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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

高速铁路交叉隧道动力学问题研究综述

文章针对高速铁路交叉隧道的分类和组合型式进行划分,分别阐述了其存在的关键动力学问题,并通过广泛的相关文献调研,总结了高速铁路交叉隧道在列车振动、空气动力效应以及地震震动等方面的研究现状与不足;指出了今后的研究重点:(1)考虑隧道结构、地层参数以及邻近交叉隧道的结构特征,建立高速列车-轨道-交叉隧道为一体的三维精细化分析模型,并用其开展定量安全评价;(2)开展车隧气动结构效应研究,提出保障隧道结构安全的工程措施,进而建立考虑列车气动荷载与其他动力荷载叠加作用下交叉隧道的安全性评估方法;(3)进行全方位的高速铁路交叉隧道地震动力响应研究,揭示交叉隧道结构本身的动力特性,提出相适应的抗震设计方法;(4)引入混凝土和岩石动力损伤本构关系,建立能考虑材料动态损伤的计算模型,以对结构在长期反复动力作用下的动力响应特性及其累积损伤效应开展深入研究。     

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。     

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。     

大跨径连续梁桥桩土模型对比分析

文章针对大跨径连续梁桥,建立空间动力分析有限元模型,采用非线性时程波分析方法,对比桩土相互作用不同模拟方式(群桩六弹簧法、群桩效应的单桩六弹簧法、无群桩效应的单桩六弹簧法、m法)对结构响应的影响规律。结果表明:群桩六弹簧法和群桩效应的单桩六弹簧法几乎等效;无群桩效应的单桩六弹簧法较群桩效应的单桩六弹簧法桩基础刚度较大;四种桩土模拟方式对于工程项目的计算结果均可信。     

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。     

波流作用下大直径管桩码头动力响应分析

文章通过ANSYS有限元平台,采用基于p-y曲线的非线性Winkler地基梁模型研究大直径管桩码头在波流荷载作用下的动力响应。通过对桩土相互作用模型和嵌固点模型进行对比分析,发现嵌固点模型会低估波流荷载对结构的作用;不同波浪周期下不同波浪理论计算所得的桩基泥面位移最大值差别较大,根据规范推荐的微幅波理论计算得到的波浪荷载偏低,建议采用斯托克斯五阶波理论计算外海深水区波浪荷载。     

列车荷载下跨地裂缝地铁隧道围岩土压力分析

文章根据相似理论设计了跨地裂缝地铁隧道-地层动力相互作用模型试验,通过对模型试验结果的分析系统研究了以不同分段形式跨越地裂缝的马蹄形地铁隧道在列车荷载作用下的围岩土压力以及围岩与隧道衬砌结构的接触压力。通过对相关试验数据分析,可以得到以下结论:分段隧道在地裂缝上盘没有产生下降活动时,围岩土压力与整体式隧道工况相差不多,但地层下降以后,产生的附加土压力与整体隧道工况相差较大;分段隧道在地裂缝活动下产生的附加土压力比地裂缝未活动前有所增大;尽管如此,两种隧道模式下地裂缝活动所产生的接触压力的分布和大小都比较接近,但上盘下降以后,位于上盘地层中的Y_1列土压力由于地裂缝活动脱空导致数值上比处于下盘地层的Y_2列土压力有了较大幅度的减小。     

盆地面波效应作用下地铁车站动力响应分析

为探究浅埋地下结构在盆地面波效应作用下的地震反应特性,文章以北京某两层两跨箱型框架结构地铁车站为工程背景,利用FLAC有限差分软件,针对盆地面波效应作用与单一地震波作用下地铁车站的动力响应进行了分析对比。分析结果表明,在盆地面波效应作用下地下结构的动力响应有明显的放大作用,且随着地下结构深度的增加,相应部位的放大系数有所减小;在盆地面波效应作用下没有改变原有地下结构抗震薄弱点位置;在盆地面波效应作用下,地震波的地震动特性对地下结构的影响起着非常重要的作用。