不同方向地震荷载作用下公铁交叉隧道的振动加速度响应

以某公铁立体交叉隧道工程为依托,通过大型振动台试验研究铁路隧道正交下穿公路隧道时的地震响应。分析2个方向(x单向及xz双向)、3种地震烈度(Ⅶ—Ⅸ)、5种地震波加载幅值(0.10g～0.40g)组成的10种加载工况下的隧道振动加速度响应规律,并以地震波幅值0.20g作为振动加速度峰值突变分界点,采用连续小波变换方法分析隧道典型测点的频谱特性。结果表明:隧道的振动加速度响应具有明显的空间分布特征及叠加效应,上跨隧道仰拱处及下穿隧道拱顶处的地震响应更为强烈;x单向输入地震波时,振动加速度叠加效应以下穿隧道拱顶处为主,xz双向输入时以上跨隧道仰拱处为主,且各测点处的振动加速度峰值明显大于x单向;地震波幅值为0.20g～0.30g时,交叉段测点处的振动加速度响应发生突变,地震波幅值为0.30g～0.40g时,加载方向引起的振动加速度放大效应更为明显;Morlet小波在变换尺度为5～20时的中低频率响应更为强烈,随变换尺度的增大,其卓越频率由高频段逐渐向低频段迁移。     

基于塑性变形理论的圆形抗滑桩边坡稳定性分析

圆形截面抗滑桩广泛应用于边坡加固和地质灾害治理工程中,传统的圆形截面抗滑桩理论和经验计算公式未考虑土-拱效应,因此计算结果不合理。本文基于Ito塑性变形理论,考虑桩-土相互作用的土-拱效应,推导出圆形截面抗滑桩在考虑土-拱效应时计入桩土摩擦力的水平分布力计算公式以及边坡稳定性系数F_s;并结合工程算例,讨论了土体重度、黏聚力、内摩擦角和桩间距对边坡稳定性的影响,研究结果表明:(1)通过推导的水平分布力公式,可得圆形截面抗滑桩的布桩位置对桩身抗力和边坡稳定性系数的影响,边坡稳定性系数在抗滑桩距离坡脚约为0.5L时最大,0.4~0.6L时处于稳定状态;(2)黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性起着决定性的影响因素,土体的重度对边坡稳定性的影响并不明显,当桩身距离坡脚0.5L时,边坡土体的重度对边坡稳定性影响更加明显;(3)在考虑边坡稳定性和工程造价的条件下,采取2~2.5倍桩径距离进行布桩可以达到良好的工程效果。     

艰险山区地震区铁路选线初步研究

研究目的:目前有效铁路规范虽然对地震区选线有一些规定,但没有结合具体的地震动参数,操作性不强.汶川大地震在艰险山区产生的次生灾害非常严重,但汶川地震不同动峰值加速度值大小与山区铁路次生灾害的严重程度是不一样的,选线设计、工程处理有很大差别,通过研究两者之间的关系,指导位于艰险山区高烈度地震区铁路(目前非常多)选线,具有非常现实的意义.研究结论:对于地震动峰值加速度为0.1 g、0.15 g的地区,铁路选线可不考虑地震因素;对于地震动峰值加速度为0.2 g、0.3 g的地区,铁路选线要考虑地震因素;对于地震动峰值加速度大于等于0.4 g的地区,铁路选线受地震因素控制,工程设置以易于修复为原则.     

包裹式加筋土挡土墙抗震试验分析

研究目的:针对广大线祥云车站工点的工程特性,对包裹式加筋土挡土墙在地震作用下的加筋机理、受力、变形、设计方法、计算理论及破坏模式进行系统研究,完善加筋土挡墙的抗震设计计算理论和数值模拟方法,推动加筋土挡墙技术在我国工程建设中的应用.研究结论:包裹端的作用能使地震波沿墙体向上传播放大过程中得到减弱,因此包裹式加筋土挡土墙抗震性优于普通加筋土挡土墙;在0.4g和0.616 g时,模型产生明显的震陷且在墙面板与加筋土体交界处及加筋土体与未加筋土体交界处先后产生裂缝;在各峰值加速度作用下,两种试验模型的潜在破裂面位置分布大致相同,近似为0.45H的竖折线,而《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025-2006)中,潜在破裂面采用0.3H分界线,现行规范推荐方法偏于不安全,设计时拉筋长度应适当增加;根据理论计算和试验数据计算的加筋土挡土墙内、外部稳定性分析结果,抗滑系数Kc、抗倾覆系数K0、全墙抗拔稳定系数Ks与各层土工格栅抗拔稳定系数Ksi理论计算均大于试验数据计算,按规范计算偏于不安全,应作适当修改.     

铁路门式墩非线性时程反应分析研究

研究目的:门式墩属于典型的钢筋混凝土桥墩,在罕遇地震作用下,应进行非线性时程反应分析。本文以某铁路门式墩为研究对象,通过人工生成地震波,利用纤维塑性铰单元建立Midas非线性有限元计算模型,计算其在罕遇地震波下的动力响应。研究结论:(1)将纤维塑性铰模型用于门式墩这种墩柱轴力的时变较大的结构进行非线性弹塑性地震响应分析是可行的;(2)算例计算结果表明:按照规范规定配置箍筋的情况下,门式墩潜在塑性铰区域均不同程度进入了塑性工作状态,在7度(0.1g)和8度(0.2g)的水准下,延性比的平均值分别为1.60和3.02,在9度(0.4g)的水准下,需将截面配筋率提高至1%,延性比的平均值为4.51,满足规范要求;(3)非线性时程反应分析时,设计人员除了需要关心延性比的数值是否满足规范要求以外,还应特别注意查看塑性铰区域截面的状态,以确保结构不发生倒塌;(4)鉴于非线性时程反应分析的理论和软件越来越成熟,规范宜明确给出分析所需的各种参数,便于技术人员进行准确的应用;(5)本研究成果可用于铁路桥梁抗震设计。     

边坡桥梁桩基大型振动台模型试验研究

通过大型振动台试验,研究地震荷载作用下某铁路线上一代表性的陡坡地段抗滑桩支护桥梁桩基结构体系的抗震性能。模型与原型按照尺寸相似比1:40进行模型试验相似设计。模型试验通过输入的正弦波和汶川波的测试结果分析边坡模型地震作用规律。结果发现:桥梁桩和抗滑桩桩间土压力呈三角形分布,抗滑桩后土压力呈"R"形分布;边坡对监测点加速度有放大效应;位移随地震荷载增加而增大。抗滑桩的各种响应强度均大于桥梁桩基,说明抗滑桩对桥梁桩基有很好的支护作用。试验研究为边坡抗滑桩-桥梁桩基新结构抗震设计奠定了良好的基础。     

地震作用下路基上列车脱轨响应的振动台试验研究

为探究路基上列车在不同特性及幅值地震波作用下的脱轨特性,开展大型振动台模型试验,详述列车脱轨系数的测量方法,加载地震波选用郑州黄河大桥桥址地震波(ZHQ)及CHY004地震.试验结果表明:模型在加载现行规范中停车阈值工况(0.12g)时,列车不同轮对脱轨系数峰值均小于0.8;随着加载地震波幅值增加,各轮对的脱轨系数峰值...     

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。     

抗滑桩在上砭隧道滑坡治理工程中的受力分析及运用

对滑坡支挡结构的设计中,一般仅对单一结构的某一个体进行计算,不能完全反映实际结构的真实受力情况,通过运用有限元分析计算的方法,分析了实际工程中采用预应力锚索抗滑桩和普通抗滑桩联合作用时,抗滑桩和挡墙中应力分布和水平位移的变化规律.     

行波效应对矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的影响

研究目的:为探讨行波激励条件下铁路矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的变化规律,基于弹塑性分析理论基础,本文以某主跨(144+288+144)m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,采用大刚度法实现多点激励以模拟行波效应,对比分析一致激励和行波激励(考虑不同剪切波速)条件下铁路矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的差异。研究结论:(1)相比一致激励,行波效应会引起桥墩产生更大的弹塑性位移、弯矩响应及其非线性位移延性比(延性指标),并使桥墩发生更大的塑性变形;(2)当剪切波速为200 m/s时,行波效应使9~#、10~#主墩福州与平潭侧薄壁墩身非线性位移延性比分别增大6.32%、17.90%、17.67%和33.92%,降低了其延性抗震能力;(3)进行类似结构延性抗震设计时,应考虑地震行波效应的影响;(4)该研究成果可用于指导桥梁延性抗震设计。