SH简谐波作用下桩土横向动力相互作用解析分析

利用波的传播理论得到了SH简谐波作用下土层的位移,采用动力Winkler地基梁模型模拟桩-土之间的动力相互作用,得到了SH简谐波作用下单桩的横向位移。通过放大因子来反映SH简谐波作用下桩土系统的横向振动特性,分析了桩土主要力学参数对放大因子的影响。研究表明,桩顶放大因子随频率的变化曲线主要存在4个峰值,土体粘滞阻尼系数对第一个峰值有较大影响;在低频和高频情况下,长径比和边界条件对放大因子的影响不同。对SH作用下桩基振动特性的研究为桩基抗震设计提供了依据。     

上覆土层对可液化场地地震响应的影响研究

为研究上覆土层厚度及土性对地震作用下的可液化场地响应的影响,构造若干类典型可液化场地剖面,将水平成层场地置于基岩上,选取Carbondale波并利用D-mod 2000进行场地非线性动力分析。经计算,随着上覆土层厚度的增加,地表峰值加速度减小;随着上覆土层塑性指数的增大,地表峰值加速度增大;可液化场地对输入地震波具有缩小效应。     

粘弹性点支承粘弹性桩的动力稳定性分析

为了探讨粘弹性点支承对粘弹性桩动力稳定性的影响,利用梁振动理论给出了轴向周期性动压作用下粘弹性点支承的粘弹性桩振动微分方程,根据动力稳定性理论给出了粘弹性点支承粘弹性桩的临界频率方程和不稳定区域.计算结果表明:对Kelvin模型粘弹性桩来说,随着粘弹性支承的粘性阻尼系数和弹性系数以及粘弹性桩的粘性系数的增大,粘弹性桩的动力不稳定区有明显的缩小,反之亦然;粘性系数、粘性阻尼系数和弹性系数对桩的动力稳定性有显著影响.     

分层圆弧峡谷SV波地震差动模拟理论与桥梁破坏模式

为了探究局部地形及场地分层因素对地下多点地震动的影响，建立了分层圆弧峡谷模型，并进行了目标场地多点地震动模拟程序的开发和验证。在此基础上，对一跨越该场地的刚构桥进行了考虑多点激励作用下的地震反应分析。具体内容包括：首先，在推导得到SV波入射层状圆弧峡谷地震反应频域解基础上，依据规范谱确定矩阵的峡谷各位置自谱（绝对值），联合自谱和峡谷相干函数得到互谱，进而与自谱共同构造出功率谱矩阵。由此同时体现了峡谷局部场地三大典型物理效应：散射、相干和分层效应，奠定了SV波入射下层状峡谷多点地震动模拟的基础，填补了由于竖向边界条件难以满足而大多受限于SH波入射理论解研究的空白。其次，基于上述结果，编制代码和可视化开发，实现理论方法程序化，并验证其可行性和可靠性。最后，为研究SV波输入下分层和峡谷效应多点激励对结构的影响，针对一峡谷桥梁进行模型建立、修正、多点地震反应计算以及分析比较。结果表明：①分层效应对结构反应影响明显，传统均匀介质的假定所带来的影响不容忽视；②采用传统适用于平整场地多点地震动作为激励，会导致与峡谷地形多点地震反应差别明显，且会低估结构反应；③SV波斜入射多点激励下所产生地震动的空间变异性，会使得地震反应计算结果幅值出现明显增大现象。该理论方法、程序开发可供类似工程场地分析参考。     

基于复杂场地及行车条件的交通振动影响研究

采用四自由度车辆振动模型,全面而系统地预测多种条件下的交通振动影响程度,并从振源条件、波的传波途径、传播介质的材料特性选用参数进行计算场地的振动响应。同时,将车辆振动理论与考虑粘性边界条件的有限元法相结合,提出了一种考虑行车条件、路面平整度以及复杂场地条件下振动波传播路径影响的交通振动预测方法。工程实例的分析结果表明,随着车辆载重增大、行车速度提高以及路面平整度下降,车辆轮胎击地反力有一定程度的增大;隔振沟可以有效地控制交通振动引起的加速度和速度响应,但对减轻位移响应效果不明显。     

振杆密实法加固粉土地基效果试验

为了评价振杆密实法加固粉土地基的效果，对宿（迁）新（沂）高速公路粉土地基采用十字形振杆密实技术进行处理，通过加固前后室内试验和原位测试分析了侧向土压力系数和超固结比等参数的变化；研究了路堤填筑期工作性状，分别基于CPTu原位测试和室内试验得到的压缩模量计算加固后上覆荷载下沉降，并与采用双曲线法基于现场实测资料的预测沉降和瑞典振动翼加固沉降进行对比，以证明基于CPTu测试的沉降计算方法的可靠性；比较加固前后相同上覆荷载下地基计算沉降量以分析地基加固前后路堤荷载作用下控制变形能力的差异；比较了加固前后场地土类别的变化。结果表明：试验场地土层加固后静止侧压力系数提高了40%，超固结比提高到1.8~2.3，出现超固结效应；十字形振杆控制粉土地基沉降效果优于瑞典振动翼，基于CPTu测试确定土压缩模量的方法能较好地预测地基沉降，在相同高度填土荷载下，加固后地基沉降比加固前减少约25%；加固后场地指数提高，特征周期减小，场地土类由软弱土提高为中软土，场地类别由Ⅳ类提高为Ⅲ类，在不影响建筑物基础抗震要求的情况下，可大幅降低建设投资。     

应力波反射法测混凝土桩完整性的数值模拟及实验研究

以一维应力波理论为基础,采用动力有限元的方法,对脉冲荷载作用下应力波在混凝土桩中的传播过程及反射特性进行系统研究,并得到桩身质点纵向振动速度时程的空间曲面,最后将数值模拟曲线与应力波反射法实测曲线进行拟合对比,发现理论曲线与实测曲线取得较好的一致,表明本文所采用的模型、桩土参数的确定及数值分析的结果是可靠的,对提高动测结果的准确性有较重要的意义。     

成层土中粘弹性桩纵向振动分析及工程应用

为了合理解释成层土中桩的完整性测试,建立了桩端为弹性阻尼支承、桩顶在任意荷载作用下粘弹性桩与多层土共同作用的数学模型,并利用拉普拉斯变换和矩阵理论求得了该模型的振动半解析解;然后利用卷积定理和傅立叶逆变换求得瞬态半个正弦波作用下桩顶响应的振动半解析解;最后采用数值模拟分析了桩侧土阻尼因子和桩身阻尼因子对桩顶速度响应的影响主要表现在对峰值点的衰减上,而桩侧土刚度因子主要对桩顶速度响应曲线的整体形状产生影响。     

土工织物散体桩加固饱和粉土液化地基的数值模拟

饱和粉土地层在地震作用下可能因地基液化而发生破坏。该文采用三维有限差分程序FLAC3D(Fast Lagrang-ian Analysis of Continua)对碎石桩加固的液化粉土地基进行数值模拟,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,得到碎石桩加固液化地基土模型的抗液化效果。经数值分析,证实了碎石桩具有显著的排水效果。该方法能较好地模拟可液化土的动力特性,为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

基于Timoshenko梁理论考虑阻尼的承台-桩-土耦合横向振动解

由于缺乏合适的激振和接收位置,传统竖向低应变反射波法在检测带承台或未凿桩头的桩基动力特性时存在明显不足.为进一步拓展低应变检测波法应用范围,基于Timoshenko梁理论,考虑桩身材料阻尼、附加轴力及桩顶等效质量作用,建立了一种横向激励条件下承台-桩-土耦合振动模型,并求解了该模型的频域内解析解及其时域半解析解.进一步...     

深厚砂层强震液化机制数值分析

目前勘察规范对砂层液化的判断一般在20 m埋深范围内，为进一步确定强震条件下，深厚砂层在持续振动条件的液化情况，对某水电工程的地质情况建立二维模型，施加经过调整后的地震波，分别在自由场和上覆大坝两种情况下，运用有限差分软件FLAC3D进行震动液化的数值模拟。结果显示:对于埋深大于20 m的深厚砂层，在强烈震动条件下持续震动亦很难发生液化。坝址河床砂层液化易发生在河床两侧接近岸边附近。模型施加大坝后砂层上覆有效应力，对砂土的液化有明显的抑制作用，印证了增加上覆有效应力对抗液化的有效性。     

Investigating the influence of soil properties on railway traffic vibration using a numerical model

This paper presents the influence of dynamic and geometrical soil parameters on the propagation of ground vibrations induced by external loads. The proposed approach is based on a three-dimensional model, focusing on realistic excitation sources like impulse loads and moving railway vehicles. For the latter, a complete vehicle/track model is developed. The simulation is performed in time domain, offering an interesting approach, compared with classic cyclic analyses. The ground is modelled initially as an elastic homogeneous half-space and additionally as a layered half-space. First, the effect of homogeneous soil properties on ground vibration is analysed. Soil stratification is then taken into account, using various configurations. Analysis reveals that as receiver distance increases ground wave reflection in a layered ground plays an important role in the reduction of ground surface motion. This effect is magnified when the phase velocity wavelength becomes large compared with the depth of the surface layer.     

Theoretical and experimental excitation force spectra for railway-induced ground vibration: vehicle–track–soil interaction,irregularities and soil measurements

Excitation force spectra are necessary for a realistic prediction of railway-induced ground vibration. The excitation forces cause the ground vibration and they are themselves a result of irregularities passed by the train. The methods of the related analyses – the wavenumber integration for the wave propagation in homogeneous or layered soils, the combined finite-element boundary-element method for the vehicle–track–soil interaction – have already been presented and are the base for the advanced topic of this contribution. This contribution determines excitation force spectra of railway traffic by two completely different methods. The forward analysis starts with vehicle, track and soil irregularities, which are taken from literature and axle-box measurements, calculates the vehicle–track interaction and gets theoretical force spectra as the result. The second method is a backward analysis from the measured ground vibration of railway traffic. A calculated or measured transfer function of the soil is used to determine the excitation force spectrum of the train. A number of measurements of different soils and different trains with different speeds are analysed in that way. Forward and backward analysis yield the same approximate force spectra with values around 1 kN for each axle and third of octave.     

强夯置换法加固地基现场试验研究

为评估强夯置换施工对周边油气管道的影响,结合大亚湾石化区强夯置换加固路基工程,在试验路段(周边无油气管)布置了位移边桩、测斜管和强夯振动监测点。利用全站仪测量了地表变形情况;数字测斜仪测量了土体内部的侧向变形情况;振动测试仪记录了强夯施工时地表监测点的振动曲线。试验结果表明:深层侧向位移在2～4 m深度范围内衰减较快,5 m以下深层侧向位移基本为零;强夯置换振动的影响范围为25～30 m。对位移和振动的监测数据的分析,可知在5 000 kN.m的夯击能时:强夯置换施工的影响范围为25～30 m。     

非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。     

饱和黏弹性土层中桩扭转耦合振动研究

在频率域内研究了饱和黏弹性土层中端承桩的扭转耦合振动。饱和土的力学行为采用Biot模型来模拟。采用Novak平面应变模型,推导得到了饱和黏弹性土层的环向位移解析表达式。将桩等效为一维EulerBernoulli杆件处理。根据界面连续性条件,给出了端承桩扭转振动的分析方法和桩顶动力复刚度表达式。在此基础上,对比分析了扭转振动与纵向振动结果、三维模型和薄层法结果、边界单元法和薄层法结果、有无水惯性项的结果。考察了桩的长径比、桩土模量比、土骨架和孔隙水相互作用系数等参数对桩顶刚度因子和等效阻尼的影响。结果表明：桩扭转振动与纵向振动的复刚度曲线在形状上基本一致,而在相位和振幅上有一定区别。     

减低交通荷载引起地面振动的三维数值分析

针对高速铁路和高等级公路的运行产生振动波可能带来严重的噪音和地面振动等环境问题,运用LS-DYNA软件,选用更适合岩土介质的弹塑性模型,对高速列车作用下地面振动及连续墙挡板的防护能力进行三维数值模拟分析。研究了5～20 Hz荷载下混凝土桩组成的不同尺寸挡板的减振效果,并与日本某现场试验结果比较。结果表明,尽管无填充壕沟的防护效果最佳,但钢筋混凝土桩墙更具可操作性,稳定性,且混凝土桩减振挡板可以显著减低地面的振动加速度幅值,与波长有关。挡板长度和深度直接影响混凝土减振挡板的防护效果和防护范围,挡板深度对防护效果的影响更为明显,挡板宽度的尺寸主要影响防护范围。     

振动荷载下铁路路基细粒土地基动力响应特征研究

细粒土地基在列车行驶荷载影响下易发生土体变形甚至出现土层液化情况,对列车行驶安全带来一定的威胁。为研究细粒土地基在振动荷载作用下的变形特征及动力响应特性,开展了地基细粒土室内振动台试验,对细粒土在振动荷载下的动力响应特征和变形进行了深入分析,并研究了动荷载下土层内孔隙水压力的变化规律。结果表明,列车行驶振动荷载影响下细粒土地基会出现大变形甚至失稳特征,根据Seed判别法可知细粒土地基存在液化风险,严重危害地基稳定性及列车行驶安全,应采取一定措施进行加固处理。     

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载，运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加，从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象，建立三维动力分析模型，基于FLAC3D计算平台，利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算，分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性，并以基床表层为研究对象，着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。