跨断层隧道振动台模型试验研究Ⅰ:试验方案设计

大量工程实践表明,隧道跨断层段是隧道抗震的薄弱环节。文章以西南高烈度地震区雅泸高速公路隧道为背景,对跨断层隧道抗减震振动台模型进行了试验方案研究。首先根据试验条件和振动台性能,确定模型系统的相似关系,并通过室内配比试验确定相似材料;同时根据试验特点,设计了模型箱,并对"模型箱效应"进行了分析和处理,然后根据跨断层隧道的数值计算结果,对传感器布置进行优化设计;最后确定地震输入加速度和加载方案。     

软土地铁车站结构的振动台模型试验

对地下铁道开展建立抗震设计方法的研究正逐渐得到人们的关注.通过对地铁车站结构进行振动台模型试验,深入了解软土地铁结构动力反应的规律,以便为检验理论计算结果的正确性提供验证,并为改进计算模型和分析方法,进而制定软土地铁抗震设计指南等提供依据.利用振动台对地铁车站结构进行模型试验在国内尚属首次,试验工作的开展遇到许多困难,如模型箱的形式、模型土的配制方法及其动力特性、相似关系比的确定、传感器类型的选择与布置等.针对这些困难逐一开展了研究,并都提出了解决方法,试验结果表明文章中提出的试验方法行之有效.     

中庭式地铁车站结构地震动力响应机制分析北大核心CSCD

随着建筑功能需求的多样化,出现了中庭式地铁车站结构型式。为引入自然光,中庭式地铁车站结构顶板、中板的中部去除,设置横梁代替;并且为了扩大空间,地下一层不设柱,地下二层设置扁柱,这些特征使中庭式车站地震动力响应异于传统车站。文章通过中庭式地铁车站土-结构1/30缩尺模型振动台试验研究,探究不同峰值、频谱地震动作用下场地土体的放大衰减效应、结构的加速度、动力应变响应,并分析地震动力效应对结构内力的影响,为中庭式车站结构抗震设计提供参考依据。     

中庭式地铁车站结构地震动力响应机制分析

随着建筑功能需求的多样化,出现了中庭式地铁车站结构型式。为引入自然光,中庭式地铁车站结构顶板、中板的中部去除,设置横梁代替;并且为了扩大空间,地下一层不设柱,地下二层设置扁柱,这些特征使中庭式车站地震动力响应异于传统车站。文章通过中庭式地铁车站土-结构1/30缩尺模型振动台试验研究,探究不同峰值、频谱地震动作用下场地土体的放大衰减效应、结构的加速度、动力应变响应,并分析地震动力效应对结构内力的影响,为中庭式车站结构抗震设计提供参考依据。     

地铁盾构隧道管片衬砌结构受力特征研究

以我国城市地铁区间盾构隧道为对象,采用几何比1/12,同时考虑盾构隧道管片接头效应和管片与土体相互作用效应的三维土-盾构隧道相似模型试验,对盾构隧道管片结构在不同拼装方式下的力学行为进行了研究,并通过现场原位试验进行印证和补充,最后将研究成果与梁-弹簧模型的理论分析结果进行了比较,得出的结论可为盾构隧道的设计提供参考.     

隧道地震反应的数值分析

从土-结构相互作用模型出发,利用粘-弹性边界条件,采用时程分析法,对隧道衬砌在地震作用下的反应进行有限元模拟.对模拟结果进行分析讨论,建立了隧道抗震设计中的一些主要事项,并提出了相应的对策.     

浅析盾构隧道模型试验的现状与发展

模型试验是盾构隧道相关研究工作中常用的研究手段。文章对目前盾构隧道模型试验所涉及到的问题进行了系统总结分析,将其归结为管片结构的受力问题、隧道结构本身的分析模型问题、结构与围岩的相互作用问题、开挖面稳定问题、结构与邻近结构物的相互作用问题、隧道施工扰动与控制问题,以及其他问题等。通过典型模型试验实例,对每类问题进行了分析阐述,系统归纳了模型试验在盾构隧道相关研究工作中的进展和成果。针对盾构隧道模型试验经常涉及到的诸如结构模型、模型土、模型箱等材料的选择,加载方案的设计,以及试验方案的综合设计等问题进行了阐述分析,并针对性地提出了意见和建议。     

近场地震动作用下背后空洞圆形隧洞的动力损伤特性试验研究

文章考虑近场地震动作用,对背后存在空洞的圆形隧洞进行了振动台模型试验,对比分析了地基场域加速度反应、土—结构接触动土压力、隧洞结构加速度反应及其动应变规律,并基于损伤模型研究了近场地震动作用对隧洞结构的动力损伤行为。研究结果表明:1)地震波加载过程中,圆形隧洞不同位置横截面处的加速度反应存在少许差别,隧洞结构的存在会对两侧地基土峰值加速度产生影响,但频谱特性变化并不明显;2)当输入近场地震动强度较小时,结构顶部空洞横截面的平均峰值加速度较小、平均动应变反应较大,而结构顶部密实状态横截面的平均峰值加速度较大、平均动应变反应较小;3)若采用应变损伤模型衡量结构的破坏程度,在衬砌背后存在空洞的横截面顶部±30°附近圆形隧洞损伤程度最大,这与已有的圆形隧洞震害现象吻合。     

高烈度区简支变连续梁桥抗震性能研究

文章以高烈度地区某四跨简支变连续梁桥为例,利用有限元分析软件CSIBridge建立有限元模型,研究桩-土结构作用对高烈度地区连续梁桥抗震性能的影响,发现考虑桩-土相互作用时,结构整体变柔、自振周期变长,在进行桥梁结构动力分析时,为减小计算误差,应该考虑桩-土结构相互作用。在此基础上以普通板式橡胶支座作为对比,研究高阻尼减震橡胶支座的抗震效果。研究结果表明:高阻尼减震橡胶支座能有效地减少桥墩承受的弯矩和剪力,使每个墩承受的纵向和横向地震力较均匀,有效降低了墩顶纵向位移,取得了较好的减隔震效果。     

软土蠕变对隧道结构荷载及变形的影响分析

软土的蠕变特性会削弱土拱效应,导致作用在隧道结构的土压荷载及隧道变形随时间发生变化。文章考虑软土的粘滞性,选取时间硬化法则与Druker-Prager屈服准则耦合的蠕变模型,结合上海地区软粘土的室内三轴流变试验数据,采用数值分析软件ABAQUS建立有限元模型,分析软土蠕变特性对隧道-地层接触压力的影响以及隧道的变形与内力等随时间的变化规律,并进一步探讨软土蠕变对土拱效应以及隧道长期受力性能的影响,研究结果对软土隧道设计中长期荷载的合理取值具有重要意义。     

墙——桩——箱复合基础共同作用研究

本文介绍了以地下连续墙作为承重结构的墙－桩－箱复合基础的共同作用问题，推导了墙－桩－土位移影响系数，应用桩土共同作用理论及Ｍｉｎｄｌｉｎ公式，深入计算分析了墙－桩－土体系的共同作用，进而得出了墙－桩－箱复合基础共同作用的计算公式。通过对新闸路地铁车站结构的计算与分析，得出了此类复合基础的沉降、内力以及荷载分担比例等规律性的结论，可供工程参考利用。     

紫阳汉江特大桥主墩深水钢吊箱静动力分析

钢吊箱结构整体与局部应力计算和稳定性分析是桥梁深水施工的关键。文章借助大型通用有限元结构分析软件ANSYS8．1,采用空间梁单元Beam188单元和空间壳单元Shell63单元建立紫阳汉江特大桥主墩深水钢吊箱的空间有限元模型,对该钢吊箱进行静力和动力分析,为紫阳汉江特大桥主墩深水施工提供参数依据。     

钢-混组合箱梁的车桥耦合振动影响分析

随着对于钢-混组合箱梁结构研究的深入开展,其在车辆荷载作用下的车桥振动响应问题也备受关注。不同截面形式对其车-桥相互作用性能有着较大影响。文章基于模态综合法的原理,建立两种不同截面形式的钢-混组合箱梁的动力计算模型,并对其动力特性进行了比较分析,结果表明：双车响应大致为单车响应的两倍,说明不同车辆荷载作用下桥梁的反应是线性的,为以后此类桥梁的设计提供参考。     

加筋土结构筋-土界面特性研究进展

加筋土结构在公路特别是高速公路的地基、路堤以及挡墙中有着非常多的应用,筋-土界面特性是加筋土结构设计的前提和基础,也是研究其工作特性、破坏模式和加固机理的重要途径。文章从试验、数值分析和理论解析三个方面,归纳总结了国内外土工合成材料筋-土界面特性研究进展。研究结果表明:(1)试验研究方面:国内外学者主要通过拉拔试验、直剪试验、三轴试验等方法探究了筋材类型与模量、填土类型与力学特性、试验边界条件、加载方式和上覆荷载等因素对界面特性的影响;(2)数值分析方面:有限元法和离散元法作为最常用分析筋-土界面特性的数值模拟方法,已经越来越多地用于验证模型的正确性和分析筋-土界面特性的影响因素,近年来离散元法中的颗粒流理论及程序(PFC)已在国内外取得了飞速发展和广泛应用,提供了从细观角度研究筋-土界面特性的途径;(3)理论解析方面:理论解析以国外为主,其研究关键在于对筋-土界面摩擦模型的搭建,如线型、双线型、三线型和非线型模型等。笔者认为动力、含水率及多因素耦合作用下筋-土界面特性将是今后加筋土结构领域研究重点和发展方向。     

山区某公路桥抗震分析研究

文章以某二级公路上一联小箱梁桥为研究对象,建立了全桥动力有限元离散模型,并考虑桩-土动力相互作用,分别建立了E1和E2两种概率水平地震作用下的反应谱分析模型;针对该桥的结构特点以及抗震性能目标,给出了不同构件抗震性能验算指标以及验算方法;根据建立的反应谱分析模型对桥梁各关键构件进行了抗震验算分析,给出设计优化建议,为今后同类型山区桥梁抗震验算提供参考。     

感潮段公路桥梁钢吊箱围堰设计与施工

泉州大桥主桥主墩6#～9#位于晋江干流水中,属于感潮河段上施工,水中承台施工采用钢吊箱围堰施工。根据气象水文和地质地貌与地质条件,设计了钢底模与封底混凝土浇筑成为一体的钢吊箱围堰,先分别加工制作钢吊箱各个部位,运至现场后再拼装成整体。按照不同的工况,对钢吊箱悬吊系统、底模及支撑等进行设计和计算,计算结果均满足设计要求。根据钢吊箱所在现场的实际情况,制定切实可行的安装方案。本项目钢吊箱的设计、制作及安装施工方案,可为其他感潮河段桥梁承台围堰的设计和施工提供参考。     

桩-土效应对连续梁桥地震响应的影响研究

为了研究桩-土效应对桥梁地震响应的影响,以某典型高速公路连续梁桥为工程背景,根据Winkler地基梁模型模拟桩-土效应,采用非线性时程分析方法对比研究了桩-土效应的影响。分析结果显示:考虑桩-土效应和桩基材料非线性以后,桥梁结构的自振周期将大幅增大,增幅达82%;由于桥梁结构刚度的下降,基阶周期的增大,使得各墩墩底截面的内力响应出现较明显的下降。研究结果表明,在桥梁的抗震分析中,若不考虑桩-土效应和桩基非线性,将导致桥梁结构动力特性分析以及墩柱地震内力响应的计算出现不可接受的误差。     

湿陷性黄土与地铁地下结构相互作用机理研究

为研究湿陷性黄土与地铁地下结构相互作用机理,文章基于黄土地区地铁工程经验,通过理论分析探讨了地铁工程地基承载力工作原理、黄土地层中地下结构的土压力作用原理等,指出了地铁结构作为地下中空构筑物与一般工业与民用基础的区别;通过实例计算研究了地铁结构基底压力、黄土湿陷引起的结构侧向土压力及顶部土压力变化规律。研究结果表明:1)地铁地下结构工作原理不适用于地基土体侧向滑移并被挤出的传统与经典地基承载力理论,它产生的基底压力小于原基底土的自重压力,类似于地基与基础设计中有利的补偿性基础;2)黄土饱和浸水湿陷瞬间,土的抗剪强度是饱和快剪指标,其侧压力系数趋近于1.0,设计时应予以考虑;3)黄土地层中如隧道洞身范围土体发生湿陷变形,隧道顶板所受的竖向土压力值较未发生湿陷变形时显著增大,设计时应予以考虑。     

A380-800飞机荷载作用下复合道面的结构响应分析

为了分析机场复合道面结构在新一代大型飞机多轮荷载作用下的力学响应规律,文章以A380-800飞机为例,应用大型通用有限元程序ABAQUS建立了复合道面结构三维有限元模型,分析了多轮荷载不同组合方式作用下道面结构的力学响应。通过计算不同布载形式下道面结构的疲劳寿命,并结合应力的分布规律,得出结论:复合道面在多轮荷载作用下产生空间叠加效应;A380-800可采用3轴双轮6轮组作为道面结构设计时的最不利荷载组合;当考虑空间叠加效应时,15 m×15 m的模型尺寸是合理的。     

高速公路箱型框架通道设计

针对箱型框架通道在高速公路设计中的应用,对箱型框架的设计计算、经济效益及施工关键技术进行了探索。