基于Hewlett方法的桩网复合地基土拱效应优化算法

桩网复合地基填土性质与土拱效应发挥程度直接相关,而传统土拱模型并不能有效反映填土黏聚力对桩土应力计算结果的影响。在Hewlett极限状态空间土拱效应分析基础上,采用填土综合内摩擦角指标完成空间土拱拱顶及拱脚位置处单元土体应力极限状态分析,考虑桩间土应力非均匀分布与被动土压力发挥程度的影响,得到桩网复合地基桩体荷载分担比解析表达式。研究结果表明:填土黏聚力显著提高路基填土土拱效应,复合地基设计应考虑填土黏聚力的有利影响;桩间土应力并非均匀分布,通过非均匀分布系数折减后,可有效提高弹性工作状态的桩体荷载分担计算结果;考虑被动土压力发挥程度的计算结果并不合理,应分别由桩顶和拱脚土体应力极限状态确定对应的桩体荷载分担比,取较小值为最终桩体荷载分担比结果。     

基于Winkler理论悬臂U型路基底板分析方法

系统开展了U型路基底板竖向荷载等效方法和Winkler弹性地基梁通用解法的研究，并将其应用于U型路基底板内力及变形关键影响因素分析。结果表明:U型路基内部填土产生的底板竖向荷载应采用等效均布方法；底板上表面分布荷载通过微段集中荷载叠加方法，能够得到复杂荷载条件下的Winkler弹性地基梁通用解答，并可实现U型路基底板内力与变形的快速求解；地基系数和底板厚度是决定底板承载性能的关键因素，地基系数越大，底板不均匀变形越小，结构内力越小；底板厚度同其刚度直接相关，厚度越大，底板内力及变形的不均匀性相对越小，但内力绝对值增大。     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

实体基础Mindlin方法在高铁路基沉降分析中的应用研究

为解决刚性桩复合地基形式的高速铁路路基沉降变形分析问题，系统研究了实体基础Mindlin方法应用于高铁路基沉降评估的相关思路和关键技术问题。结果表明:高铁路基加固区压缩变形相对较小，可等效为刚性实体基础并将路基荷载传递和转移至加固区周边地基，加固区边界位置处等效荷载可分别通过Boussinesq方法和竖向力平衡方法确定；通过Mindlin点荷载附加应力叠加方法，能够实现地基内部任意位置处附加应力计算，分析结果同数值仿真模拟基本相同。     

电渗法快速降低淤泥含水率的试验研究*

电渗法可以快速降低淤泥的含水量,提高其不排水抗剪强度,实现淤泥的资源化处理,变废为宝。但是如何提高电渗效率,节约能源是该方法在工程应用中需要解决的一大难题。利用自行研制的试验装置,进行自然排水和3种类型电渗方案排水降低淤泥含水率的对比试验。通过测量各组试验过程中的排水量、电流和电势,以及试验前后土样含水率和不排水抗剪强度,从能量耗散和电渗效率及经济效益角度研究土体的性状。结果表明:采用电渗法对疏浚淤泥进行处理时,可以通过平行移动电极、控制合理电极间距和通电时间,达到高效节能降低淤泥含水率的目的。     

基于桩顶位移监测的抗滑桩安全性评价方法

为研究抗滑桩支挡结构位移监测同安全性之间的关系,建立基于桩顶位移监测的抗滑桩安全性评价方法,运用理论分析及编程计算开展研究。结果表明:抗滑桩变形以边坡滑动面为界限分为自由端和锚固段两部分;通过弹性地基梁方法可以得到抗滑桩变形同桩体内力间的对应关系,采用抗滑桩容许剪力、容许弯矩和地应力校核指标,能够实现对抗滑桩结构的安全性评价。     

长昆客运专线铁路路堑边坡监测数据预处理方法

长昆客运专线长沙至玉屏段DK314+501~DK316+800为岩溶地段深路堑边坡,线路以挖方通过山包腰部,地形起伏较大,浅层黏土为弱膨胀性。边坡位移监测数据存在明显的跳跃性、突变性特点,难以直接应用于路堑边坡变形发展趋势预测和稳定状态评估。为提高路堑边坡监测数据分析处理水平,挖掘现场监测数据的应用价值,研究路堑边坡监测数据的预处理方法,开展监测数据的等时距插值、平移还原、异常点剔除还原及平滑降噪方法研究,并进行长昆客运专线路堑边坡监测数据的拟合和位移发展趋势预测。平滑降噪后的等时距序列采用高次函数多项式拟合,能够满足短期预测要求,但中长期预测效果较差,拟合数据范围需实时更新,该研究成果为铁路工程路堑边坡自动监测数据的预处理方法提供参考和借鉴。     

新建铁路对既有高铁附加沉降影响的分析方法研究

基于雄忻铁路保定东站临近既有京石高铁设计项目,综合采用数值仿真分析、理论分析、有限元分层总和法对既有京石高铁路基附加沉降变形开展系统研究。根据既有保定东站站台区既有京石高铁路基附加沉降对比分析结果,确定新建铁路对既有高铁附加沉降影响的基本规律和关键影响因素,提出大断面并站站场路基附加沉降评估的基本流程和关键参数确定方法,形成邻近既有高铁附加沉降评估的成套技术。分析结果表明:数值仿真技术由于当前采用的边界条件和本构模型限制,既有高铁路基仿真结果出现了局部隆起,同现场沉降监测结果并不相符;基于Boussinesq和实体Mindlin理论的分析方法可有效解决既有高铁沉降分析结果的局部隆起问题,但附加沉降影响范围相对较大;有限元分层总和法有效综合了数值仿真分析和理论分析方法的特点,更适宜于复杂工况下的既有高铁路基附加沉降量和沉降范围的评估。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

高速铁路悬臂U形路基结构型式优化分析

为解决高速铁路悬臂U形路基结构型式优化问题，确定更为合理、可靠的悬臂U形路基结构型式，采用结构力学分析和弹性地基梁理论，开展趾板长度、侧壁板高度、倾角及截面形式等因素对悬臂U形路基承载性能影响规律分析，提出关键性控制指标的确定方法，为悬臂U形路基结构优化设计和工程应用推广奠定基础。分析结果表明：相较于传统放坡式路基，悬臂U形路基占地面积减小约60%,尤其适用于场地狭小、征地相对困难地段；墙趾长度是影响悬臂U形路基底板内力和变形的关键性指标，优化设计中的墙趾板长度应使底板同悬挑路肩等宽；侧壁板角度同槽内填土土压力大小和分布直接相关，设计中宜采用内表面直立、外表面倾斜、高度不超过6 m的变截面侧壁板。