降雨后地震作用下基覆型边坡动力响应特性的振动台试验研究

基于大型振动台模型试验，研究基覆型边坡在降雨后地震作用下的动力响应特性，并结合边际谱损伤识别及宏观破坏过程，探讨该边坡损伤发展过程及破坏模式。结果表明：边坡PGA放大系数随正弦波峰值加速度及荷载频率的增加而逐渐增大，0.7倍坡高附近放大效应最大，存在“趋表效应”及“高程效应”；土体应变随峰值加速度的增加而显著增大，坡脚与坡顶变形差异较大；动土应力以及动孔隙水压力均随峰值加速度的增加而不断增大，滑坡启动阶段显著增加；边坡在动力作用下损伤始于坡顶附近，随后坡脚产生剪切破坏；土体的应变发展与边际谱损伤识别过程较为一致；边坡变形可划分为微小变形—小变形—大变形破坏3个阶段，表现为张拉-剪切型破坏。     

绵阳—遂宁高速公路石麻湾大桥段滑坡变形分析

采取降雨量、深部位移、地表位移监测对绵遂高速公路K66+450—K66+660大桥段滑坡进行监测,为灾害预警和治理提供依据。结合实时监测数据资料,分析了每个测点的累计位移变形量的变化规律。研究结果表明:降雨使滑坡在短时间内产生较大的变形,是坡体产生变形的诱发因素。滑坡对桥梁安全影响较大的部位在桥台、桥墩处。建议在桥墩、桥台外侧或边坡前缘采用抗滑桩或锚拉抗滑桩加固坡体,以保证桥梁的安全。     

工业园区设备振动对高铁放样测量影响测试分析

针对近距离经过某工业园区的在建高铁线路在施工放线过程中水准仪受工业园区内大型机械设备振动影响出现十字丝跳动现象，通过现场测试获得工业园区大型机械设备引起环境振动特征、水准仪振动敏感频率以及振动影响范围，并对解决措施提出建议。研究发现：(1)工业园区大型机械设备运行引起的环境振动在1.5 Hz存在显著峰值，近场地表可达0.000 4(m/s²)/Hz,该频率为水准仪敏感频率，振幅过大会引起十字丝跳动；(2)随工业园区运行机械设备由远及近数量逐步增多，1.5 Hz处桥面竖向振动响应成正比加剧趋势；(3)工业园区振动影响水准仪作业范围约为8倍首层覆土的剪切波波长。本文研究成果可为环境对高铁线路选线影响、水准仪正常使用振动环境要求以及本文同类问题的解决方案提供参考和依据。     

基于振动台试验的基覆型边坡损伤演化规律与快速识别方法研究

以位于鲜水河构造带附近某边坡为原型，基于相似理论建立基覆型边坡模型并进行大型振动台试验，分析基覆型边坡表面和内部的峰值加速度(PGA)演化规律。研究发现，地震作用下PGA具有明显的趋表效应和高程效应，但输入PGA为0.7g时，堆积体和软弱夹层的PGA、PGA放大系数均有明显降低，揭示了地震作用下基覆型边坡损伤演化规律。在此基础上，利用传递函数理论，提出基于频响函数相关系数和函数幅值的基覆型边坡损伤快速识别方法，结果表明，前者计算快捷，能够量化反映各点损伤程度，为震后基覆型边坡抗震加固提供参考；后者能识别堆积体在地震作用下由损伤到即将破坏的特征信号，从而为边坡稳定性的监测预警提供帮助。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道振动能量分布及传递特性

为了更好地优化CRTSⅢ型板式无砟轨道结构,建立三维有限元模型,通过谐响应分析研究了CRTSⅢ型板式无砟轨道在0～1 200 Hz内的稳态响应,计算得到了钢轨和轨道板振动能量在空间和频域上的分布及传递特性,并讨论了扣件弹性垫层刚度对轨道结构能量分布的影响。结果表明：加载频率为0～1 200 Hz时,轨道结构的振动能量在其各阶模态固有频率处达到峰值,其中,钢轨振动能量存在两个峰值,分别对应钢轨一阶挠曲变形和pin-pin振动;轨道板振动能量存在多个共振峰且主要集中在200 Hz以内,分别对应轨道板前几阶纵向弯曲振动。钢轨和轨道板振动能量大小与弹性垫层刚度紧密相关,尤其当加载频率位于钢轨一阶挠曲频率附近时,钢轨振动能量尤其是势能随弹性垫层刚度增大而明显降低,轨道板振动能量随弹性垫层刚度增大而显著升高。     

基于离心模型试验的斜坡软弱土地基路堤加固方案研究

为研究路堤荷载作用下斜坡软弱土地基的变形特性，考察打入桩和抗滑桩加固斜坡软弱土地基的效果，结合典型工点土的物性指标．进行了三组1：10斜坡软弱土地基路堤的离心模型试验(无加固措施、打入桩加固、抗滑桩加固)。试验数据表明，地基变形主要发生在路堤下侧边坡下；打入桩和抗滑桩能约束斜坡软弱土地基的变形，提高其稳定性；打入桩方案约束变形的效果优于抗滑桩方案。     

正弦波与EL波作用下桩身土压力响应对比研究

为研究正弦波与EL波作用下抗滑桩支挡的高陡边坡桩身前后土压力响应差异,设计完成振动台试验进行响应分析。桩身前、后土压力分别呈倒三角形及抛物线型分布,峰值分别位于靠近桩顶、滑面附近,且桩后土压力略大于桩前。因存在频段耦合效应,正弦波与EL波产生的桩身前、后土压力峰值的差值随加速度峰值的提高较为波动,整体在0.5g达到峰值,分别达到3.242 kPa和2.268 kPa。通过FFT分析,EL波作用下,相对于桩后土压力,桩前土压力具有更强的低频放大效应;桩后土压力在高震级时,其次频带内的最大峰值频率会有较明显向低频带靠近的趋势。利用小波包分析频带划分均匀和时频局部化特性,得到2个峰值点处各频带小波重构分量。结果表明,正弦波与EL波工况下都是测点土压力第1频带(0～6.25 Hz)重构信号较为接近原始信号,即加载波卓越频率所在子频带对土压力响应影响最大,且就第1频带重构分量土压力最大值数值而言,正弦波约为EL波的1.15～1.85倍。此外,大震级时EL波第2频带(6.25～12.50 Hz)小波分量对桩后土压力影响较大。考虑到地震波的成分复杂,常用试验加载波正弦波与实测EL波在时域、频域特性差...     

铁路隧道斜穿滑坡体受力变形特征三维分析

研究目的:在工程实践中,因选线空间及线型条件受到限制,铁路隧道必须穿越滑坡体并将隧道洞门设置于滑坡上。目前已有的研究大多基于理论上的二维模型分析,而对于隧道–滑坡体斜交情形,建立真三维模型能更真实地反映隧道与滑坡体的相互作用和结构受力变形特征。本文以甘钟铁路洛阳村隧道改线工程右嘴头隧道进口滑坡治理项目为背景,应用MIDAS GTS有限元计算软件建立滑坡、抗滑桩、隧道三维空间模型,模拟抗滑桩施工、路基及隧道洞身开挖支护施工过程。从数值计算结果中提取各施工步骤抗滑桩、隧道结构的受力变形数据,研究铁路隧道斜向穿越滑坡体时的受力变形特征,以及隧道洞身开挖对滑坡稳定的影响过程。研究结论:(1)隧道洞身在滑体和滑床中的受力特征分别表现为偏压和围压;(2)隧道结构纵向变形主要位于滑带附近隧道结构;(3)当隧道洞身开挖完全进入滑床段时,对滑坡的稳定及抗滑桩受力影响逐渐消失。     

高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁动力性能试验研究

通过测试(48+3×80 +48)m大跨度预应力混凝土连续梁的自振特性和试验货车、CRH2动车组以各种速度通过桥梁时的动力响应,结合理论计算分析,对大跨度连续梁动力性能进行分析和评价.结果表明:引起大跨度连续梁竖向振动的主要激振源是列车的移动荷载效应,竖向加载频率主要取决于列车速度和车长;列车荷载激励频率和大跨度预应力混凝土连续梁的某阶自振频率相吻合时,桥梁的振动响应出现峰值,各跨振动响应峰值与该阶自振频率对应的振型形状有关;实测梁体动力响应均符合相关规范要求,能够满足列车运行安全性和平稳性的要求.     

某滑坡分析与治理方案设计

针对滑坡病害段的地形地貌、地层岩性和断层地质构造、地下水分布特征，对滑坡进行了病害分析和稳定性评价，提出了排水措施、抗滑桩加固、锚索框架防护和坡面植草防护等综合治理措施。     

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。     

高烈度山区场地非线性效应对连续刚构桥地震响应的影响分析

为了研究高烈度山区地震场地非线性效应及其对连续刚构桥地震响应的影响,选取具有代表性的20条地震波,基于土层分析软件Deepsoil和通用有限元软件ANSYS,计算分析等效线性和非线性两种模型的场地效应和桥梁结构地震响应。结果表明:(1)考虑非线性模型时地表PGA放大系数比等效线性模型时更大,且土层越柔软,非线性模型下的地表PGA放大系数越大。小震、大震作用下的放大系数依次为1.5~3.5、1.3~1.7,呈减小趋势。(2)随着地震动强度增大,两种模型得出的土层峰值加速度随土层深度变化趋势逐渐出现差异,且非线性整体大于等效线性。在大震作用下,非线性约为等效线性的1.36倍;在软弱土层处更明显,约为1.54倍。(3)小震作用下,两种模型计算得出的地表加速度反应谱接近,呈现一致的变化规律。大震作用下,非线性模型得出的反应谱起伏变宽,峰值变大。(4)非线性得出的桥墩底剪力和弯矩均方根值约为等效线性的1.37倍,因此采用非线性模型考虑场地效应对结构响应影响较大。     

高铁滨海北站路基段环境振动试验研究与数值分析

为了研究高速铁路列车在路基段运行时引起的周边环境地面上的竖向振动特性和传播规律,进行现场试验和数值分析。实测结果表明:高速铁路路基段周边环境地面不同距离测点的Z振级均小于78 d B,振动并没有随距离衰减,只是在距离外轨30~60 m范围内有减弱;距离线路外轨30 m外的环境振动的频谱主峰频率以小于10 Hz的低频为主;振动频谱中并没有显现出高频振动衰减快、低频振动衰减慢的规律。基于FLAC3D的数值分析结果与实测值吻合良好,验证了模型的合理性,并分析群桩加固区对振动的影响,结果表明:在路基段采用群桩基础对地基进行加固,可有效降低高速铁路列车运行对路基段周边环境振动的影响。     

风—车—人群联合作用下浔江特大桥振动性能与舒适性评价

大跨钢箱梁斜拉桥具有频率低、阻尼小的特征,在风、车辆、人群等动力荷载作用下极易发生大幅振动,具有人行交通功能主梁的振动性能与舒适性评价是桥梁运营期普遍关注的问题。以在建的平容高速浔江特大桥(主跨636 m的大跨钢箱混合梁斜拉桥)为工程背景,通过桥梁动力响应时域理论分析,研究桥梁在风、车流、人群荷载联合作用下的振动性能、评价桥梁的振动舒适度,提出基于调谐质量阻尼器的舒适度提升措施。研究结果表明：1)在人群密度为1.5人/m²的人流荷载、4级道路服务水平等级交通流车辆荷载和5 m/s风速范围内脉动风荷载联合作用下,桥梁竖向加速度峰值小于1.0 m/s²,横向加速度峰值小于0.2 m/s²,满足EN03设计指南的CL2(中等)舒适度标准。当风速超过5 m/s时,风、车流、人群联合作用下的桥梁振动加速度峰值不满足中等舒适度标准。2)人致振动响应以2 Hz附近的竖弯模态为主,车致振动响应以低阶和高阶竖弯模态为主,风致振动响应以低阶竖弯、扭转和侧弯模态为主,根据风、车流、人群联合作用下的桥梁振动特征,提出采用调谐质量阻尼器提升第1阶...     

洞口支撑作用下隧道-滑坡平行体系受力模式研究

近年来,运营期隧道发生病害的比例逐年提高,其中以洞口处滑坡对隧道的破坏最为严重,对陆路交通安全运营造成严重威胁。通过模型试验,设置桥隧过渡段支撑方式,以连续逐级加载的形式模拟坡体蠕滑变形,对平行体系中隧道的受力模式及破坏过程进行研究。结果表明:在桥隧过渡段支撑作用下,位于滑体内隧道的变形特征与梁式结构一致,可将该段隧道简化为梁式结构;隧道轴向上位于滑带处隧道所受的滑坡推力最大,此处极易发生剪切错断;截面上,隧道拱部所受到的应力比隧道底部大,同时隧道拱部受拉,底部受压,在隧道受拉与受压的过渡区域形成拉压中性区;隧道坡坏的位置位于滑带附近,且隧道拱部首先产生剪切裂缝,随后向边墙扩展,最后裂缝贯通到隧道底部,导致隧道整体破坏。     

基于长期监测的车-桥共振分析

以沪昆下行线湘潭湘江特大桥长期监测数据为基础,研究了桥梁应力、振动与客车通行速度的相关性,重点分析了特定速度下的车-桥共振特性。研究结果表明:桥梁横向和竖向均存在明显的共振现象;应力幅值与客车通行速度散点图为单峰形状,客车运行速度在20～40 km/h时应力幅值较大;动力系数随运行速度的增加而增大,但小于安全限值;客车运行速度为35 km/h和50 km/h时,客车的激励频率与桥梁横向1阶自振频率接近,桥梁易发生横向共振,导致桥梁横向振动响应较大,竖向振动幅值随列车运行速度的增加而增大;当客车以25 km/h通过桥梁时,客车激励频率与竖向1阶自振频率接近,桥梁易发生竖向共振,但其竖向振动不明显,应力响应较为显著。建议车辆应尽量避开以上速度通过该桥。     

汶川地震中高路堤的抗震响应分析

高路堤是我国西部山区常见的路基形式。随着路堤高度和材料性质确定后,其圆频率和自振周期也随之确定。高路堤在相同PGA而卓越周期差别较大的地震波作用下,其动力响应大不相同。在我国规范中,普遍以PGA作为路堤边坡设计的依据,其合理性有待考虑。利用大型通用有限元软件ABAQUS对其进行动力响应分析,通过考虑加速度沿路堤高度的放大系数来说明输入地震波的影响。计算结果表明,当地震波卓越周期与高路堤自振周期相近时,路堤将发生较大的位移变形。     

某高速铁路高架线路直线与曲线段环境振动实测对比分析

为了研究高速铁路高架桥线路直线和曲线段的环境振动衰减规律及其频谱特性,以广深港高铁某高架区段为研究对象,测试300 km/h速度下直线段和曲线段的振动响应,通过引入铅锤向Z振级进行综合评价,分别对直线和曲线段的桥墩和桥梁跨中断面的振动特性及衰减规律进行对比分析,结果表明:(1)曲线段的振动源强大于直线段的振动源强,桥墩处大6 dB,跨中处大3 dB;(2)当距中心距离较近时,对环境振动影响较大的主要频率为25~80 Hz的高频部分,当距离较远时,环境振动的优势频率在10 Hz左右;(3)在45 m处,直线桥墩断面、曲线跨中和桥墩断面的主频振级相比30 m处都有所增大,且主频都为低频。     

基于ABAQUS的桩板墙地震响应分析

桩板墙是一种重要的新型支挡结构,已被广泛地应用于边坡的加固.本文结合工程实例,采用有限元数值分析软件ABAQUS,对位于213国道DK1 016+800-DK1 016+835处的抗滑桩进行了分析.选取了"5.12"汶川地震中卧龙台站记录的地震动时程作为输入,通过分析得到了抗滑桩的弯矩、剪力、土压力分布等,并把分析结果与规范结果进行了比较.比较结果表明,当采用规范计算时,地震综合影响系数应取0.4才能使工程满足设计要求.在此基础上,再分别将汶川波的PGA(Peak Ground Aeceleration)折换到7度(0.15 g)、8度(0.30 g)、9度(0.40 g)及0.6 g,分别对抗滑桩进行了分析,将分析结果与规范对比发现,当按照规范计算时,地震综合影响系数分别取0.30(7度)、0.35(8度)、0.40(≥9度)时,能保证工程设计要求.     

粘弹性阻尼材料减振技术及其在桥梁中的应用

粘弹性阻尼材料作为一种高分子聚合物材料，同时具有粘性液体和弹性固体的性质，具有耗能减振作用。随着环境温度的升高和变形频率的减小，粘弹性阻尼材料的贮能剪切模量和损耗因子减小。应变幅值的变化对粘弹性阻尼材料的力学性能无显著影响。当应变幅值较小时，加载循环次数对粘弹性材料动力特性的影响较小。阐述了许多学者对粘弹性阻尼器的应力-应变关系提出的计算模型。粘弹性阻尼器通过改变桥梁结构的频率和阻尼比来达到减振目的。通过在上承式钢板梁上的工程实践应用，证明粘弹性阻尼材料能够有效地控制桥梁结构的振动。