堆载作用下桩基受力特性分析

以郑徐(郑州—徐州)高速铁路一特大桥桩侧堆载为背景,采用ABAQUS建立桩-土相互作用有限元模型,研究在不同堆载等级和堆载距离下桩侧摩阻力和桩身轴力的分布规律以及桩顶沉降规律。结果表明:桩侧负摩阻力主要分布在0.57倍桩长范围内,堆载等级越大桩侧摩阻力和桩身轴力越大,负摩阻力最大值出现在0.29倍桩长处,轴力最大值出现在0.52倍桩长处;堆载距离越大桩侧摩阻力和桩身轴力越小,堆载距离大于5倍桩径时,桩侧摩阻力和桩身轴力均明显减小;堆载等级越大堆载对桩基的竖向位移影响越大,堆载距离越大堆载对桩基的竖向位移影响越小。计算结果可以为桩侧堆载控制提供理论依据。     

不同地层和滑坡推力分布对微型桩受力影响分析

针对"八"字形顶板连接微型桩组合结构,采用有限元方法研究不同地层组合条件下微型桩组合支护体系加固分级开挖边坡的地震动力特性。研究结果表明:最不利情况下,静力开挖作用与地震作用微型桩组合结构的变形方式均呈现出整体向山体外侧弯曲的趋势,且地震作用下微型桩轴力值较大;滑床岩体性质越好,微型桩所受轴力越小;在滑坡推力作用下,微型桩轴力极值基本都出现在靠山体侧微型桩上,实际工程中可根据靠山体侧桩受力进行设计;对于具有同一地层组合结构的边坡,不同滑坡推力分布形式下微型桩轴力大小排序为:滑坡推力均匀分布梯形分布三角形分布。     

高速铁路采空区桩板结构复合路基受力机理数值模拟

桩板结构在国内多条高速铁路软土和黄土路基中已得到广泛应用,但该结构用于处理路基采空区的研究成果不多。以合肥至福州高速铁路采空巷道上方车站桩板复合路基为研究对象,数值模拟分析路基的受力机理。研究表明:桩身轴力呈上大下小变化趋势,所有桩均为端承摩擦桩,穿过采空巷道的桩在采空巷道范围内轴力保持不变;所有桩桩侧摩阻力都呈现出先增大后减小的趋势,桩的侧摩阻力分布重心下移,穿过采空区的桩侧摩阻力分布重心要比未穿越采空区的桩要深,桩身越长侧摩阻力所占承载力比例越大;采空区复合路基的桩土应力比要比软土路基的小。     

近距离爆破对既有隧道的振动影响

根据实测资料,运用统计回归方法,进行近距离爆破对隧道周边振动场分布影响的分析,得出结论:最大振动速度出现在隧道迎爆侧的墙壁和拱部,墙脚点振动速度较小,背爆侧振动相对较轻;爆源越近,迎爆侧与背爆侧振动反差越大。比例距离越大,隧道周边的振动峰值速度分布越趋于均匀;爆破夹制作用越大,邻近隧道产生的爆破振动越大;岩体越坚硬完整,振动峰值衰减越慢。提出增加起爆段别,减小单段爆炸药量,增加空孔,改善临空面,减小夹制作用等降低爆破振动的措施。     

某港区后方交通联络线浅埋基岩复合地基沉降特性研究

以某码头交通联络线的CFG桩复合地基为工程背景,开展浅埋基岩复合地基的加固机理研究,采用ABAQUS软件分析CFG桩端距基岩距离、嵌岩深度和下伏岩性等不同工况对浅埋基岩复合地基的承载效果。结果表明,浅埋基岩的CFG桩复合地基的承载主要由桩体承担,但桩间土也能承担部分荷载;距基岩距离越小,桩顶处出现的沉降量越小,桩顶处桩土应力比越大;嵌岩深度越大,沉降量也越小,而桩顶处桩土应力比越大;下部基岩弹性模量越大,沉降量越小,桩顶处的桩土应力越大。     

北京东部地铁车站明挖基坑开挖变形规律分析北大核心

以北京东部地层中地铁车站明挖基坑施工为研究对象,分别对围护桩＋锚索、围护桩＋内支撑、地下连续墙＋内支撑三种支护形式的监测变形进行了分析、总结。结果表明：墙撑结构较其余两种支护形式基坑地表沉降值及其离散性均较小;三种支护形式的基坑桩体水平位移情况类似,最大值发生在约5-10 m埋深位置。通过分析桩体水平位移最大值与埋深之间的关系,预测桩锚、桩撑和墙撑形式基坑桩体水平位移最大值分别为10-20 mm,12.5-25.0 mm,8-16 mm。通过对支撑轴力（锚索拉力）实际预加值与后期轴力增长之间关系的曲线拟合,得到实际轴力预加值小于设计预加值50%之后,随着预加值的减少,最终的轴力将存在较大幅度的增长。     

隧道出口危岩发育规律与运动特征研究

为探究隧道出口高陡边坡危岩对交通线路运营安全的威胁，采用无人机摄影和野外精细化调查手段，获取了隧道出口高陡边坡岩体的岩层与节理产状，岩体沿着倾向坡面60°方向存在双滑面(楔形体)滑动破坏，危岩处于欠稳定到不稳定状态。通过数值模拟，边坡上部危岩体停留在隧道口上方高程1 452～1 480 m的坡面处，而下部危岩体将停积于河谷距隧道出口34 m位置；下部危岩体失稳后到达隧道出口的最大弹跳高度5.51 m,平均速度15.5～15.6 m/s,最大速度30.9 m/s,最大冲击动能5.60×10¹⁰ J。其能量在水平距离440 m达到峰值后迅速下降，直到452 m能量趋于消失，表明隧道出口需向外延伸22.5 m才能保障线路运营安全，为隧道防护提供了理论支持。     

桩锚混合围护结构体系在深基坑应用中的受力演化分析

以石家庄地铁3号线东里站轨排井段深基坑施工为研究背景,运用FLAC3D软件对桩锚混合围护结构体系在深基坑中的受力演化规律进行模拟研究。从受力方面对桩锚混合围护结构在深基坑应用中的演化规律进行定量分析,发现支护体系受力随基坑开挖深度的增加而增加;进一步对桩锚围护结构中的锚索轴力损失机理进行探究,得到入射角度在5°～30°范围内轴力损失较小,增加预加轴力和自由段长度均可适当增加锚索自由段轴力;通过对补偿张拉和超张拉两种锚索预应力补偿措施进行分析,确定最佳锚索预应力补偿措施。     

软弱地层超大矩形顶管盾构隧道开挖面稳定性研究

为保证超大矩形顶管盾构隧道开挖面稳定,本文以某超大矩形顶管盾构隧道工程为背景,建立了软弱地层超大矩形顶管盾构隧道模型,研究了不同内摩擦角因子、黏聚力因子、埋深因子时开挖面位移和支护应力差率曲线,结果表明：（1）埋深因子越大,相同支护应力差率m下矩形顶管盾构隧道开挖面位移越大,开挖面主动破坏时m越小,被动破坏时m越大;（2）黏聚力因子越大,相同m下矩形顶管盾构开挖面位移越小,开挖面主动破坏时m越小,被动破坏时m越大;（3）内摩擦因子越大,相同m下矩形顶管盾构开挖面位移越小,开挖面主动破坏时差率m越小,被动破坏时m越大。研究结论可为类似工程提供参考。     

荷载分散型锚索差异补偿荷载的广义确定

研究目的:本文研究荷载分散型锚索张拉过程中差异补偿荷载的确定理论和方法.研究结论:本文提出的荷载分散型锚索张拉时差异补偿荷载的广义确定计算方法,适用于各种荷载分散型锚索,具有较强的实用性;锚索在进行整体张拉之前,从底部较长的锚索单元开始对各单元锚筋依次进行补偿张拉后再一起张拉至设计张拉荷载,可以使各单元锚筋的受力均匀;在考虑各单元锚筋计算变形段摩阻的情况下,锚索张拉后作用于锚固段的锚固力更接近于设计锚固力.     

复杂地质条件下隧道型钢拱架协同支护研究

以贵阳轨道交通2号线北京西路站至三桥站区间隧道施工为例,针对传统的型钢拱架独立成环支护方案存在的问题,提出一种复杂地质条件下隧道型钢拱架协同支护方案——以环向型钢拱架支护为主,以纵向型钢拱架支护为辅。对2种方案的受力进行了分析,通过有限元计算对比每一施工步环向型钢拱架的轴力、围岩临空面最大位移、初期支护混凝土内力。结果表明,协同支护方案的支护效果整体上优于独立成环支护方案。     

富水砂层水平旋喷拱棚的力学特性北大核心

为研究水平旋喷拱棚(简称拱棚)在富水砂层中的力学特性,以江门隧道工程为依托,采用模型试验和数值模拟方法,通过变化地下水位、地层渗透系数和覆土厚度,分析在开挖过程中拱棚挠度和轴力。模型试验结果表明:随着开挖深度增加,拱棚挠度增大,越靠近洞口拱棚挠度越大;在有地下水工况下,掌子面附近拱棚挠度比无水工况低,说明拱棚在富水砂层的预支护效果较好;拱棚最大轴力位于掌子面附近,且地下水位越高轴力越大。数值模拟结果表明:覆土厚度小于13 m时,随着覆土厚度增加,拱棚挠度和轴力近似呈线性增长;覆土厚13 m时,随着地下水位升高,拱棚挠度和轴力增大,当地下水位与拱顶净距大于3 m后,随着地下水位升高拱棚轴力增速变大;地下水位对拱棚轴力影响较大,为保证隧道施工安全,建议采取降水措施减小拱棚受力。     

地铁列车振动荷载作用下近接隧道动力响应分析

地铁列车振动引起的动力响应是地铁营运期间的重点问题。为研究地铁列车振动荷载作用下近接隧道的动力响应,依托工程实例,以激振力函数法模拟列车振动荷载,利用FLAC3D软件建立隧道及周围土体三维数值模型,对近接隧道结构不同位置的振动加速度、应力、位移响应进行模拟分析。结果表明：(1)隧道底板的加速度响应大于顶板,左侧壁、中板和右侧壁,中部位置的测点加速度峰值最大;(2)隧道左侧壁和右侧壁上测点距底板距离越大,应力响应越小,而中板上测点的应力响应基本不随距离变化;(3)隧道底板上各测点竖向动位移均随时间不断增大,并且大致可分为3个阶段,随着底板上测点与地铁隧道的距离增加,其竖向动位移量呈线性减小。     

大轴力桩基托换技术研究

深圳地铁一期工程国贸-老街区间单洞双层隧道直接穿过百货广场裙楼下6根桩基,需要进行桩基托换,该桩基托换工程中桩的最大轴力达1 8 000 kN,是目前国内外托换建筑层数最多、单桩托换轴力最大的工程.项目通过模型试验研究,提出了采用“企口 锚筋 预应力“的接头型式作为大轴力桩基托换的梁-柱接头连接方式,并用1:2模型试验验证了该种接头的可靠性.通过1:4整体模型试验,研究了大轴力桩基主动托换过程中托换荷载在托换结构中的分配关系及截桩过程中荷载的转换规律,并据以制定主动托换施工工艺和施工参数.同时建立自动实时监测系统,实施信息化施工.     

爆破荷载下岩质直立边坡预应力锚板墙动力响应机理

以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程开挖形成的岩质直立边坡为原型,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,分析预应力锚板墙边坡支护结构在不同开挖位置的爆破荷载作用下的动力响应特性。在此基础上,讨论锚杆预应力大小、爆破峰值荷载和锚固段长度几种参数对于支护结构受力状态和结构变形的影响。计算结果表明:爆破作用下锚杆轴力增量分布与静力作用下相似,并且锚杆轴力增量和板墙位移都在边坡中部达到最大,而上下位置较小。对比锚杆轴力增量和板墙水平位移增量的数值模拟和理论计算结果,验证了板—锚结构之间存在的变形协调现象。通过各种影响因素的计算结果分析得到了岩质边坡预应力锚板墙支护在爆破作用下的动力变化规律。     

锚索地梁加固边坡锚索拉力检测及稳定性分析

对京珠高速公路广东省境内K87+020-K87+315左侧锚索地梁边坡变形进行调查,对监测资料进行了分析,对锚索拉力进行了检测。结合锚索张拉试验结果,采用传递系数法对边坡整体安全状态进行评价。研究结果表明：该斜交顺层岩体结构边坡存在页岩软弱夹层,坡体内存在顺坡向的结构面;锚索存在腐蚀和锚固力降低的问题,处于较差工作状态;边坡处于欠安全状态,破坏模式为顺层斜交楔形滑坡,滑动面为多层多级。     

隧道施工对临近桩基影响的数值分析

以重庆轨道交通环线区间隧道下穿既有结构桩基为背景,利用有限元分析方法,对隧道施工影响下桩基变形受力进行研究。通过数值分析得出以下结论:隧道开挖通过土体变形对桩基产生影响,开挖过程中隧道、土体和桩基三者之间形成有机的相互作用体系;隧道施工对建筑物桩基的变形受力影响与其距隧道中线距离密切相关,离隧道中线越近,桩基沉降越大;桩身轴力的影响主要与桩身周边土体相对竖向位移有关。通过数值分析结果和现场监控量测数据对比发现,二者所反映的规律基本相同,因此,得出的数值分析结果可为今后类似工程提供借鉴。     

隧道式锚碇与上覆隧道相互作用的力学性能研究

采用三维显式有限差分程序(FLAC3D),对南溪长江大桥泸州岸隧道式锚碇及上覆公路隧道各施工过程进行数值模拟,研究不同工序下各施工阶段支护结构的内力响应以及围岩体的应力场与位移场分布规律等力学行为.结果表明,锚碇与隧道的相互作用影响区域集中在锚室前端及上覆隧道洞口段范围内,且影响程度随两者之间距离的增大迅速减小;在设计主缆荷载作用下,上覆隧道洞口段发生向上位移,但量值相对较小,对隧道受力影响不大;复合锚碇体系的力学响应主要集中在锚固段始端3.5～4.0 m以及锚塞体与岩体接触面1.5～2.5 m附近区域;施工过程中应对隧道及锚室入口等浅层区域岩体、锚室及锚塞体开挖空间侧墙与拱腰等部位岩体进行加固;从岩体塑性区发展及支护结构受力状况来看,先建锚碇后修隧道的工序更加合理.     

济南地铁大跨无柱拱形结构 内力分析及施工技术

以济南地铁龙奥站为依托,研究硬岩地层大跨无柱拱形地铁车站结构受力特性及施工技术,进行二维有 限差分数值计算,结果表明：基坑施工引起的支护结构水平位移及内力均较小,采用多级放坡开挖和喷锚支护的 方式可保证基坑安全施工;无柱拱形结构顶板弯矩、轴力值均较大,同时中板表现为偏心受拉状态,是主体结构 中的薄弱环节,但仍具有较大的安全系数,结构整体安全可靠。大跨无柱拱形车站施工技术已在济南地铁龙奥站 取得成功应用,可为类似工程提供借鉴。     

南京地铁小净距隧道施工力学及工序优化研究

以在建“南京地铁”非对称小净距隧道为背景,深入研究施工全过程力学行为及工序优化,总结变形特性、力学响应及塑性区分布规律.得出主要结论:①先行洞(断面小)变形主要受自身施工控制,后行洞(断面大)关键控制步为右Ⅲ区开挖和临时支撑的拆除,CRD法能有效减少洞身变形,控制塑性区增长.②随着后行洞施工,先行洞支护内力不断演化,轴力和弯矩峰值逐渐向中岩墙侧移动,成为支护稳定关键控制部位.由于先行洞开挖,相当于中岩墙围岩部分约束解除,后行洞竖向临时支撑承受较大轴力.临时支护拆除,其轴力向环向支护转移,后行洞中岩墙侧支护轴力明显小于外侧支护轴力.③右洞(断面大)先行时,支护结构受力与左洞先行正好相反,并且安全系数最小值更小,支护最大压应力会增大.综合考虑轴力、弯矩、安全系数、压应力及塑性区,宜先施工左洞(断面小),利用施工偏压消除或减弱非对称小净距结构偏压作用.④隧道宜采用非对称设计,加强左洞中岩墙侧支护参数,而后行洞背离中岩墙侧支护需加强参数,与先行洞规律相反.