软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散连续耦合数值模拟

基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面.     

软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙

基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面.     

抗滑桩-加筋土挡墙组合支挡结构开发

针对山区陡坡地形上加筋土挡墙抗滑稳定性的不足,提出抗滑桩+刚/柔组合墙面加筋土挡墙组合支挡结构,阐述该组合支挡结构的研发思路、结构形式和技术特征。采用有限差分程序FLAC3D建立该组合支挡结构的数值模型,对比分析抗滑桩和抗滑桩+承台2种结构的加筋土挡墙墙面水平位移、抗滑桩位移和桩身弯矩、土工格栅拉力及路基稳定性,重点探讨抗滑桩桩长、覆盖层模量和上覆荷载的影响。研究结果表明:在抗滑桩顶部设置承台可以有效减小墙面和桩身水平位移,提高路基稳定性;将抗滑桩和承台的连接方式由刚接改成铰接会使桩身弯矩显著减小,而对墙面和桩身位移及路基稳定性影响不大;未设置承台时墙面和桩身水平位移更容易受到抗滑桩桩长、覆盖层模量和上覆荷载变化的不利影响。     

考虑蠕变效应的软土地基加筋土挡墙变形

为探讨加筋土挡墙结构与软土地基共同作用下的长期性能,通过室内蠕变试验研究了土工格栅和软土的蠕变特性,并结合试验所得的蠕变参数建立了考虑蠕变效应的本构模型,在此基础上采用有限元法对一座软土地基上的土工格栅加筋土挡墙实例工程的工作特性进行了分析,研究了考虑加筋材料蠕变的加筋土挡墙长期变形特性.结果表明:文中所建立的数值模型可以较好地模拟软土地基上加筋土挡墙的长期蠕变力学行为;加筋土挡墙侧向位移随时间延长而逐渐增大,侧向位移沿挡土墙墙高分布呈现中部变形大、两端变形小的特征;最大侧向位移的位置随时间而沿墙高上升;受地基变形的影响,各加筋层的最大拉力和最大应变发生位置与目前土工合成材料加筋土挡墙设计理论认为的朗肯破坏面位置不同.文中还通过数值分析得到了不同时间下土工格栅拉力与应变沿墙高的分布规律,为软土地基上加筋土挡墙的设计提供了参考.     

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.     

圬工与加筋土组合式挡墙离心模型试验

以湖北十房(十堰至房县)高速公路某处圬工与加筋土组合式挡墙为研究对象,通过土工离心模型试验技术,研究圬工与加筋土组合式挡墙的变形特性及内部土压力分布,并探讨强筋与弱筋(筋材模量)、长筋与短筋(加筋长度)以及密筋与疏筋(层间距)等参数对组合式挡墙的影响.研究发现:圬工挡墙与加筋土挡墙存在明显的相互影响,上部挡墙荷载使圬工挡墙发生内倾,这一内倾使加筋土挡墙上部水平位移进一步增大,并造成墙体底部土压力分布更不均匀;增大土工格栅模量、增加加筋长度、减小加筋间距,更有利于控制加筋土挡墙的变形;加筋土挡墙内部土压力和墙后水平土压力总体上小于理论值,且受挡墙加筋参数的影响;组合挡土结构的墙顶沉降主要发生在施工期,应加强施工质量控制,保证填土的密实度.     

路堤式加筋土挡墙三维数值模拟

本文采用三维有限元程序Z_Soil对一软土地基上路堤式加筋土挡墙建立考虑流固耦合的三维数值模型,分析其地基沉降、墙面变形、筋材应变分布,以及稳定性,并与实测值和二维有限元Plaxis分析结果进行比较。分析结果表明,采用等效竖向渗透系数模拟塑料排水板处理地基是合理的,计算的地基沉降、墙面变形随时间变化历程与实测结果吻合较好;三维有限元在筋、土及其界面单元模拟上要比二维有限元精细,能较好地模拟墙面“鼓肚”现象;三维有限元计算的筋材应变随地基变形而增大,且挡墙底部筋材应变最大,计算结果符合地基变形情况下筋材应变变化规律;三维有限元模拟的挡墙在平面呈弧形扩展的滑裂面形状和位置与现场试验观测结果一致,其较二维有限元在模拟本问题加筋土挡墙上要更加合理。     

土工袋一体化柔性挡墙结构的性能

土工袋体之间摩擦力不足是造成土工袋挡墙整体性较差的主要原因,现阶段增强土工袋挡墙整体性的研究较少。以传统土工袋挡墙为基础,通过对墙体结构形式进行改良,提出了一种土工袋一体化柔性挡墙结构。结合室内模型试验,研究了以砂土为填料的土工袋一体化柔性挡墙结构在竖向和水平荷载作用下的墙面位移、受拉装置的应力分布规律,并与传统土工袋挡墙和加筋土挡墙进行对比分析,探讨了该挡墙结构水平承载力机制及变形机理,并进行了稳定性分析。该柔性挡墙产生一体化效果并形成连续墙体,有效控制墙面变形,提高墙体抗变形能力,使其稳定性和水平承载力比传统土工袋挡墙高。     

挡墙转动对既有刚性桩复合地基荷载分配影响研究

目的探究挡墙转动对邻近刚性桩复合地基荷载分配机制的影响.方法采用室内模型试验分析对比挡墙静止和转动模式下4桩复合地基的荷载分配机制.结果挡墙转动使墙后土体发生移动,进而使土体先发生沉降,上部荷载由此向桩顶转移.桩顶应力不断增大,桩间土应力不断减小,使得桩土应力比持续增大;桩顶应力和桩端应力在转动角度10~(-3)rad以内变化较大,后期趋于稳定,总体趋势呈现二次抛物线形状;转动导致土体位移量由近而远减小,后桩应力增长率明显大于前桩,且后桩应力增长速率约为前桩应力增长速率的3倍.结论桩顶应力、桩端荷载承担比和桩土应力比随转动量的增加而逐渐增加,且后桩桩顶应力增加快于前桩;桩间土应力随转动量增加而减少,且靠近转动挡墙处桩间土应力下降最快.     

筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^3D数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。     

深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

低承台桥台桩基侧向受力性状试验与数值分析

基于现场测试结果,采用三维有限元技术分析低承台桥台桩基在台后路基填土过程中桩基沉降、桩身弯矩、桩顶水平变形、桩身剪力和桩侧附加水平挤压力随台后填土荷载增加的变化规律.研究结果表明:计算结果与实测结果吻合较好:桩顶水平变形和桩身最大弯矩随填土荷载的增加近似呈线性增加:深度方向20m范围内,桩身剪力图呈“S”型,桩侧附加水平挤压力图呈抛物线型.低承台桥台桩基力学模型等同于桩项和桩端嵌入一定深度、具有一定变位的超静定梁结构.本文所得结论可以为桥台桩基的设计和施工提供参考.     

含周向裂纹管道在非对称弯矩组合载荷作用下塑性极限载荷分析

根据净截面垮塌准则 ,分别求出了含埋藏裂纹、外表面裂纹、内表面裂纹、穿透裂纹管道在非对称弯矩、内压及轴力三种载荷共同作用时的塑性极限载荷计算公式 ,并给出了穿透裂纹在纯弯曲时中性轴圆心角和无量纲弯矩系数随裂纹偏离角的变化情况。所给出的计算公式可用于管道安全评价。     

深基坑桩锚支护的数值模拟

对利用FLAC3D进行深基坑数值模拟时经常遇到的一个关键而又常被忽视的结构单元连接问题进行了详细探讨,阐述了结构单元的连接方法、种类与性质,利用结构单元连接理论对某一采用桩锚联合支护的深基坑开挖工程进行了模拟分析,研究了桩的最大水平位移、弯矩、内力以及锚杆轴力、附近建筑物基础底面沉降随施工过程的变化规律。指出桩的最大水平位移并不是发生在桩顶处,而是在基坑开挖到的位置附近;桩的弯矩在整个桩长范围内正负交替出现;桩的受力主要为压力,而且最大值也是出现在基坑开挖到的位置附近;锚杆轴力在端部最大,然后逐渐减小,在尾部几乎为零;附近建筑物基础在靠近基坑一端有被抬升的趋势,而另一端则有下降的趋势。     

深基坑内支撑调节对邻近隧道受力特性相互影响规律试验研究

现有基坑近接隧道施工的保护措施多为加强支护刚度或采用轴力伺服系统以减小围护结构变形,未能深入考虑支撑伸缩调控下基坑-隧道的受力特性。为了明确基坑开挖施工对邻近既有隧道影响以及可调节内支撑伸缩对“基坑-隧道”受力特性的影响规律,开展了砂土地基中“基坑-隧道”相互影响的室内模型试验研究。获得了隧道的内力、周围土压力、隧道上部地表沉降、地连墙变形、墙背土压力等变化规律。研究结果表明：深基坑开挖施工过程中,隧道呈现上下压缩、左右拉伸的趋势。临近基坑一侧的土压力减小迅速,远离基坑一侧的土压力表现为增大。周边地表沉降呈碟形。内支撑主动伸缩调控下,基坑下部支撑伸缩引起的隧道弯矩变化量大于调控上部支撑,同时伸缩三道支撑时影响最大。支撑缩短时,隧道拱顶、拱底弯矩值正向增大,拱腰弯矩值反向增大。支撑伸长时,拱顶、拱底弯矩值减小,拱腰弯矩值增大。支撑伸缩对隧道拱腰水平土压力影响明显,对拱顶和拱底竖向土压力影响微弱。     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基承载特性分析

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

地下连续墙-桩组合基础的水平承载性能

地下连续墙-桩组合基础是将地下连续墙与桩基础结合的一种新型变刚度基础形式。从设计理念上讲,地下连续墙-桩组合基础具有较好的抵抗侧向变形的能力且兼具经济型,然而目前还缺乏从受力特性角度对该新型基础形式的受力机理进行系统的研究。基于开展的大比尺现场模型试验真实模拟新型组合基础在水平荷载下的受力,将试验和数值模拟结果对比得出基础的荷载与位移的变化规律。通过分析不同等级荷载下组合基础的变形特性,揭示基础的荷载传递规律,并对桩墙组合基础的水平承载力进行了初步近似计算。结果表明：水平荷载作用下组合基础出现整体倾斜破坏;墙身弯矩远大于桩身弯矩,桩墙弯矩随加载等级的递增而逐渐增大,且弯矩最大处位置与弯矩峰值位置不变;随埋深、荷载的增加,墙侧土压力呈现非线性变化,地连墙边侧土压力大于中间土压力,并且最大土压力出现在连续墙中下部。     

钢支撑滞后架设对深基坑围护结构及地表沉降的影响

为探究钢支撑滞后架设对基坑围护结构及地表沉降的影响,以某地铁车站深基坑为研究对象,基于实测数据及数值模拟结果,分析了钢支撑滞后架设对深基坑围护结构弯矩、水平变形及地表沉降的影响规律。结果表明：基坑开挖过程中,支撑滞后架设会导致围护结构水平变形及地表沉降急剧增大,对周边环境带来不利影响;第2、3道支撑均出现滞后架设对围护结构水平变形、弯矩及地表沉降最大值的影响大于第2、3道支撑分别出现滞后架设对围护结构水平变形、弯矩及地表沉降最大值的影响之和;相比第2道支撑滞后架设而言,第3道支撑滞后架设更易诱发围护结构开裂。相关研究成果可为类似工程设计及施工提供参考。     

苏州地铁车站基坑多支点咬合桩插入比分析

以苏州地铁一号线南施街站咬合桩支护结构为例,运用深基坑支护结构分析软件,对插入比与基坑变形、支护结构内力的关系进行了分析.结果表明,咬合桩的最大侧移并非随插入比的增加而无限制地减小,当插入比达到一定值后,继续增加插入比几乎不能减小咬合桩的最大侧移;插入比对最大坑外地表沉降、最大支撑轴力、咬合桩桩身最大弯矩和最大剪力的影...     

软土弯剪作用下大直径刚性桩水平承载性能试验

对软土中2根直径为0.90~1.09m、埋深6.47m的钢管单桩进行弯剪作用下的单向单循环快速维持荷载试验,获得桩身弯矩和桩顶位移随荷载的变化情况,探讨了桩周土地基加固对桩的水平承载能力的影响及刚性短柱法的适用性.试验结果表明:桩身弯矩沿埋深呈现先增大后减小的趋势,弯矩最大值出现在0.06~0.15倍埋深处;荷载水平小于0.23时,桩顶水平位移较未加固前减少20%~30%,地基加固提高了桩的水平承载性能,而荷载水平大于0.6以后,地基加固的影响消失;采用刚性短柱法的设计用钢量较实际需求多37%,存在较大安全余量.