沟渠式被动地面振动隔栅的三维分析

基于弹性波散射的积分方程和Lamb问题基本解, 推导得到了一个适合于瑞利波散射问题的积分方程式, 通过迭代求解, 可解决多个不规则异质体引起的瑞利波散射问题. 沟渠式被动地面振动隔栅也称为填充沟隔振屏障, 把填充沟视为弹性半空间中的异质体, 运用上述解答对填充沟远场被动隔振进行了三维分析, 详细讨论了影响隔振效果的主要参数. 研究表明, 刚性屏障比柔性屏障具有更好的隔振效果; 增加填充沟的深度和宽度都能够提高屏障的隔振效果, 但当屏障深度达到一倍瑞利波波长后, 增加屏障深度对隔振效果的影响很小; 填充沟的有效屏蔽范围随沟长的增加而增大.     

组合屏障在地铁沿线环境振动控制中的应用

隔振空沟、刚性填充屏障和柔性填充屏障在不同方面应用各有一定的局限性.建立适合于某城市地铁振源参数和沿线场地条件的车轨垂向耦合数值模型和隧道-土体有限元模型,设计3种组合屏障,对至隧道中心一定水平距离设置组合屏障后不同位置的地表面进行了隔振效果预测分析.结果表明:采用合适的组合屏障,能在相应的频段内有效的降低环境振动至合理限值区内;混凝土中空屏障的有效隔振频段为5～15Hz,克服了刚性填充屏障有效隔振频段距离影响的同时,对中高频段的振动放大效应也有了明显抑制作用;混凝土泡沫屏障兼具刚性和柔性填充屏障的隔振行为,除25～40Hz频段外,表现出较为稳定的隔振效果,特别是远距离的中高频段;泡沫混凝土中空屏障除25Hz的单点外,全频段在不同距离上拥有更加稳定隔振效果,不仅能将刚性填充屏障的中低频隔振优势发挥至屏障后更远场地,而且能有效提升中高频段的隔振水平.研究成果可针对相似于该城市场地条件,为不同设计施工条件下地铁沿线场地隔振提供参考.     

粉喷桩复合地基桩土应力比的试验研究

粉喷桩群桩复合地基静载荷试验及桩土应力比的试验结果表明 ,粉喷桩复合地基的变形 ,可分为弹性、弹塑性、塑性三阶段 ,利用其 logs- logp曲线可确定复合地基的承载力值。在试验荷载条件下 ,随着荷载水平的增加 ,桩间土的应力增长幅度变小 ,而桩体应力增长幅度变大 ,桩体逐渐承担大部分上部荷载 ,桩土应力比与荷载之间基本上呈线性增长趋势     

列车动荷载影响下深基坑支护结构变形及隔离桩隔振效果研究

随着城市轨道交通迅速发展,深基坑工程在已运营地铁旁施工已较为常见。为研究列车动荷载作用下深基坑支护结构变形规律以及评价隔离桩的隔振效果,以武汉市华中科创产业园超大深基坑工程为背景,采用激振力函数模拟计算列车动荷载,通过FLAC3D有限差分软件模拟分析列车动荷载以及隔离桩对深基坑支护结构变形的影响,并将现场监测数据与数值结果对比分析,验证数值模拟方法的可靠性。研究结果表明：激振力函数模拟列车动荷载输入数值模型得到的基坑支护结构变形规律与现场实测基本一致;列车动荷载对基坑支护结构变形影响较小,列车动荷载作用下地表沉降和围护桩变形各增加了1.3mm、3.6mm;隔离桩对列车动荷载具有较好的隔振作用,使地表沉降和围护桩变形分别减小了28%、6.8%。研究成果具有一定的实际推广价值,能为类似工程提供参考。     

列车动荷载影响下深基坑变形及隔振效果分析

为研究列车动荷载作用下深基坑支护结构变形规律以及评价隔离桩的隔振效果,以武汉市华中科创产业园超大深基坑工程为背景,采用激振力函数模拟计算列车动荷载;然后通过FLAC3D有限差分软件模拟分析列车动荷载以及隔离桩对深基坑支护结构的变形影响.将现场监测数据与数值计算结果对比分析,验证数值模拟方法的可靠性.研究结果表明:激振力函数模拟列车动荷载输入数值模型得到的基坑支护结构变形规律与现场实测基本一致;列车动荷载对基坑支护结构变形影响较小,列车动荷载作用下地表沉降和围护桩变形各增加了1.3、 3.6 mm;隔离桩对列车动荷载具有较好的隔振作用,使地表沉降和围护桩变形分别减小了28%、 6.8%.研究成果具有一定的实际推广价值,能为类似工程提供参考.     

应用混凝土异型桩的地铁隔振交互试验研究

为了研究地铁应用混凝土异型桩的减隔振效果,通过在地铁与建筑物之间设置混凝土异型桩进行减隔振缩尺模型交互试验,以振源深度、混凝土异型桩空心率以及其外截面形式3个因素为变量,分析了在地铁振动激励作用下建筑物各层竖向及水平向振动形态变化情况。结果表明：建筑物在地铁振动作用下,各楼层振幅降低比的大小呈现波浪形振动性态;混凝土异型桩具有明显减隔振效果,其中最优组合振幅降低比Ar为0.40,预期减振幅度可达59.58%;考虑影响减隔振效果的三因素以及因素之间的交互作用,其影响程度为：振源深度与空心率的交互作用影响高度显著;混凝土桩截面形式影响显著;空心率、振源深度及空心率与截面形式交互作用对试验结果有影响但影响不大。     

应用混凝土异型桩的地铁隔振交互试验

为了研究地铁应用混凝土异型桩的减隔振效果,通过在地铁与建筑物之间设置混凝土异型桩进行减隔振缩尺模型交互试验,以振源深度、混凝土异型桩空心率以及其外截面形式3个因素为变量,分析了在地铁振动激励作用下建筑物各层竖向及水平向振动形态变化情况。结果表明:建筑物在地铁振动作用下,各楼层振幅降低比的大小呈现波浪形振动性态;混凝土异型桩具有明显减隔振效果,其中最优组合振幅降低比为0. 40,预期减振幅度可达59. 58%;考虑影响减隔振效果的三因素以及因素之间的交互作用,其影响程度为:振源深度与空心率的交互作用影响高度显著;混凝土桩截面形式影响显著;空心率、振源深度及空心率与截面形式交互作用对试验结果有影响,但影响不大。     

荷载振幅对X形桩-筏复合地基动力响应特性影响的试验研究

基于大比例尺模型试验方法,开展砂土地基中X形桩-筏复合地基的动力特性试验研究;振动波型采用正弦波荷载,通过改变循环荷载的振幅,实测不同循环荷载下X形桩-筏复合地基的速度响应、桩身动应力响应以及动土压力响应随荷载振幅的变化规律,揭示X形桩-筏复合地基的动力响应机理。研究结果表明:随着地基深度的增加,桩-筏复合地基的速度响应逐渐衰减、桩身动应力大致呈波动性减小;随着荷载振幅的增加,速度响应、桩顶动应力响应以及动土压力响应均近似呈线性增加;碎石垫层具有良好的减震作用。     

热-力耦合作用下新型能量桩承载性能试验

摘 要 能量桩在承担上部建筑荷载的同时兼起到地源热泵换热器的作用,热-力耦合作用下对其承载性能产生的影响与常规桩不同。文章基于室内模型试验方法,对热-力耦合作用下饱和砂土地基中新型能量桩（掺入0.6 %的钢纤维和4 %的石墨）桩周温度场分布、桩身热应力、桩端土压力、桩身侧摩阻力、桩顶以及桩周土体竖向位移的变化规律进行研究。试验结果表明：桩端土压力在升温时逐渐增大,降温时逐渐减小;桩身热应力随着深度的增加呈现先增加后减小的趋势,同一深度处温度越高桩体内产生的热应力越大;无论有无工作荷载,桩侧摩阻力均随温度的升高而增大;工作荷载作用时,随着循环次数的增加桩顶的沉降位移不断累积,对结构的安全性、耐久性及正常使用造成不利的影响。     

砂土场地中组合荷载下单桩竖向承载特性研究

考虑砂土场地中单桩承受水平和弯矩荷载的共同影响,完成了五组共十根单桩的室内模型试验,分析了在组合荷载作用下砂土中单桩的竖向承载特性.研究表明:在不考虑竖向荷载作用的情况下,随着水平荷载作用点高度的增加,由于出现了弯矩荷载,单桩的水平极限承载力降低,但降低幅度逐渐减小;水平或弯矩荷载的增大,均会导致单桩沉降的增大和竖向承载力的降低,但只有当水平荷载达到相应位置水平极限承载力的0.5倍以上时,这种变化幅度才较明显;预先施加的水平和弯矩荷载在产生水平位移后,再施加竖向荷载,将会出现P-Δ效应,造成单桩水平位移的增大和水平承载力的降低;水平和弯矩荷载共同作用时对单桩的沉降和桩端阻力的影响程度,与水平和弯矩荷载产生的桩顶水平位移的大小正相关.     

隔离桩对堆载下群桩下拉荷载的屏蔽效应

目前关于隔离桩对堆载下群桩负摩阻力及下拉荷载屏蔽效应的研究甚少,我国规范也未对隔离桩的设计参数给出建议。定义下拉荷载屏蔽效应系数这一概念;建立考虑桩-土作用的三维有限元模型,通过数值计算结果与模型试验数据的对比,验证数值模型的准确性。以群桩效应系数和下拉荷载屏蔽效应系数为评价指标,研究隔离桩对堆载下基桩负摩阻力与下拉荷载的屏蔽效果,分析隔离桩桩长、边长、与最外侧基桩间距3个因素对屏蔽效果的影响规律,对隔离桩的设置给出参考。研究成果可为堆载时群桩负摩阻力的消除及隔离桩的优化设计提供参考。     

考虑桩土共同作用的桩基涡致振动

针对目前跨海大桥兴建过程中频繁出现的涡致桩基破坏问题进行研究,给出一套考虑桩土作用的计算方法.认为动荷载作用下桩基础的承载能力取决于桩与周围土体之间的动力相互作用的结果,研究上部涡振荷载作用下桩基动力反应必须基于桩土共同作用的原理.为了充分考虑桩土相互作用对单桩反应的影响,建立了桩土相互作用的模型,采用Novak动力地基理论,得到并求解桩土共同作用下的振动方程.针对多土层的实际情况,利用传递矩阵法的理论计算不同土层之间的荷载传递,计算得到桩基的柔度矩阵.根据涡致振动荷载的特点,重点考虑其中横向力部分的作用,研究其荷载分布.根据得到涡振输入荷载与考虑桩土共同作用的桩基柔度矩阵,给出了一套可行的理论计算方法.     

填方工程中双排桩的设计方案优化

传统的的双排桩应用于高度较大的填方工程时,前排桩与后排桩无法尽早组合形成整体,导致桩体在悬臂状态下进行一定高度的土方填筑,必然导致双排桩的受力特征与挖方工程存在较大差异。为了提高填方工程中双排桩的整体刚度,建议在双排桩腰部增设连系梁,并基于数值分析表明,双排桩腰部增设连系梁后,填方工程中填土与桩体的水平位移大大减小,降幅超过45%,且腰部连系梁以上的前排桩、后排桩、顶部连系梁的弯矩降幅超过75.0%。并进一步对填方工程双排桩的构型进行优化,使原地面以上前排桩的高度仅为后排桩高度的一半,在前排桩的冠梁与后排桩腰梁之间设置连系梁。分析表明,优化后双排桩方案的填土水平位移与桩体控制内力比传统双排桩方案的相应值更小,说明优化方案具有合理性与可行性,且具有侧移刚度大、造价低等的优点。     

离散单元法分析隔振沟引起的强夯变形和应力变化

为有效分析隔振沟对强夯引起的土体变形和应力的影响, 基于二维离散元法理论和已有的砂土地基强夯离心机试验, 建立了强夯的地基处理模型, 研究了隔振沟深度和位置对地基表面隆起的影响, 从颗粒尺度方面对隔振沟外 3 m 范围内的应力变化进行了探讨. 结果表明: 隔振沟可以有效减小地基表面的隆起变形, 但隔振沟位置和深度对地表的隆起变形影响较小; 隔振沟对应力变化的影响随观测点深度的增加逐渐减小, 当深度达到地面以下 4 m 时, 隔振沟的设置对远离震源一侧监测点处的应力变化影响很小.     

动静荷载综合作用下桩土共同作用的机理研究

轴向荷载作用下桩与土体的相互作用理论日趋成熟,但是,迭加水平荷载作用后,桩土相互作用机理更复杂,研究面临新的课题,工程上断桩、裂桩的现象时有发生。针对这一问题,主要分析了静压桩施工过程中,由于压桩机运行荷载与轴向荷载的共同作用而产生桩体受损的原因,在轴向荷载作用下桩与土体相互作用模型的基础上,考虑了压桩机水平振动荷载的作用,建立了轴向静荷载与水平向动荷载共同作用下桩土相互作用模型,并初步进行了工程实例验证,结果尚令人满意。     

深基坑双排桩支护排距室内模型试验研究

为了研究深基坑双排桩支护结构最佳排距及支护结构内力,分别对2D、3D、4D和5D(D为桩径)4种排距的双排桩支护结构进行室内模型试验,通过千斤顶在基坑顶加压模拟荷载,不同开挖深度下,测量模型桩身内力大小及桩顶位移的变化.分析排距和开挖深度对双排桩支护结构的影响,包括前后桩正负弯矩大小、差值、桩顶位移等,得出双排桩支护结构的最佳排距.研究表明:双排桩支护排距变化,对桩弯矩及桩顶位移影响均较大,且双排桩排距的变化对后排桩的内力影响明显大于前排桩,对正弯矩的影响小于对负弯矩的影响;开挖深度对桩顶位移影响较大,对正弯矩的影响大于负弯矩,深度位移曲线近似为过原点的二次曲线,基坑底以上为正弯矩,坑底下为负弯矩,3D排距时桩顶位移最小,4D排距时正弯矩最大.     

循环荷载下筋箍碎石桩复合地基动力特性数值分析

过7组三维有限差分数值模拟试验,研究了循环荷载作用下筋箍碎石桩复合地基的动力特性,着重分析了4个重要参数对其性能的影响,并将数值计算结果与室内模型试验结果进行了对比分析,验证了数值计算结果的合理性. 结果表明,在循环荷载作用下,筋箍碎石桩复合地基的应力和沉降变化具有明显的动力特性. 相同循环加载条件下,增大碎石密度可有效提高碎石桩的承载力. 筋材使碎石桩的力学性能得到了改善,不同长度的加筋会对碎石桩产生明显不同的效果,在一定范围内增加碎石桩的加筋长度可以有效提高碎石桩的承载力. 筋材对复合地基顶部的累积沉降和应力集中率有显著影响. 筋材能提高碎石桩的整体性,加筋长度越长的碎石桩的振动协调性越好. 桩径对筋箍碎石桩复合地基顶部累积沉降的影响比较明显,碎石桩的最佳L/d值为8/3. 数值计算结果与室内模型试验结果拟合较好,沉降值最大相差7%,桩侧应力值最大相差9%.     

倾斜抗滑桩护坡承载特性试验研究

为充分探究倾斜抗滑桩护坡承载特性，弥补倾斜抗滑桩在相应试验研究方面的不足，采用模型试验方法，对倾斜与竖直抗滑桩支护结构的受力状态、坡顶沉降位移、桩身内力变化规律和桩后土压力进行测量对比分析。试验结果表明倾斜桩体桩后土压力随着桩体埋深的增加先增大后减小，其形态类似于抛物线型分布；桩体在同一位置不同加载荷载下，土压力值随着荷载的增大而增大，与竖直桩体相比其受力更加合理，更能充分发挥抗滑桩护坡作用。桩身弯矩形态近似呈“S“形分布，桩身弯矩随着桩体埋深的增加先增大，后出现弯矩重分布现象反向增大最后减小，在桩体埋深为35cm处，弯矩值出现重分布现象；桩体在同一位置不同加载荷载下，弯矩值随着荷载的增大而增大且桩顶处弯矩值大于桩底弯矩。倾斜比竖直桩体在相同状况下所受弯矩值明显小很多，即能承受更大的土体作用而不发生破环，从而使护坡效果明显增强，为在实际工程中采用与坡面大致垂直的抗滑桩比竖直抗滑桩能达到更好的护坡效果提供了理论指导。