路桥过渡段路堤加筋现场试验和数值模拟分析

采用土工格栅加筋处理路堤填土可有效解决路堤填土压缩变形过大的问题,从而减小路桥过渡段桥台与路堤的差异沉降以及缓解桥头跳车的现象.通过现场试验对加筋路堤中格栅上、下表面土压力与格栅变形进行了监测分析.采用有限元方法对比分析路堤在加筋与未加筋2种工况下路桥过渡段路堤变形的差异.结果表明：路堤加筋技术在桥台附近减载作用明显,...     

路堤下桩网复合地基桩土应力比计算

针对"路堤-加筋垫层-复合桩基"共同作用模型所存在的不足,从土拱、筋材变形以及桩土荷载传递三个方面对其进行改进.首先,考虑地基分层、埋深与上覆荷载对桩土荷载传递的影响,推导桩、土竖向变形函数.然后,引入沉降主控的筋材拉膜效应经验模型,考虑路堤与地基侧向变形对筋材拉力的影响.最后,在土柱模型的基础上,考虑相对位移量对界面摩阻力发挥的影响,推导路堤底部荷载分配与差异沉降的关系.在上述工作的基础上,以桩土沉降与荷载分配为等量关系,建立了改进后的路堤、筋材、桩体、桩间土共同作用模型,并得到了路堤下桩网复合地基的桩土应力比计算方法.通过工程实例对本文方法进行验证,证明了本文方法的合理性.     

柔性网面土工格栅加筋土挡墙工程特性

为研究柔性网面土工格栅加筋土挡墙的工程特性,分析其工作机理,进行室内试验.试验测试墙背侧向土压力、垂直土压力、筋带变形以及面墙变形情况,研究挡墙侧向土压力和垂直土压力分布、筋带应变分布、挡墙潜在破裂面以及面墙变形规律等.研究结果表明:侧向土压力沿墙高呈非线性分布,每层的侧向土压力随施加荷载增大而呈线性增大,但其增大速率远小于理论值增大速率;增大加卸载循环次数也会使得残余侧向土压力增大;垂直土压力沿筋材长度方向呈均匀分布,挡墙第1层的垂直土压力略小于理论值;施加荷载会使得拉筋应变分布发生变化,筋带在试验荷载作用下可以满足强度要求;由广义库仑法得到的潜在破裂面与筋材最大应变位置较吻合;面墙最大侧向变形发生在第3层和第4层,面墙中间位置有鼓出现象.     

加筋土钢塑筋带拉拔特性的室内模型试验研究

通过研制的加筋土筋带拉拔的室内模型试验仪,模拟填土的实际密度、湿度与上覆应力条件,依次进行了0.5 m1、.0 m1、.5 m和2.0 m不同长度筋带的拉拔试验,测试了拉拔力与拉拔变形之间的关系及筋带轴线上不同位置的应变变化过程,揭示了筋带(钢塑带)的抗拉拔力学特性以及筋带的受荷变形特性。实验结果表明,筋带(钢塑带)的拉拔力与筋带长度不呈线性增长的关系;筋带的抗拉拔力与筋带和填土之间的摩阻特性以及筋带的握裹力有密切联系。     

预应力加筋技术调整路堤差异沉降模型试验研究

基于前期预应力对加筋结构抗变形能力的显著提升作用,将预应力加筋技术应用到控制路堤差异沉降中。通过未加筋、加筋及预应力加筋不同形式的路堤模型试验,对比研究筋材及预应力对路堤差异沉降的影响规律。通过推导预应力-筋材-填土三相复合竖向模量,计算不同工况下路堤的差异沉降。研究结果表明:采用包裹加筋并施加预应力能较大程度提高普通路堤竖向复合模量,增加路堤刚度和整体性,路堤的承载力提高1～3倍,路堤差异沉降减少76%～88%。     

土工格栅加筋地基承载特性数值分析

为研究加筋地基承载性能,基于已有室内试验结果采用有限差分法建立加筋地基数值模型,分析竖向荷载下土工格栅加筋地基的力学特性及加筋层数对土体的荷载-沉降变形特性、应力分布及土工格栅位移的影响,探讨筋土结构的内部土体和土工格栅应力位移场的演变规律,引入承载力提高系数综合分析加筋层数对加筋地基的沉降及承载力的影响。研究表明:在竖向荷载作用下,地基土体呈拱状不均匀沉降,基础两侧土体隆起变形,加筋后能够改善地基的不均匀沉降及减小侧向变形,约束基础两侧土体的隆起;土工格栅具有良好的应力扩散作用,加筋地基的承载力随着加筋层数的增加而增加,但增长幅度逐渐变缓,加筋层数为4层时承载力最高,为最佳加筋层数;土工格栅的有效埋深约为1.5B(B为基础宽度),当筋材埋深超出筋材有效深度影响范围,筋材的加筋作用不再增强。     

齿筋形式对加筋效果影响的对比试验

进行3组双向网格状带齿加筋砂垫层加固道路软基的室内模型试验,对比研究不同的齿筋形式对双向网格状带齿加筋效果的影响.试验结果表明,双向网格状带齿加筋的抗拉强度能够得到较好利用,并能够较明显地提高路堤软基的承载力,减小路堤边坡的侧向位移和路堤软基的沉降及不均匀沉降,且加筋效果随着齿筋整体性的提高而增强.     

加筋土柔性桥台复合结构抗震性能试验

通过一组土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)全桥模型的振动台试验,研究该结构的抗震性能.研究结果表明:GRS-IBS结构具有良好的抗震性能,在峰值加速度约为0.8g的Kobe地震波作用下,结构保持整体稳定,仅发生面层外倾、桥头差异沉降等微小的变形;在保持筋材极限强度与加筋间距比值相同的前提下,减小加筋间距有助于提高GRS桥台复合结构的抗震性能.     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

包裹式加筋土挡墙的离心模型试验

为评价建造在软土地基上的包裹式加筋土挡墙稳定性,进行了自重加载条件下的离心模型试验,研究了地基土排水固结对挡墙变形的影响.试验结果表明:筋材为挡墙提供了有效的侧向约束,并能调整土体中的应力分布;挡墙施工完毕后,软土地基的固结会导致挡墙产生以沉降为主的长期变形,工后沉降约占总沉降的25%,设计加筋土挡墙时因考虑软土地基固结的影响.     

刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验

进行了相同软土地基条件下刚/柔性组合墙面和单一柔性墙面加筋土挡墙的离心模型试验,比较分析了挡墙在墙顶均布荷载作用下的工作性状.试验结果表明,在自重及上覆荷载作用下,刚/柔性组合墙面挡墙其刚性墙面仍基本保持垂直,地基最大沉降发生在连接件锚固端位置;而单一柔性墙面挡墙墙面外倾明显,其地基最大沉降位于墙趾位置;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙在工作阶段其墙顶沉降和墙面位移仅为单一柔性墙面挡墙的50%,且前者墙顶不均匀沉降量明显小于后者;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙由于预埋件承担了刚性墙面墙背水平土压力,使得筋材拉力及相应的应变减小;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的刚性墙面在墙体中部弯矩最大,为外侧受拉;而墙顶和墙底附近的弯矩较小,为内侧受拉;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙能适应软土地基的大变形,并能更好地承担上覆工作荷载.     

基于透明土技术的加筋地基模型试验

采用透明土技术,开展了5组不同筋材长度和加筋深度(层数)的加筋地基平面应变模型试验,以及1组无筋地基对比试验,以研究在条形基础荷载下加筋地基内部位移场演化及滑移破坏过程,并探讨其荷载—沉降特性.结果表明,加筋地基中的土体在基础沉降过程中,首先在加筋区的两侧底部非加筋区位置累积水平位移,并自下而上向加筋层扩展,致使筋材自下而上依次断裂,最终形成宏观剪切破坏面;加筋地基在基础沉降过程中形成两个应力扩散区,分别沿筋材弯折段和基础边缘向下扩展,前者扩散角是后者的2.5倍左右;加筋地基和无筋地基均表现为普朗特尔滑动破坏模式,加筋地基滑动面深度和宽度基本随加筋深度和加筋长度的增大而增大;当筋材强度不足时,加长筋材长度对加筋地基承载力的提高不起作用,而增大加筋层数对承载力影响显著.     

高填石路堤沉降变权重组合预测方法研究

高填石路堤的沉降变形过程一般为从填石体施工期的瞬时变形到进一步的蠕变变形,利用沉降资料进行路堤沉降预测的常用模型可较好地反映其沉降变化规律及发展趋势,但尚存在一定的局限性为了尽可能多地利用全部有用信息,利用"组合预测"思想,提出一种对多种常用预测模型进行变权重组合预测的方法,从而可根据有限的沉降实测数据达到预测路基沉降发展的目的,且工程实例分析表明,双曲线、指数曲线及时间平方根曲线的变权重组合能较好地预测高填石路堤的发展规律,具有明显的优越性.图5,表3,参8.     

路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响

以经典车辆-轨道耦合动力学为基础,推导了考虑重力的板式轨道相关结构振动方程,结合多刚体的车辆系统动力学模型,建立了考虑重力的车辆-板式轨道垂向耦合分析模型,提出了通过路基反力变化模拟路基不均匀沉降的具体方法,并对模型和方法进行了必要的验证.利用该模型研究了行车速度及路基不均匀沉降(包括路基不均匀沉降幅值、路基不均匀沉降波长等)对系统动力响应的影响.研究表明:随着行车速度和路基不均匀沉降幅值的增加,系统响应均相应增加,路基不均匀沉降对车辆运行影响的控制性指标应以舒适性指标为主、安全性指标为辅;随着路基不均匀沉降波长的增加,系统动力响应存在一个先增加后减小的过程,路基不均匀沉降的敏感波长与混凝土底座的长度有关.     

加筋对桩承式路堤荷载传递影响的三维有限元模拟

建立了土拱效应分析的三维弹塑性有限元模型,采用数值模拟方法研究了桩承式加筋路堤的荷载传递机理。计算结果表明,路堤底部加筋增强了路堤荷载向桩帽上转移的能力。影响路堤荷载向桩帽上转移主要是土拱效应,其次是加筋的拉膜效应。土拱效应与路堤加筋与否关系不大。加筋拉膜效应在土拱效应发挥后开始发挥,桩帽边缘处底部加筋的拉应力最大。加筋拉膜效应随着加筋刚度和桩间距的增加而增大,随着加筋位置的升高而减小。与底部加筋的桩承式路堤相比,对于给定的桩帽-土差异沉降,双层加筋桩承式路堤中加筋的拉膜效应增大,第一层加筋的拉应力减小。第二层加筋铺设位置越高,其拉应力越小,最大拉应力点向桩帽中心方向移动。     

基于差异沉降的复合地基沉降计算方法研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题,目前复合地基沉降计算均为计算复合地基的总体沉降,而研究差异沉降的关键问题是如何得到差异沉降值.提出了用桩体沉降法计算复合地基沉降的一种方法.该方法可以计算群桩中每根桩的沉降值,进而计算群桩的差异沉降.同时根据单桩沉降计算出群桩的总体沉降,通过模型试验和数值模拟提出了桩体沉降法的两个重要参数,并给出了这两个参数(桩顶应力比和桩端应力比)的经验公式.通过与模型试验和工程实测对比分析表明,采用桩体沉降法计算的沉降量与实测数据相吻合,可以认为是工程设计的一种可靠方法.图6,表4,参8.     

盾构隧道拱顶渗流侵蚀对地表沉降及结构变形的影响

通过建立三维隧道数值模型研究渗流侵蚀对地表沉降及结构变形的影响。基于渗流侵蚀试验,应用强度及刚度折减法定性模拟渗流侵蚀过程;建立盾构隧道施工模型,通过对比数值模型与现场实测数据验证数值模型的可靠性;研究渗流侵蚀对地表沉降及结构变形的影响。结果表明:拱顶部位渗流侵蚀引发的地表沉降量呈指数增长趋势;侵蚀过程的卸载作用使管片明显上抬,管片错台量逐渐增大;渗流侵蚀扩散范围越大,地表沉降及管片结构变形越大。     

地表荷载对地铁车站箱体影响实测及有限元分析

对天津地铁1号线西站车站及隧道在地表荷载作用下产生的沉降进行了现场监测和有限元分析,由于变形缝的存在使结构沉降表现为非连续性;地表荷载下基底土体产生塑性应变导致卸荷后结构仍存在不可恢复的残余变形;侧向地表荷载会导致结构产生较大的倾斜差异沉降并使结构扭转。在此基础上研究了地表荷载位置、结构埋深因素对于存在变形缝的地铁结构箱体变形的影响。结果表明：变形缝的存在会削弱结构刚度、加剧结构沉降以及结构间的差异沉降,并且不同荷载位置下结构的沉降特点也各不相同。此外,对于浅埋结构,荷载位置距结构越远,结构的变形越小,且结构埋置越深地表荷载对结构的影响也越小。     

交通荷载下H-V加筋路堤加筋效果的数值分析

针对交通荷载作用下的水平-竖向（Horizontal Vertical,H-V）加筋路堤,利用有限元软件ABAQUS建立二维模型并对路堤进行显示动力分析.通过动三轴试验,将其结果拟合成应变软化曲线并编入ABAQUS用户子程序,同时,对不加筋、水平加筋和H V加筋3种工况下的路堤变形和应变进行比较.结果表明：在交通荷载作用下,H-V加筋路堤能够显著减小路堤的竖向位移和水平位移;H-V加筋能够控制路堤的不均匀沉降,减小应变,而且较普通的水平加筋效果显著,尤其在水平位移的约束方面.     

基于差异沉降的变刚度复合地基方案研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题.通过国内最新研制的大型试验台--中国矿业大学城市地下工程相似模拟试验系统,完成了2组模型试验.试验表明:在竖向荷载作用下等桩长群桩复合地基存在着较大的差异沉降.在模型试验和数值模拟的基础上研究了群桩复合地基差异沉降的形成原因,主要包括不同桩位、荷载和下卧层.对采用改变桩长、桩径、桩体模量等方法实现变刚度复合地基的方案进行分析和讨论,结果表明通过改变桩长的方法是实现变刚度的最佳选择.图7,表9,参10.