干拌水泥碎石桩加固软弱路基的数值模拟

软弱路基的不均匀沉降是青海省高速公路常见的病害之一,常用干拌水泥碎石桩处治。建立有限元模型,分析了干拌水泥碎石桩加固效果的影响因素,发现桩长、桩间距、桩体弹性模量和路堤土回弹模量显著影响路表弯沉;明确了桩长、桩间距、桩体弹性模量与路表弯沉的关系;探讨了优化桩长和桩间距组合的方法,发现当路堤高度较高时,选用长桩长、宽桩间距的组合可降低工程量。研究成果为今后青海地区干拌水泥碎石桩加固软弱路基提供了一定的参考。     

草坡隧道下穿泥石流沟的数值模拟及设计优化

对草坡隧道下穿泥石流沟的处治方案进行了论述,并采用MIDAS GTS进行了数值模拟。通过分析两种状态下模型的变形及受力特征,对处治设计方案进行了优化。结果表明:该工况下隧道支护参数应适当加强,以充分保障洞身安全;碎石覆盖层自稳能力差,地表部分区域应进行换填处理,并在导流沟上方增设6m高拦挡坝截留泥石流搬运物;施工时应根据现场实际情况,对隧道基底承载力较差部位进行换填处理。     

越岭特长公路隧道施工围岩稳定性分析

隧道开挖是一个应力重分布的过程,新的应力平衡将导致隧道围岩产生不同程度的变形,围岩变形是影响围岩稳定性的关键因素,也是隧道施工质量控制的关键。采用ABAQUS软件对隧道开挖过程进行模拟,研究不同施工条件下隧道围岩的稳定性,为隧道施工选择合理的施工方法,结合典型断面监测结果进行比对。研究表明:动态施工方法调整能够保证施工安全及进度要求,为安全施工提供技术支撑;对隧道施工围岩稳定性做出安全评价,正确指导施工。     

基于ANSYS有限元分析的海底管道变形数值模拟

某海底管道由于拖锚损伤导致局部失效变形。文中基于变形管道的偏移量、着力点破坏程度、塑性变形区域等信息,通过ANSYS有限元分析软件对管道在锚拉力作用下的变形过程进行数值模拟,计算变形管道所受的最大拉力和弯曲角度等参数,并验证整个变形过程。结果表明,该海底管道在至少2 657 k N的外力作用下牵引拉伸导致变形失效。     

基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解,基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法.首先,为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题,引入了保角变换,通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数,得到映射函数;其次,采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题,确定应力函数中的各项系数,建立方程求解;最后,通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性.研究发现:弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性,表明弹性解析法的结果是可靠、合理的;深埋条件下,弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型,只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移,弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题,为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.     

基于极限抗力的微型单桩加固边坡承载失效模式研究

基于混凝土管桩推导了微型钢管桩的极限抗弯承载力公式。基于此,采用数值分析手段建立微型单桩加固土质边坡的极限抗力分析模型,分析加固体系的变形以及破坏过程和失稳机理。研究表明:(1)微型桩发生弯曲破坏后,抗弯能力并未消失且保持不变,转而发挥桩身的抗拔能力;(2)滑面附近土压力最大,滑面附近以下的土体起主要抗力作用;(3)总抗力可认为是由滑面抗剪强度和最大轴力的水平分量组成;(4)破坏模式可分为4个阶段,即滑面剪切阶段、桩体挠曲阶段、桩体抗拔阶段、整体剪切破坏阶段。文中的研究成果可为微型桩在边坡加固工程中的设计和安全评价提供理论依据。     

承台伸入路基造成路面差异沉降的研究

为了研究高架桥下基础承台伸入路基导致承台上部路面与回填基坑上部路面的差异沉降,采用了FLAC3D软件进行建模分析,主要研究土工格栅与回填材料对减小差异沉降的作用。通过研究不同格栅层数、承台埋深、格栅铺设位置、格栅弹性模量以及回填材料来分析不同的因素对差异沉降的影响。计算结果表明:不同铺设位置的土工格栅都具有减少路面沉降以及承台与基坑开挖路面间差异沉降的效果,并且铺设层数越多,效果越明显;不同承台埋深对差异沉降也有影响,较大埋深的承台能够减小两者间的差异沉降;适当加大格栅的弹性模量,能够提高格栅对减小差异沉降的作用;采用二灰土作为回填材料能够明显减小差异沉降,且二灰土与格栅相互结合的方式能够最大程度地减小承台与路面的差异沉降。     

混合梁钢混结合段格室受力精细化分析

钢混结合段是混合梁研究的重点,如何模拟结合段复杂构造是结合段受力性能分析的关键。现以某混合梁斜拉桥为背景,开展了钢混结合段格室受力的精细化分析,研究钢混结合段的受力特性。精细化分析利用ANSYS截取结合段格室局部建立有限元模型,模拟其格室、承压板、开孔板、剪力钉和PBL键的构造,分析其在轴向力作用下的响应,剪力钉的传力规律,混凝土与钢格室之间的相对滑移关系,以提出结合段合理的简化模拟方法,为类似结合段的分析提供参考。     

深厚软土区根键桩竖向承载特性的现场试验

为揭示根键桩的承载机理,推进根键桩在滨海软土地区的应用,以满足实际工程对沉降控制特性的要求,通过现场试验,采用静载荷方法测试了普通桩和根键桩的承载性能,得出其位移～荷载曲线和轴力传递曲线;并根据场地工程地质条件,建立数值模型,分析了桩体与桩周土体在极限荷载作用下的位移关系。结果表明:与普通桩相比,根键桩竖向极限承载力增大,且随根键布置数目的增多而增大。本试验中,在相同桩长和桩径下,根键桩竖向极限承载力提高了23.75%～33.33%;此外根键桩桩顶沉降量明显减少,桩体沉降控制特性优于普通桩。数值模拟结果也表明了根键有利于调动桩周土体的承载性能,加强桩土的耦合作用。     

盾构隧道纵向刚度及影响因素模型试验研究

为研究盾构隧道纵向刚度及影响因素,研制盾构隧道纵向刚度分析模型试验装置,对盾构隧道纵向变形特性和抗弯刚度进行试验研究,揭示不同因素对隧道纵向刚度的影响规律,并开展试验成果与既有研究结论的对比分析。研究结果表明:盾构隧道在竖向荷载作用下纵向弯曲下沉,管片自身变形很细微,其底部位移能表征盾构隧道等效连续梁的弯曲特性;盾构隧道纵向荷载～位移并非严格遵循同向线性关系,不同荷载水平对应不同的纵向刚度有效率;管片环宽与接头数量对盾构隧道纵向刚度影响显著,纵向刚度对管片环宽和接头数量变化的响应具有典型的非线性特征;试验依托盾构隧道纵向刚度有效率0.04～0.125,刚度有效率随外部荷载增大而减小,且荷载达到一定程度后趋于稳定,增大荷载会放大接头对管片刚度的削弱作用;借助数值法取接头单元刚度为特定经验值,计算盾构隧道纵向刚度存在不容忽视的误差。利用等效连续化模型计算盾构隧道纵向刚度时,建议按20%～30%折减。