分位研究

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨道位移变化对土层力学参数摄动的敏感性,提取敏感系数较大的参数,利用响应面法获得轨道变形与敏感的土层力学参量的多项式关系。根据土层参数的概率分布进行响应面函数计算,并评估计算结果的可靠度。研究结果表明：依托工程所处地区,轨道位移对含砾质黏土和粉质黏土的力学参数敏感性系数较大,其中内摩擦角对轨道位移的影响最为显著。对响应面函数进行评估,高铁轨道位移响应面预测值与有限元模型计算值的误差在1%之内,响应面函数可以代替有限元模型进行既有高铁轨道位移计算;以95%的置信水平计算土层参数变异时依托工程的桥墩位移,得到墩顶横向位移值为1.119 mm,竖向位移值为-0.725 mm,工程的可靠性较高。通过响应面拟合有限元计算结果,可以极大地提高计算效率,获得考虑土层参数离散性时既有高铁轨道位移计算结果的概率分位值,能为今后类似工程预测轨道位移提供一种可靠度分析方法。