皖北地区多元互层地基附加应力扩散规律与承载特性研究

地基承载力不足常导致公路小型构造物发生病害,威胁公路的安全通行,皖北地区互层地基广泛分布,传统的地基承载力确定方法不适用于皖北地区复杂和不确定的多元互层地基。针对皖北地区典型的互层地基地质特征,主要研究含薄弱夹层的多元互层地基的附加应力扩散规律和承载力特性,并考虑夹层土体厚度、基础宽度等对其的影响规律,讨论多层互层地基承载力的主要影响因素,评价其影响范围,使得工程实践中对多层互层地基承载力检测与评价更迅速、合理。     

路基附加应力研究现状分析

1前言 研究路基变形的最核心问题就是要正确地得到交通荷载在路基中产生的附加应力,由于目前我国现行公路路基设计均是基于静力学理论的理念来计算这种附加应力,与实际情况有很大出入,导致路基计算变形和长期运营后实测变形存在较大差异。本文分别从理论分析、室内外试验和数值计算方面,对国内外学者关于交通荷载对路基作用的研究成果进行综述分析,归纳出各自研究重点及存在的缺陷,为日后进行深入研究奠定基础。     

环向预应力筋分布对预应力圆形水池应力的影响

为配合预应力混凝土圆形水池技术规程的编制,现利用大型有限元分析软件ANSYS研究环向预应力筋的分布对预应力混凝土圆形水池池壁应力分布的影响,探讨预应力筋最大间距与池壁厚度关系.     

交通荷载下层状路基动附加应力的弹性计算模型

 针对路基路面系统成层性的特点,应用弹性层状体系理论对车辆循环动载下路基动附加应力的计算模型进行探讨。首先假设路基路面各层为弹性层状体,将弹性动力学控制方程中的应力和位移变换为模态坐标下的状态矢量,分离并消去动附加应力表达式中的时间变量;然后借助Laplace变换将偏微分动力学方程转化为含积分变量的线性方程组,再用矩阵方法求得层状路基在变换域中的传递矩阵,结合路面车辆动载边界条件,建立层状道路系统动附加应力量化模型;最后采用Matlab编程语言对模型进行数值计算。算例表明,所建议的模型在路面结构层中产生的误差较小,不超过12%,而在路基层中产生的误差较大,将近35%,但总体上,本模型能较好模拟交通荷载下,路基路面层中动附加应力的分布规律,具有实际工程应用的价值。     

条形抛物线荷载下桩网结构路基的附加应力计算

高速铁路严格的工后沉降控制标准对沉降计算的精度提出了高要求，沉降计算精度的提高很大程度上依赖于地基附加应力计算精度的提高，因此附加应力的计算问题尤为重要。针对桩网结构路基现有研究中对桩间土荷载均匀分布和对称三角形分布的假设，提出桩间土荷载呈抛物线形式分布的假定；从推导桩网结构路基桩间土条形抛物线荷载的分布函数着手，提出条形抛物线荷载下弹性地基的附加应力计算公式；通过数值模拟验证理论推导的正确性和可靠性，并结合工程实例分析验证所提的桩网结构路基附加应力计算方法的合理性和优越性。研究成果可为提高桩网结构路基的附加应力计算精度提供参考。     

影响复合地基应力扩散的因素

采用有限元对复合地基的应力扩散性质进行了分析。计算结果表明 ,复合地基是否具有应力扩散的效应受很多因素影响 ,如加固层的几何性质、荷载分布的几何性质等。因此 ,应具体分析工程中遇到的实际问题 ,不能一概而论     

混凝土连续梁(板)中无粘结预应力钢筋应力增长规律研究

把握无粘结预应力钢筋应力增长规律是准确计算无粘结预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及受弯承载力的基础。首先定义了正常使用阶段无粘结预应力钢筋应力增量与有粘结非预应力钢筋增量的比值为无粘结预应力钢筋等效折减系数。然后针对无粘结部分预应力混凝土受弯构件在受荷过程中无粘结预应力钢筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制了可分别用于考察正常使用阶段和承载能力极限状态无粘结预应力钢筋应力增长规律的计算程序。最后基于模型试验结果和仿真分析结果,得到了无粘结预应力钢筋等效折减系数与非预应力钢筋配筋指标βs和预应力钢筋配筋指标βp的关系式,以及无粘结预应力钢筋极限应力增量与非预应力钢筋配筋指标sβ、预应力钢筋配筋指标pβ和跨高比l/h的关系式。     

加宽路基对地基产生的附加应力计算方法研究

对梯形荷载作用下地基土中任意点的附加应力计算公式进行了推导,并对加宽路基对地基荷载进行了简化,通过推导计算,得出了高速公路改扩建工程中在加宽路基荷载作用下地基土中任意点附加应力的计算公式,为地基沉降计算分析奠定了理论基础。     

路基箱应力分布与破坏模式的研究

针对目前施工阶段中,吊车荷载对楼面及地面产生较大压强的不利情况,可采用铺设路基箱扩散应力的方式保证安全施工.本文研究采用标准化路基箱模型进行有限元分析,计算得到路基箱应力扩散方式、应力集中处,以及路基箱的破坏方式,为之后安全施工提供理论依据.     

不同地层DX桩盘周土体附加应力分布研究

通过4组24根DX桩的破坏性模型试验,对承力盘分别位于砂土、粘土层中的DX桩进行静载试验对比,系统研究了DX桩盘周土体竖向附加应力分布规律及上下承力盘位于不同土层条件下DX桩盘周应力传递特性。结果表明：（1）加载过程中,DX桩盘周土层均承担了较大的荷载|（2）在砂土、粘土交互地层中对DX桩进行加载时,在上部砂层下部粘土层中上、下盘承担荷载近似相等|而在上部粘土层,下部砂性土层土层中上盘承担的荷载较小,下盘承担的荷载较大|（3）承力盘间距较小,会造成承力盘之间土体的整体剪切破坏,使DX桩桩身整体下移,大大降低其承载力。基于试验及理论分析,建议承力盘设计时竖向中心间距：当持力层为砂土时,不宜小于2倍盘径|当持力层为粉粘土时不宜小于1倍盘径。     

预应力管桩在某公路软土路基处理中的应用

以某公路工程为例,分析了该路段的软土地基情况,通过对各种软基处理方案的比选,确定了复合地基法中的预应力管桩治理方案,并对管桩的设计方法及施工注意事项进行了总结,以确保公路工程的合理性、耐久性。     

路桥交界处地基附加应力修正计算方法

台后地基变形是引起桥台变位的关键因素,对台后过渡段地基变形的探讨有助于对桥台变位问题的深入研究。基于弹性理论,推导了任意断面形式路基荷载作用下,过渡段地基及其临近影响地基内部任意一点的附加应力计算公式,并以铁路标准路基断面为例对推导公式可应用性进行分析,得出路桥过渡段地基附加应力横向和纵向的分布规律,并分析了过渡段路基填筑对既有临近建筑物产生的影响。在此基础上,采取数值模拟的方法,验证了推导公式的合理性。该计算方法思路清晰,数学逻辑严密,且易于计算机编程计算,从而为过渡段及其临近地基附加应力计算提供了理论依据,为桥台变形的研究提供了理论支撑。     

用扁铲侧胀试验求解侧向基床反力系数

侧向基床反力系数Kh是水平受荷桩、基坑围护和隧道支护设计的一个重要参数。从扁铲侧胀仪的工作机理出发,推导出侧向基床反力系数的计算公式,并考虑了基础宽度、加荷速率、基础形状及刚柔性等因素的影响。利用上海地区的扁铲侧胀试验资料,按本文公式进行计算,结果与规范推荐值相当接近。     

在地应力测量中准确求解最大、最小水平应力问题 的探讨

目前,在地应力测量和应用中,人们常常用近于水平的两个主应力或其在水平面上的投影来代替或估计最大和最小水平应力,这在一般情况下误差不大,但是当应力结构比较特殊时这种代替或近似将带来较大的误差,甚至给工程实践带来危害。以投影近似为例按 3 种三维应力状态分别讨论了方位误差随应力形因子 <> R 与主应力轴倾角的变化和量值误差随 <> R 、主应力轴倾角和最大、最小主应力量值之差的变化。并用原地应力测量资料求得了方位和量值误差。理论分析和实例都证明了用近于水平的两个主应力的投影代替两个水平应力的误差可能很大。建议在研究与水平应力相关的问题或与水平方向相关的物理参量时采用本文的计算方法求出准确值。     

PC箱梁腹板竖向预应力扩散效应测试分析

为了研究箱梁腹板在竖向预应力作用下的应力扩散效应,将箱梁腹板视作狭长矩形薄板,以多对力作用在该薄板模拟腹板在竖向预应力作用下的应力场,导出竖向正应力的解析解,并采用最小二乘法原理得其数值解。引入应力均匀度参数λ和应力水平系数κ,计算得相应截面的λ值和κ值,表明λ值和κ值对竖向预应力筋间距s较为敏感;在保证λ值和κ值大于095的前提下计算得适合工程精度的腹板竖向预应力扩散角α,并进行多项式拟合。通过实桥测试腹板竖向应力扩散效应,同时采用有限元软件模拟计算,结果表明在竖向预应力筋作用下,腹板应力扩散效应明显,在腹板的上部和下部,两根竖向预应力筋之间存在应力空白区,在腹板中部竖向应力都比较均匀。     

上海地区软土层侧向基床反力系数规律性研究

根据38个扁铲侧胀试验孔近4000份数据的实测资料求得上海地区软土层的侧向基床反力系数值Kh,分析和归纳出各土层Kh值的范围及其随深度的变化规律,并将计算值与规范参考值作比较。这些结果可为上海地区水平受荷桩、基坑工程和隧道工程的设计提供依据。     

某机场预应力楼板温度应力分析

以某机场楼板温度应力问题为背景,分析了温度应力对超长混凝土结构的影响及机理,提出了施加预应力和释放约束两种解决温度应力的方法,并在预应力方法的基础上采用了橡胶支座对温度应力结果进行了优化,计算结果表明这两种方法的结合是有效可行的。     

扁铲侧胀试验求解初始水平应力和静止侧压力系数

根据扁铲侧胀试验全过程中土体应力应变特点,以弹性理论中的Mindlin解为基础导出试验结果与土体剪切模量和泊松比之间的关系,进而得到原位土体初始水平应力σh0的理论计算式及静止侧压力系数K0的表达式。用上海地区地铁工程的实际资料进行对比分析,结果令人满意。     

新老路基相互作用分析与数值模拟

基于有限元法,对路基拼宽后新老路基的相互作用进行了分析,结果表明:新路基的垂直、水平位移均大于旧路基的垂直、水平位移,导致在结合处出现纵向裂缝;新路基土体的弹性模量越大,垂直位移越小;新路基土体的重度越大,垂直位移越大;路基拼宽时,应选用变形模量大、重度小的土体作为路基拼宽的填料。