正断层错动作用下矿山法隧道受力变形机理的模型试验研究

为研究正断层错动作用下矿山法隧道的受力变形机理,以胶州湾第二海底隧道穿越沧口断裂为工程背景,采用自研的大比尺穿越断层隧道结构破坏加载试验装置,针对设置柔性连接变形缝和变形缝间距对隧道结构抗错断效果的影响,开展几何相似比为1∶40的矿山法隧道穿越倾角70°的正断层错动模型试验,对错动试验过程中的隧道变形、应变分布、围岩接触压力和破坏特性等关键指标进行监测,分析获得了正断层错动作用下隧道变形和力学响应规律。研究结果表明：(1)隧道在正断层错动作用下,呈现纵向拉弯+竖向挤压的受荷模式,在下盘邻近断层面处拱顶部位和上盘邻近断层面处仰拱部位出现脱空区;(2)隧道开裂主要以纵向贯通裂缝为主,近断层面处衬砌还出现了部分斜向裂缝和环向裂缝;(3)节段间的连接形式和节段长度不会根本上改变隧道在断层错动作用下的受荷模式和变形模式,但节段间刚度越小,节段长度越小,结构对于地层强制位错的适应性就更好;(4)相比于刚性连接,节段间的柔性连接吸收了大部分地层强制位错,有效降低衬砌节段的荷载和变形,使结构趋于安全。     

竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布

以厦深(厦门—深圳)客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS进行数值仿真模拟,分析低承台超长桩在非均质土条件下承受竖向荷载时竖直桩基的荷载-沉降(Q-S)曲线、基桩荷载分担、桩体侧向受荷、承台偏移、基桩竖向变形等工作性状。结果表明:超长群桩的Q-S曲线呈缓变特征,未出现显著的转折点和陡降;在承台顶逐级施加荷载作用下在同一深度范围内桩身轴力中桩、边桩、角桩依次增大;角桩和边桩的竖向变形相似,中桩差别较大;桩身的压缩变形随桩体深度依次递减;中桩侧摩阻力与周围基桩相比较小,变化更加缓慢。     

路堤荷载下复合地基变形及荷载传递规律研究

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩 土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推出了路堤荷载作用下复合地基加固区内桩及桩周土压缩量计算的解析算式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析算式。为验证本文方法的可行性,通过算例将本文方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型实验结果进行了比较。算例及模型实验结果均表明,本文方法对分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形具有足够的精度,且该法计算工作量小,便于工程应用。     

温度荷载作用下纵连板式无砟轨道台后锚固结构受力变形特性

采用ANSYS软件建立桥梁-轨道结构-锚固结构-路基的三维有限元模型,进行温度荷载作用下纵连板式无砟轨道台后锚固结构变形研究.结果表明:锚固结构自身温度从0℃升至20℃时,其纵向位移超过设计限值要求(3.0 mm),达到3.7 mm,并引发锚固结构与填料界面的脱空;锚固结构、桥梁、轨道结构及路基温度同时升高时,锚固结构...     

降雨作用下老滑坡复活变形机理研究

以重庆市铜梁县西泉街滑坡为例,在资料的收集整理和分析、现场工程地质调查以及结合室内外的物理力学试验的基础上,首先对滑坡的水文地质条件进行调查,进而采用极限平衡理论对滑坡稳定性进行计算和评价,最后应用弹塑性有限元算法对滑坡不同饱水状态下的稳定状态进行模拟计算,验证了稳定性计算的结果。分析了降雨作用下老滑坡的复活变形过程,揭示了降雨型老滑坡的复活变形机理,为该类滑坡的稳定性评价提供了有益的指导。     

路堤荷载作用下斜坡软弱地基变形耦合特性研究

基于弹塑性平面应变有限单元法,本文模拟路堤水平分层分步填筑动态施工力学行为,建立斜坡软弱地基在路堤荷载作用下的数值分析模型,获得普通水平地基、水平软弱地基、普通斜坡地基及斜坡软弱地基4种工况下地基的侧向变形与竖向沉降随路堤填筑施工的动态变化规律。引入地基变形系数,分析地基侧向变形与竖向沉降的耦合、制约关系,奠定基于侧向变形控制的斜坡软弱地基路堤设计原则的理论基础,结合土工离心模型试验所获得的地基变形系数及位移场,讨论打入桩与抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的机理。     

预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的变形

本文通过３２片不同预应力度混凝土梁疲劳荷载作用下变形的实验研究，给出了预应务混凝土梁疲劳荷载作用下挠度计算的参考定量表达式。     

环境荷载作用下盾构隧道断面变形特征分析

研究目的:城市地铁盾构隧道在环境荷载作用下容易诱发衬砌结构变形.为分析城市盾构隧道结构变形成因及变形基本形态特征,基于向量基本概念,提出定量分析隧道结构断面变形特征的描述方法,并结合有限元数值分析方法,模拟盾构隧道在不同环境荷载作用下的结构变形形态,以验证隧道变形描述方法的正确性. 研究结论:(1)盾构隧道处于无软弱滑...     

深基坑双排桩结构受力变形机理及其计算模型研究

近年来,为了适应国内城市地下工程建设蓬勃发展带来的地下工程密集化、复杂化等方面的需要,深基坑开挖时双排桩围护结构因具有侧向刚度大、控制变形能力强、施工快速等特点在各种大型深基坑工程中得到了较为广泛的推广和应用。但实际设计过程中,由于该结构的变形机理与计算模型尚未有统一的理论,其设计方法比较杂乱,存在一定程度的保守设计。依托南京梅子洲青奥城地下空间工程及其现场监测数据,采用有限元计算模型对近年来在地下工程中逐渐得到推广使用的双排桩围护结构的变形机理、土压力分布规律等进行探讨和研究;在此基础上,结合与目前广为应用的理正双排桩模型和新规范双排桩模型的对比分析,研究并提出更吻合实际的、精确反映结构变形和力学特性的双排桩围护结构的修正设计计算模型,该模型架构清晰,准确性高,贴近实际工程设计,可以大力推广应用于双排桩结构的计算分析。     

张拉荷载作用下全长粘结式锚杆工作机理研究

从杆体、灌浆体、岩体三者粘结机理和力学行为方面对全长粘结锚杆在张拉荷载作用下的工作机理加以探讨。分析了杆体与灌浆体间粘结力沿长度变化的规律及其原因;论述了灌浆体与孔壁岩体间粘结力与二者弹性模量之比的关系;并提出以杆体、灌浆体、岩体三者的协调性来分析和评价锚杆的工作状况。最后,对锚杆设计和施工提出几点建议。     

横向荷载作用下单轨轨道梁与车辆相互作用分析

分析了在风荷载和离心荷载作用下跨座式单轨交通系统车辆和轨道梁的受力状态，建立了车辆的平衡方程和轨道梁与车辆之间的变形协调方程，用该方程可以研究单轨车辆在上述荷载作用下承压轮和稳定轮的变形和内力。结合一实例给出了在4种不同荷载组合作用下轨道梁与车辆相互之间的内力和变形。     

交通荷载下斜坡软基路堤变形破坏机理分析

以福州绕城高速公路东南段的斜坡软基填方路堤为研究对象,运用PLAXIS 3D软件模拟填方路堤在设计行车荷载、汽车超载、交通行车方式等条件下路基整体变形及加固桩体的内力特征。结果表明:斜坡软基填方路堤受倾斜基底的控制和不均匀软土层厚的影响,会产生较明显的侧向变形;不同的交通行车方式下路基变形破坏特征有明显差异,且软基加固桩体的应力响应规律不同,使得软基加固桩体出现拉、剪、弯等多种受力工况,体现出明显的水平受荷桩的受力特征,极大地削弱了软基加固的整体稳定性,公路汽车超载显著加剧了路基整体侧滑和加固桩体破坏的可能性。     

列车荷载作用下岩溶段连拱隧道基底累积变形研究

研究目的:岩溶的存在会使连拱隧道周围岩土体结构发生变化,以致岩土体强度降低,在列车荷载反复作用下可能导致基底累积变形超限,影响运营安全。针对无碴轨道线路要求,开展隧道溶洞区段处理后基底变形沉降规律研究,避免在长期运营过程中产生较大沉降,影响线路平顺性和无碴轨道板结构,具有重要的现实意义。研究结论:列车单次交汇条件下,隧道支护结构各部位沉降值均小于2 mm,监测点的拉、压应力峰值均小于结构的抗拉、抗压强度设计值,支护结构的位移和变形满足使用要求;列车长期荷载作用下,典型断面基底累积塑性变形小于20 mm,满足相关要求,不会对列车的长期运营造成破坏性影响。     

竖向荷载作用下大直径桩荷载传递机理的数值分析

采用弹塑性有限元法对大直径桩的轴向荷载传递机理及其影响因素进行分析,重点而系统地分析桩长、桩径、桩土刚度比,以及桩土界面特性对大直径桩荷载传递的影响。     

路堤荷载作用下斜坡地基侧向变形计算分析

为探究斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向变形,在Boussinesq和Cerruti集中力下半无限体侧向变形弹性解的基础上,运用积分思想,推导出斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向位移。将路堤荷载分解为平行于斜坡和垂直于斜坡2个方向,分别推导出地基在平行和垂直于斜坡的各种荷载下的侧向变形理论解析解,最后依据叠加原理,将平行于斜坡表面和垂直于斜坡表面的荷载引起的侧向变形进行叠加,得出斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向变形解析解。研究结果表明:对于斜坡上侧地基的土体,水平荷载引起的侧向变形可在一定程度上减小侧向变形的峰值,但对于斜坡下侧地基土体,水平荷载引起的侧向变形则会增大侧向变形的峰值。     

列车振动荷载下锚索预应力现场监测及数值分析

振动会引起基坑加固系统中锚索预应力的损失,影响基坑稳定性,而有关列车振动荷载对锚索预应力的实际影响还未见报道。因此,分析列车振动对深大基坑围护结构中锚索预应力的影响,具有重大理论意义和实际指导意义。以石家庄六线隧道明挖段紧邻京广铁路深大基坑预应力锚索加固体系为工程背景,采用现场监测的方法,分析实际工程环境下,列车振动荷载引起的锚索预应力损失;采用Flac-3D软件进行数值分析,进一步印证列车振动荷载对锚索预应力的影响。综合考虑既有线路运行性质和基坑使用周期,提出限速(不超过80 km/h为宜)通过明挖基坑区段,尽早施作隧道主体结构,减小基坑暴露时间的合理化建议。以减小锚索预应力损失,提高基坑加固效果,保证基坑安全与稳定。     

动荷载下软土路基变形规律研究

研究目的:为研究列车循环荷载下的路基变形特性,找出路基中土的动力特性.本文首先介绍了胶新线试验段的基本情况,从理论上分析计算了路基沉降与时间的关系,给出了路基计算模型与路基土本构方程.进而通过研究列车动荷载下的路基弹性变形与塑性变形特性,得到路基动应力衰减曲线.研究结论:(1)实际中应变波是在有限深度内传播的,一般在路基面以下5 m弹性变形很小.弹性动应变所占比例很小,不足0.06%,而且随着深度逐渐减小,所以弹性动应变对松软土路基工后沉降的贡献很小;(2)在动载试验150万次后,测得路基的塑性变形值为:级配碎石基床表层塑性变形为27.35 mm,松软土地基塑性变形为2.67 mm.动荷载对工后沉降的贡献主要体现在路基基床部分,工后沉降在列车运行1年后趋于稳定.     

温度力作用下单元板式无砟轨道钢轨横向变形研究

为了研究无砟轨道钢轨横向稳定性,以曲线上单元板式无砟轨道无缝线路为对象,建立包括钢轨、扣件、轨道板和限位部件的无砟轨道钢轨横向变形计算模型,结合不同轨道板长度分析钢轨在温度力作用下的横向变形特性,讨论不同、限位部件弹性和初始弯曲半波长对钢轨横向变形幅值和扣件横向抗力的影响。计算表明,巨大温度力可导致钢轨沿线路纵向产生以轨道板为波长的周期横向不平顺,在小半径曲线地段,应采用刚度较大且塑性变形小的弹性限位垫层材料,重视半波长过小的初始弯曲的治理,并加强对钢轨横向位移和板端扣件使用状态的监测。     

CFRP预应力筋混凝土梁在重复荷载作用下的受力性能

碳纤维增强聚合物(CFRP)筋的线弹性力学性能使采用CFRP配筋的混凝土结构延性较差,因而CFRP配筋混凝土结构的延性已成为其应用中最受关注的问题之一。通过对纤维增强聚合物(FRP)配筋混凝土结构延性指标的回顾,本文基于能量耗散的观点引入了反映FRP配筋混凝土梁延性特性的延性指标,并提出了梁荷载-挠度曲线下降段的修正公式,通过试验验证了其可靠性。在此基础上对T梁的延性进行了参数分析。分析结果表明:翼缘宽度对提高梁的延性和极限变形的有效性要大于预应力筋无粘结长度对提高梁的延性和极限变形的有效性。     

偏压荷载对钢波纹管涵洞受力变形特性的影响

采用有限元软件构建三维实体模型,对偏压及对称荷载作用下钢波纹管涵洞的受力变形及管周土压力进行对比分析。结果表明:偏压荷载作用时,管顶两侧承受较大的环向应力,最大轴向压应力分布于左侧中部;von Mises应力的2个极大值分别出现在波谷环向位置右上部17°处和左下部45°处。通过变形分析,明确了偏压荷载作用时波纹管水平变形和竖直变形的最值及形态。管周土压力在偏压荷载作用下沿环向位置呈波动变化,左半部数值总体大于右半部,最大值位于管涵左下部62°处。