京沪高速铁路饱和粉土液化地基加固效果研究

利用大型堆叠式剪切变形模型箱，进行了饱和粉土地基碎石桩桩网结构加固和CFG桩桩网结构加固的振动台模型试验，结果表明，碎石桩桩网结构加固饱和粉土地基较CFG桩桩网结构加固地基更能有效提高地基的抗液化性能。     

隧道衬砌振动台试验相似材料配制因素的研究

针对新疆某输水隧道衬砌的抗震问题，在分析总结近几年岩体相似材料研究的基础上，采用水泥、石膏、重晶石粉、水4种物质对相似材料进行配比试验，得到不同配比条件下试件的密度、弹性模量和抗压强度。试验结果表明:所研究的相似材料表现出良好的相似性，能够适应对于该隧道衬砌的相似模拟；采用误差分析法对试验中的可能误差进行分析，最后得到各因素对于相似材料制成试块的弹性模量和抗压强度的影响。     

采用加速度输入等效风力发电机组塔筒实测响应方法研究

通过对单自由体系的分析,得到风荷载激励和从基底输入的加速度之间的关系。通过对风力发电塔的模态分析,得到简化为广义单自由体系的广义质量和广义刚度,求得风力发电塔塔顶位移的时程曲线,采用Savitzky-Golay平滑算法和差分法求得顶点的加速度和速度时程,以此求得合成后的等效加速度。对直接合成后的等效加速度进行傅里叶变换,采用低通滤波器剔除高频分量,进行傅里叶逆变化后得到最终等效加速度。有限元分析结果表明,在此等效加速度下的结构响应和已知响应吻合一致,从而为风力发电塔的减振试验在振动台上完成成为可能。     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

地震作用下特大型桥梁嵌岩桩基础动力响应

依托铺前大桥实体工程, 基于人工质量模型和桩-土惯性相互作用机理, 通过振动台模型试验, 选用叠层剪切式模型箱, 模拟了自由场在地震作用下的振动反应, 分析了0.15g ~0.60g (g为重力加速度) 地震动强度下大直径桥梁嵌岩桩基础加速度、相对位移、弯矩等响应特性和损伤情况等。研究结果表明: 桩基础加速度峰值从桩底至桩顶呈增大趋势, 加速度放大系数随地震动强度的增大逐渐减小, 输入地震波为0.55g 时, 桩顶加速度放大系数趋于稳定值1.34;桩顶加速度时程响应频率低于桩底加速度时程响应频率, 上部覆盖层对地震波的放大作用和滤波效应明显; 随着地震动强度的增大, 桩顶相对位移峰值近似呈线性增大, 在0.15g ~0.60g 地震动强度下, 桩顶相对位移峰值变化范围为1.97~6.73mm; 桩基础弯矩沿桩长呈“3”字形变化, 上部软硬土层分界处和基岩面附近弯矩达到峰值, 并随地震动强度的增大而增大, 地震动强度为0.50g 时达190.9kN·m, 超过桩身抗弯承载力; 桩基础基频随地震动强度的增大呈整体降低趋势, 在0.50g 地震动强度下, 其基频较0.35g 地震动强度下低50.1%, 桩基础产生损伤; 桩顶与承台连接处、上部覆盖软硬土层界面和基岩面附近桩身在地震作用下易产生裂缝, 桥梁桩基础抗震设计时应着重考虑。      

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

CFG桩加固液化土地基的振动台试验研究

以京沪高速铁路液化土地基加固为原型,进行了模型比例为1∶10的CFG桩桩网复合地基加固饱和粉土地基的大型振动台模型试验。通过加固与未加固地基对比,CFG桩桩网复合地基提高了地基的抗液化能力,减小了地基路堤整体沉降,能够满足高速铁路以沉降控制设计的地基沉降抗震设计要求。     

高烈度地震区连拱隧道薄直中墙抗减震措施及破坏模式研究

依托宁巧隧道出口段薄直中墙连拱隧道工程,针对其地震烈度高、中隔墙薄(宽厚比仅为0.19)的特点,通过有限差分数值方法,研究了钢带加固、中墙上端和下端设置隔震橡胶支座3种措施的抗震性能。在Ⅷ度和Ⅸ度地震烈度情况下分别对比不同措施对中墙及隧道整体的抗震效果,最后通过振动台试验,研究了有无钢带加固连拱隧道结构在地震作用下的破坏特征。结果表明：连拱隧道薄直中墙抗震受力最不利位置在中墙底部;上述措施均使得直中墙内力减小,安全系数提高;仅从中墙受力来看,优先推荐中墙下端设隔震支座措施;从连拱隧道整体来看,应优先推荐钢带加固;振动台试验表明连拱隧道结构破坏模式主要为受弯破坏,且严重震害集中在与中墙连接的拱肩和拱脚部位,验证了钢带加固抗震措施对连拱隧道结构震害程度的减弱具有显著效果。     

铁路黄土隧道洞口段地震动力响应研究

我国地震频发,隧道抗震问题一直是研究的重点,但对于黄土隧道的地震动力响应研究实例较少,因此对于黄土坡-隧结构体系的动力问题需要进一步研究。对宝兰客专黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征利用Midas-NX数值模拟和1∶80的隧道洞口段坡-隧系统大型振动台试验进行研究,分析在高边坡上不同进洞高程对坡面以及隧道衬砌加速度、位移以及放大系数的影响。试验结果表明:在其他条件相同的情况下,如坡高、坡角、入射地震波、填筑方式、衬砌结构等,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。地震动力作用下,隧道衬砌不同位置的峰值加速度与进洞距离密切相关。     

钢筋混凝土摩擦阻尼器在 隔震层中的应用

针对基础隔震时隔震层水平相对位移较大的问题,提出一种钢筋混凝土摩擦阻尼器,并与钢筋沥青隔震墩组合成一种全新的复合隔震层。为研究钢筋混凝土摩擦阻尼器对上部结构动力响应的影响,对有无摩擦阻尼器2种情况下上部结构加速度峰值和隔震层最大水平相对位移进行振动台试验对比。研究结果表明:不同烈度地震波下弹簧合理压缩量不同,在台面输入加速度峰值为0.3g时弹簧合理压缩量为25 mm左右,复合隔震层隔震时上部结构加速度峰值最大可衰减66%,较隔震墩单独隔震时可使隔震层相对位移衰减40%以上。表明钢筋混凝土摩擦阻尼器使上部结构加速度衰减的同时有效降低了隔震层的相对位移,能够较为全面地降低结构的动力响应。