沉井基础竖向承载特性的离心模型试验研究

基于离心模型试验对饱和砂土地基中沉井基础在竖向荷载作用下的承载特性进行研究,初步掌握地基极限承载力随基础埋深和基础宽度变化的规律,并对试验结果进行对比分析,结果表明:(1)基础埋深不大于5 m时,荷载-沉降曲线为陡降型,有明显的拐点出现,可取拐点对应的荷载作为极限承载力;基础埋深不小于10 m时,荷载-沉降曲线为缓变型,未出现明显的拐点,建议取相对沉降量(基础的实测沉降量与基础宽度的比值)对应的荷载作为极限承载力。(2)在均质地基环境中,极限承载力随基础相对埋深的增加近似呈指数型曲线增长。(3)进一步推求沉井基础极限承载力随基础宽度和相对埋深变化的函数表达式,其成果可用于估算砂土地基中沉井基础的地基极限承载力。     

超深大沉井基础的承载特性

以沪通长江大桥主塔28#墩超深大沉井基础为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行承载特性的数值模拟研究,并将模拟结果与现场实测的荷载沉降曲线进行对比分析,求出基底土体的强度储备安全因数。模拟结果表明:沉井基础基底土体的破坏形式为局部剪切破坏;荷载沉降曲线为没有明显拐点的缓变曲线,与实际监测结果吻合较好;沉井基础在桥梁运营阶段竖向位移最大值为35.29 cm,沉井基底土体的极限承载力为489.18×105kN,强度储备安全因数为3.6。     

高压旋喷桩复合地基承载力研究

以某铁路枢纽西南环线铁路路基为背景,运用高压旋喷桩桩体低应变动态测试试验、抽芯检测及单桩复合地基承载力静载荷试验,以及理论计算和数值分析,研究高压旋喷桩复合地基承载力。结果表明:该路基的356根高压旋喷桩中,一类桩占95.5%,二类桩占4.5%,桩体强度均大于1.6MPa;现场试验所得单桩复合地基承载力特征值为169~181kPa,理论计算所得特征值为248.7kPa,表明当现场加载未达到极限状态时,所得复合地基承载力特征值偏小;数值模拟所得单桩复合地基承载力为155kPa,其荷载—沉降曲线变化趋势与现场试验结果相同;该复合地基成桩质量及承载力能够满足工程设计要求。     

大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性现场试验研究

通过无锡市地铁1号线高架桥段钻孔灌注桩试桩工程的现场静荷载试验及其桩身应力测试结果,分析层状地基中大直径超长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律。试验结果表明:大直径超长钻孔灌注桩的荷载-沉降曲线无明显拐点,属缓变型;桩端承载力仅分担了桩顶最大加载值的6.8%,该试桩承载特征为典型的摩擦桩;桩身侧摩阻力与桩端阻力并不是同步发挥的,且两者之间相互影响;桩侧摩阻力呈由上而下逐步发挥的变化趋势;在具有相似物理力学特征的土层中,埋深对桩侧摩阻力的影响较显著,部分土层中桩侧摩阻力的实测值与规范的推荐值有明显差异。     

中美柱下独立基础设计对比分析

随着越来越多的设计企业走出国门,对国外设计规范、标准的熟悉掌握显得尤为重要。将中国规范和美国规范在地基承载力、基础埋深、基础设计的方法、基础尺寸的确定、基础受冲切计算、基础受剪切计算、基础底板配筋计算方面的要求进行简要对比,以期为更多的涉外项目提供参考。在偏心荷载作用下的地基容许承载力、基础底板的最大弯矩及最小配筋方面,美国规范相对中国规范有更高的安全系数。     

圆形及矩形基础非均质地基极限承载力数值分析

我国经济发达地区广泛分布有软弱黏性土地基,近年大量超高、超大建筑和高速铁路等设施的快速建设对这类复杂地基极限承载力及破坏机理的认识提出更高的要求。采用有限差分方法建立三维数值分析模型,分析强度随深度线性增大的黏性土非均质地基在矩形基础和圆形基础情况下的地基极限承载力和破坏模式。结果表明:黏性土强度不均匀系数越大,地基承载力系数越大;基底粗糙度通过影响土体发生破坏的位置影响地基承载力系数;矩形基础和圆形基础的基础形状系数随着土体强度不均匀系数的增大而减小;数值计算得到的长宽比为10的矩形基础情况下的地基承载力系数与条形基础情况下的地基承载力系数相等。     

关于铁路路基地基承载力的讨论

现行不同铁路规范对于路基地基承载力的要求各不相同,设计人员对规范有不同的理解,有时会造成设计偏于保守,对铁路路基地基承载力设计方法进行探讨。地基容许承载力和地基承载力的特征值是地基基本处于弹性变形的界限,与基础是刚性还是柔性无关。对于有砟轨道,可允许土体局部进入塑性破坏区,可以在规范的基础上将承载力要求适当放宽。根据既有资料,提出用于极限状态设计的承载力分项系数,可为铁路地基处理极限状态设计方法提供参考。     

湿陷性黄土地基水泥土搅拌桩加固效果研究

研究目的:为确定水泥土搅拌桩对湿陷性黄土地基的加固效果,以太焦高速铁路某工段为背景,首先,试验测试该路段黄土的物理力学特性,确定其湿陷性指标和湿陷等级,分析其力学特性的变化特点;其次,设计该黄土地基的加固方案以及水泥土搅拌桩的试桩参数,抽芯检测试验桩体的成桩质量;再次,通过复合地基承载力试验并结合数值分析,研究不同试桩参数的水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值;最后,在地基加固试验段铺筑试验路基,采用现场监测、理论计算及数值模拟相结合的手段研究路基的沉降变形规律。研究结论:(1)3种水灰比试验桩的成桩质量良好,测得试验桩体无侧限抗压强度分别为1.6 MPa、1.8 MPa和2.0 MPa,均大于1.0 MPa的工程设计要求,最终确定该工程施工所用水灰比为0.50;(2)现场试验所得单桩复合地基承载力特征值为261～266 kPa,理论计算及数值模拟所得其特征值分别为282.87 kPa和209 kPa;(3)现场监测、理论计算及数值模拟所得试验段路基的最终沉降量分别为21.17 mm、31.25 mm和26.14 mm,该复合地基强度满足工程设计要求;(4)本研究成果可为高速铁路软土地基...     

铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力确定方法研究

针对铁路CFG桩复合地基上的铁路路堤为柔性基础的实际情况,运用数值分析和现场载荷试验,研究铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力的确定方法。数值分析和现场载荷试验均表明,柔性基础下CFG桩复合地基中桩及桩间土的沉降和受力规律与刚性基础差别较大,桩的荷载分担比差别也较大,故目前采用刚性基础的方法确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力是不合适的,而柔性载荷试验可以更好地反映铁路柔性基础下CFG桩复合地基的实际受力情况。因此,建议采用柔性载荷试验确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力。     

基于极限平衡分析的圆形浅基础破碎岩体地基承载力理论解

根据基础及荷载的对称性,将破碎岩体地基的破坏模式确定为双侧剪切破坏,破坏区分为主动区、过渡区和被动区3个部分,根据极限平衡分析,采用静力平衡分析的方法,并考虑基础形状尺寸、埋深、地基黏聚力、重度等因素对地基承载力的影响,推导出圆形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解。通过与BELL经典公式进行对比,证明了理论解的正确性和实用性。破碎岩体地基承载力的理论解理论推导清晰,结论公式简单,为圆形浅基础破碎岩体地基承载力的确定提供一种新途径。     

铰接型有轨电车轴重与轮重计算系统开发

以铰接型有轨电车作为计算模型,阐述了铰接型有轨电车的重心、轴重、轮重的原理以及计算过程。根据推导的计算公式,设计了一套软件系统计算轴重、轮重,软件采用C#语言,基于VS2010平台以及数据库SqlServer2008。该系统具有数据查询、存储、编辑以及删除功能,操作方便,具有实际应用价值。     

复合轨枕有砟轨道温度 适应性试验研究

针对复合轨枕线膨胀系数较大的特点,在步入式高低温室内铺设复合轨枕有砟轨道实尺模型,对轨道施加温度荷载,研究其温度适应性。试验中测试了不同温度下的轨距、轨枕长度变化量、钢轨和轨枕的温度。研究结果表明:复合轨枕随温度变化热胀冷缩现象明显,进而引起轨距变化,环境温度变化10℃,复合轨枕有砟轨道轨距变化约0.78～0.81 mm。建议复合轨枕有砟轨道最好铺设在较恒温地区,如隧道内;若在高速铁路中铺设,复合轨枕年温差最大应不超过50℃,同时要注意控制铺枕温度。本文的研究可为复合轨枕的进一步推广提供技术指导。     

隧道爆破全时程荷载研究及其应用

基于多段多孔爆破荷载的等效思路,提出适用于微差爆破荷载简化计算的隧道爆破全时程荷载函数,并将数值模拟与现场实测结果进行对比分析,验证了隧道爆破全时程荷载在工程实际应用中的有效性和可行性。     

短期集中荷载作用下伏既有浅埋盾构隧道力学行为分析

某新建立交桥跨越地铁盾构隧道,受跨度影响需架设临时支墩。由于下伏盾构隧道埋深较浅,桥墩的设置及其所施加的荷载将导致赋存于土层中的盾构隧道结构产生附加应力和变形。通过数值模拟分析临时钢便桥支墩集中荷载对隧道结构的内力及位移所产生的影响,以进一步指导施工,规避风险。研究结果表明:所得集中荷载作用下盾构隧道拱顶最大沉降变形与径向收敛变形、隧道衬砌所受内力均未超过控制标准。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道挠曲力影响因素分析

针对我国高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道梁-板-轨相互作用问题,采用有限元法分别建立双线多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型,考虑桥梁及轨道结构的细部尺寸与力学属性,计算列车荷载作用下各轨道及桥梁结构的挠曲力与位移,分析扣件纵向阻力、滑动层摩擦因数等参数对桥上无缝线路挠曲受力与变形的影响规律。研究结果表明:列车荷载作用下大跨连续梁桥上轨道结构的受力与变形要明显大于多跨简支梁桥,单线加载时有载侧和无载侧之间相差不大,且近为双线加载时的1/2;需要根据不同的检算部件选取最不利的列车荷载作用长度;采用小阻力扣件改善钢轨受力与变形时,固定支座桥台和连续梁活动支座桥墩处的轨板相对位移应加强观测;滑动层摩擦因数、固结机构纵向刚度及固定支座墩/台顶纵向刚度均需控制在合理范围内。     

接触网支柱抗风性能研究

电气化铁路接触网支柱在大风作用下的稳定性直接影响接触网系统的安全性和可靠性。目前各规范计算接触网支柱风荷载的方法基本一致,但不同规范计算公式中给出的参数取值却有所区别,因此计算得到的风荷载也不相同,最终影响所设计接触网支柱的抗风性能。对各规范中接触网支柱风荷载计算方法及参数取值进行研究,给出其计算公式中各参数取值的建议,并对目前铁路采用的接触网支柱抗风性能进行分析研究,提出设计接触网支柱时应采取的加强措施。     

CRTSⅢ型板式轨道充填层SCC在 水-动荷载作用下的性能变化

采用MTS试验机对典型板式轨道充填层用自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)进行抗压疲劳测试,分析在动荷载、动荷载+饱水2种条件下,SCC动态性能、吸水率、抗压强度以及残余应变等参数的变化。研究结果表明:随着动荷载次数的增加,各组SCC动态性能和抗压强度均降低,而吸水率和残余应变均增大。SCC在动荷载作用100万次时,动荷载+饱水组较动荷载单独作用组的动态弹性模量、动态剪切模量、动态泊松比和抗压强度分别降低了4.5%,2.4%,5.2%和6.7%,而纵向残余应变增大了8.9%,横向残余应变增大了6.4%,疲劳损伤度D增大了2.4%。水和动荷载的共同作用加速了SCC性能的劣化。     

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。     

移动荷载作用下热再生沥青路面响应分析

为分析不同RAP掺量下热再生沥青混合料最佳沥青用量及RAP掺量对混合料强度的影响,利用马歇尔室内试验确定最佳沥青用量,并通过15℃和20℃下单轴压缩试验,分析热再生沥青混合料力学性能;利用3D-MOVE Analysis有限层软件分析移动非均布荷载作用下的再生沥青路面力学响应及RAP掺量对力学响应的影响。研究结果表明:RAP掺量增加,沥青混合料抗压性能有所提高;移动非均布荷载作用下,热再生沥青路面面层动力响应具有拉压应变交替变化现象及应变集中现象,易造成疲劳开裂;前后轮作用在计算点位时动力响应峰值相近,但基层及其下各层存在残余应变的影响;RAP掺量增加结构层内弯拉应变及竖向压应变有所减小,但沥青再生层层底剪应力有所增加。     

跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命预测研究

为了验证采用计算机仿真分析跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命的可行性,建立了有限元分析模型,通过施加单位载荷,计算求得应力;分别将仿真分析得到的载荷时间历程和试验获取的载荷时间历程作为载荷激励,根据S-N曲线和Miner法则,结合疲劳分析软件Ncode对转向架构架进行疲劳寿命预测。基于仿真载荷时间历程的疲劳寿命为56.1年,基于试验载荷时间历程的疲劳寿命为62年,两种疲劳寿命分析结果相近,说明基于仿真进行疲劳寿命预测具有可行性。