悬锚式挡土墙结构设计与稳定性分析

悬锚式挡土墙是一种新型的组合式支挡构造物,本文以西安曲江新区内某悬锚式挡土墙为研究对象,系统研究其设计方法,并基于土坡稳定性分析的无限条分法,对悬锚式挡土墙的稳定性进行分析,提出了采用土坡稳定性分析的无限条分法分析悬锚式挡土墙稳定性的计算方法,希望对悬锚式挡土墙的设计与工程应用提供有意义的参考。     

自锚式悬索桥参数影响挠度理论研究

基于自锚式悬索桥挠度理论计算公式及程序,分析自锚式悬索桥矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、主梁竖曲线等参数,以及外伸跨的设置与否及设置长度等对结构内力、变形、主缆的活载水平拉力的影响,通过算例计算和理论分析表明:自锚式悬索桥采用相对较大的矢跨比时不仅可以减小加劲梁的活载轴力还可以提高结构的刚度,并且从解析角度解释了矢跨比变化对自锚式悬索桥力学特性的影响;边中跨比的增大,结构的刚度要减小;外伸跨的设置不仅可以起到压重的作用,还可较大幅度地提高结构的整体竖向刚度;自锚式悬索桥外伸跨跨度的变化对自锚式悬索桥边跨和主跨内力影响较小;加劲梁最大竖向位移随着主梁刚度的增加而减小,加劲梁的内力随着主梁的刚度的增加而增加,但增大的幅度很小,而应力却随着梁的刚度的增加而减小;自锚式悬索桥设有竖曲线时结构的刚度有所增大。最终对自锚式悬索桥静力特性进行全面的总结。     

基于室内模型试验的锚拉式挡土墙力学特性研究

为了研究锚拉式挡土墙在非极限状态下土压力分布及墙体位移变化规律,从力学角度分析了锚拉式挡土墙的作用机理,并基于加筋原理揭示了设置锚杆具有提高墙背土体强度的作用。设计制作了室内模型试验装置,开展了一系列不同预应力水平、不同竖向荷载及二者耦合作用的室内试验。通过分析试验数据,得到了不同影响因素下的土压力合力变化规律及合力作用点位置。结果表明:锚拉式挡土墙由于锚杆的侧向约束作用,墙背土压力峰值出现在锚杆位置处; 分级施加竖向荷载,墙身呈现底部位移略大的平动模式(T模式)外倾; 分级施加锚杆预应力,墙身呈现底部位移略大的向外平动位移模式(T模式); 二者耦合作用下,墙体呈平动叠加绕墙底转动模式(T+RB模式)内倾,但位移量较小; 墙背土压力在预应力、竖向荷载及二者耦合作用下均介于静止土压力与被动土压力之间; 所得结论对工程实践具有指导意义。     

悬锚式挡土墙墙后土压力特征有限元分析

为了研究拉杆和锚定板对挡墙土压力的影响,利用有限元软件对悬锚式挡土墙进行计算,分析挡墙的土压力分布和水平位移的变化情况。结果表明墙后土压力在挡墙底部有减小趋势,随挡墙高度大致线性增加,锚定板和拉杆的布置越多,水平位移控制的越好。计算结果可为后续施工提供理论基础。     

刚性挡土墙地震失效模式的数值研究

采用离散元方法建立了某刚性重力式挡土墙的数值模型,并根据室内材料试验结果标定了数值模型的微观参数,使数值模拟结果建立在可靠的参数选择基础上。利用颗粒流软件的微观实时测量优势研究了地震荷载作用下挡土墙的失效模式。研究结果表明:加载初期,挡土墙在墙后动土压力、自身地震惯性力和基础摩擦力的作用下保持稳定;随着加速度峰值的增大,动土压力的波动偏离静土压力并逐渐增大,挡土墙发生水平滑移和旋转,当基础破坏后挡土墙还将发生竖向位移。     

CFG桩在高挡土墙地基加固中的应用

挡土墙在边坡治理中运用广泛,在高挡土墙设计中,往往会遇到挡土墙地基承载力不足的问题。若挡土墙高度较高,基底压力较大,且存在较大水平荷载,常规的天然地基和换填垫层法均难以满足地基承载力的要求,需要研究新型、合理的地基加固方法。主要研究CFG桩复合地基在高挡土墙工程中应用的可行性,并结合现有的挡土墙工程实例,对挡土墙地基承载力进行了计算分析,并采用有限元软件Plaxis 3D进行数值模拟研究。结果表明,CFG桩复合地基能提高地基承载力和整体稳定性,并能满足水平荷载的验算。因此,采用CFG桩对高挡土墙进行地基加固的方法是可行的,具有一定的经济性和实用性。     

考虑中间主应力的非饱和土上埋式涵洞竖向土压力公式

基于非饱和土的平面应变抗剪强度公式,考虑中间主应力和基质吸力的共同影响,分别建立了均匀与线性2种吸力分布下非饱和土上埋式涵洞的竖向土压力公式,并对其进行可比性分析,对比文献数值模拟和模型试验进行正确性验证,最后探讨了各参数的影响特性。研究结果表明:所建立的上埋式涵洞竖向土压力公式为系列化的有序解析解,可退化为文献已有解答并包含众多新解答,并能计算涵顶上方不同高度处的竖向土压力,工程应用前景广泛; 基质吸力对涵顶竖向土压力具有重要影响,且线性吸力影响不如均布吸力明显,应考虑回填土的非饱和特性并实测吸力分布; 中间主应力效应随基质吸力和填土高度的增大而更加显著,同时均布吸力下中间主应力效应较明显,应合理选取强度准则以反映回填土强度的中间主应力作用; 等沉面高度与回填土物理力学性质、中间主应力效应、基质吸力及分布形式等有关; 基质吸力及其分布影响、中间主应力效应均与填土高度密切相关,体现了多因素对涵顶竖向土压力的综合影响。     

隧道锚的承载性能及其影响因素研究

悬索桥的隧道锚是承担主缆荷载的关键部件。现有研究表明隧道锚的承载性能主要受围岩、埋深、锚碇体外观等参数影响。为进一步验证其内在规律和参数敏感性,通过考虑埋深、锚碇体长度、围岩类别等影响因素,设计并进行了隧道锚的室内模型试验,研究各因素对隧道锚抗拔承载力的影响;然后基于室内模型试验的相关参数,采用数值方法对室内模型试验进行数值模拟,结果表明,数值方法研究结果与模型试验结果较为吻合;模型试验获得的影响因素规律和破坏特征与数值方法结论一致。研究结果显示,隧道锚承载力的主要影响因素依次为围岩类别、埋深、锚碇体底角等参数,锚碇体长度影响不明显。     

压力分散型挡土墙受力特性模型试验研究

为揭示压力分散型挡土墙受力特性,进行了室内模型试验,通过埋设土压力盒、百分表和应变片等监测仪器,测得高填土荷载下压力分散型挡土墙位移、基底土压力、侧向土压力、锚杆受力的变化规律。试验结果表明:随着填土增高,挡土墙有外倾趋势,使得基底外侧压力较内侧增大;锚杆的空间遮蔽效应显著;侧向土压力呈反S型曲线分布;锚杆端部存在应力集中现象;锚杆中间位置剪应力最大。     

扶壁式挡土墙经济性研究

地下空间与自然土体之间的边界形式多样,其中挡土墙使用较多。扶壁式挡土墙作为一种常用的挡土墙形式,使用过程中存在工程量大和建设成本高的问题,其中建设成本的影响因素较多。本文基于理正岩土挡土墙设计软件计算,建立了扶壁式挡土墙计算模型,统计并分析出对扶壁式挡土墙经济性具有影响的因素,分析了不同影响因素下扶壁式挡土墙的经济性,结果表明,墙体厚度和扶壁间距对扶壁式挡土墙经济性影响较大;相同挡土高度条件下,存在经济性较优的墙体厚度与扶壁间距组合。     

螺旋锚极限抗压承载力理论计算分析

为了给竖向荷载作用下螺旋锚极限抗压承载力计算提供理论方法,基于极限平衡原理,提出螺旋锚竖向抗压达到极限状态时的土体破坏模式,并推导出螺旋锚极限抗压承载力理论计算公式。通过与现场试验实测值的对比分析,验证所建立理论模型的准确性和可靠性。续而,初步分析锚盘直径、锚杆直径等因素对螺旋锚极限抗压承载力的影响规律。研究表明,建立的理论计算方法可以较为有效地计算螺旋锚竖向极限抗压承载力。     

砂土潮湿状态下悬臂式挡土墙RBT模型试验

鉴于悬臂式挡土墙在实际运营过程中受外界因素影响多呈现为挡土墙平移和绕墙底转动的组合位移（RBT）变形模式,且墙背填料经常处于潮湿状态,经典土压力理论不能合理反映其实际受力状态。为了揭示土体潮湿状态及RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,设计制作了基于RBT模式的悬臂式挡土墙模型试验装置,并开展了不同RBT转动位移量下的模型试验,得到了RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,并与现有理论对比,验证了试验结果的可靠性。依据测试结果,进行了理论公式验证。结果表明:对悬臂式挡土墙施加向外转动位移时,由于潮湿砂土存在较为明显的假性黏聚力,墙背土压力随墙体转动位移的增大而呈现较为明显的先减小后增大的趋势;随着转角增大,水平土压力减小,且下部土体减小趋势较缓,墙体中部位置水平土压力计算值大于实测值。     

围岩剪胀特性对隧道式锚碇极限承载力的影响

采用有限元超载法计算隧道式锚碇的极限承载力,分析了围岩剪胀特性对计算结果的影响。结果表明,锚碇可调动的围岩范围随围岩剪胀角增大而增大,锚碇承载力随围岩剪胀角的增大而增大。不同的剪胀角取值,得到的极限承载力相差可达一倍,围岩破坏范围也相差一倍。因此,计算隧道式锚碇承载力时,需要合理考虑围岩剪胀特性的影响。     

装配扶壁式钢筋混凝土挡土墙受力性能研究

本文提出一种新型装配扶壁式挡土墙结构,并研究其受力性能。通过ABAQUS有限元软件对不同键槽尺寸、键槽间距、扶壁墙高度、扶壁墙厚度的该结构在土压力作用下进行数值计算分析。研究发现该挡土墙结构的最优键槽尺寸为:键槽深度为50mm、宽度和间距均为180mm。在静止土压力作用下,采用最优键槽尺寸的挡土墙仅在预制扶壁墙底端的键槽处出现轻微的应力集中和损伤,但整体受力性能良好;整个墙体位移和变形均很小,满足工程设计要求;装配与现浇挡土墙极限承载力比较接近,该新型装配扶壁式钢筋混凝土挡土墙的安全性满足要求。     

自锚式悬索桥动力特性及地震反应特点

结合一座自锚式悬索桥的工程设计实例,研究了该桥的动力特性及地震反应的特点.采用反应谱和时程法对该桥进行了线性地震反应分析,初步探讨了自锚式悬索桥地震反应的特点.分析了冲刷深度、高阶振型和竖向地震动对该桥抗震性能的影响.结果表明:局部冲刷情况减小了塔底的弯矩响应;高阶振型对自锚式悬索桥的地震反应有一定的影响,特别是对主塔的剪力响应;而竖向地震动对主梁弯矩和主塔的动轴力贡献很大.     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

桶形基础极限承载力特性研究

通过有限元计算，分析了不同长径比下横向和竖向承载力、载荷位移曲线以及耦合载荷作用下的极限承载力特性，并与实验结果进行了对照。结果表明：当竖向压力小于某临界值时，基础的横向极限承载力随着竖向压力的增加而增加；但是当竖向压力增大到超过该临界值以后，横向极限承载力反而会随竖向压力的增大而降低。随着长径比的增加，基础承载力，特别是横向承载力有比较明显的提高。     

某工程轻型挡土墙计算分析

常规的挡土墙形式有重力式、悬臂式挡土墙,但在一些特殊的工程条件下常规的挡土墙无法施工,这时需要采用一些特殊形式的支挡结构进行支护。本文结合工程实际对一种特殊的轻型挡土墙进行了计算分析,通过对比挡土墙的稳定性验算及桩的承载力计算结果,得出了防水是保证支挡结构安全的关键因素,并且控制水平位移和竖向位移才是支挡结构设计的核心的结论。     

设门洞的加气混凝土砌体芯柱组合墙抗震性能分析

运用 ABAQUS 有限元分析软件对设门洞的加气混凝土砌体芯柱组合墙进行了数值模拟,研究其抗震性能。在有限元模型的计算结果与先前足尺试件的试验结果进行了对比验证的基础上,研究了竖向正压力、洞口设置的大小及位置三因素对墙体抗震性能的影响。研究表明：随竖向压应力的增加,墙体的抗震性能得到改善;但竖向压应力对极限荷载的影响小于对极限荷载下位移的影响;门洞宽度增大时,墙体的极限承载力降低,降低程度与墙体截面积的削弱程度基本成比例;门洞位置的改变,对墙体抗震性能的影响较小。     

锚拉桩三维土拱效应数值分析与试验研究

针对锚拉桩设计中土压力计算模式存在的问题,提出了三维土拱效应模型这种新的计算方法,通过有限元方法,对该模型的正确性进行了验证。在此基础上,讨论了锚头间距、土体粘聚力、内摩擦角及弹性模量对三维土拱效应的影响。结果表明:随着锚头间距增大,土拱效应减小;土体粘聚力和内摩擦角增大,土拱效应增强,但增大到一定值后,荷载分担比例变化较小,且粘聚力值变化对土拱效应的影响比内摩擦角更显著;土体弹性模量增大,荷载分担比例也增大,最大可达到100%,此时结构体系可采用点锚,三维土拱效应存在于整个锚索自由段。为进一步验证模型的正确性,进行了室内模拟试验,试验结果表明,挡板后水平及竖向均存在土拱效应。