格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

海上柔直换流阀塔海上运输的加固措施

为研究海上柔直换流阀塔在海上运输过程中的强度及加固措施的有效性,依据某工程中的海上柔直换流阀塔建立有限元模型,结合自身振动特性研究换流阀塔在海上运输过程中的动力响应,分析了采取加固措施后的减振效果.结果表明,换流阀塔在连接前后两个单塔的弱轴方向顶部接线端子处出现较大位移,沿该方向采取加固措施后,同方向位移明显减小,各部位应力在满足安全要求的基础上进一步降低,加固措施效果明显.     

交通荷载作用下锚固公路边坡动力响应

锚杆支护边坡在交通振动下的设计主要采用拟静力的方法,无法考虑锚杆和边坡在交通振动下的影响。通过分析交通振动,借助有限差分软件FLAC3D,对锚固公路边坡在交通振动作用下进行动力响应分析。通过对某处半山腰的盘山公路路面施加竖直向下的交通振动,研究锚杆支护公路边坡响应位移、锚杆响应轴力、坡体内响应加速度的变化。研究结果表明:在交通荷载振动下,未支护边坡随着振幅的增加,坡体位移量增加,增加范围在10-2 mm以内,振动影响整个坡面范围,锚杆支护后的边坡位移增加范围在10-3 mm以内,振动影响在距路面竖直距离8m以内;锚杆轴力最大值出现在距路面较近的位置,在距路面0~8m内,响应锚杆轴力较大,超过此范围锚杆轴力在100N以内变化;公路以下坡面各层锚杆轴力最大值出现在埋深6~7m范围内,公路以上坡面出现在埋深2~3m处;随着埋深的增加,坡体内响应加速度迅速衰减,且响应垂直加速度的衰减幅度要略大于水平加速度的衰减幅度。     

初始各向异性砂土不排水剪切特性试验研究

合理运用砂土的毛细特性制备具有水平和竖直沉积方向的松、密砂样,进行一系列三轴固结不排水剪切试验,分析沉积方向对砂土偏应力、应力比和孔压的影响,探讨砂土密实程度与该影响的关系.研究表明:沉积方向水平时松砂的偏应力极值比沉积方向竖直时的小.沉积方向水平时密砂偏应力发展呈应变软化特征,沉积方向竖直时密砂偏应力发展呈应变硬化特征.沉积方向水平时松砂应力比数值比沉积方向竖直时的数值小,沉积方向水平时密砂应力比数值比沉积方向竖直时的数值大.沉积方向水平时孔压发展速度比沉积方向竖直时的更快.沉积方向竖直时松砂试样更容易破坏,沉积方向水平时密砂试样更容易破坏.     

基于三维离散元法的强夯动力响应研究

为了从宏细观结合入手研究粗粒土在强夯作用下的动力响应机理,以干砂强夯室内模型试验为基础,通过引进和二次开发颗粒流程序(PFC3D),首次采用三维离散元法建立土体和重锤数值模型,模拟了强夯的动力冲击过程,研究了夯锤及土体的动力响应,并初步分析了土体颗粒运动规律.结果表明:强夯振动属于单峰值冲击振动,土体动应力峰值沿深度具有一定的滞后性,动应力的衰减在水平方向较竖直方向快,锤底土体颗粒以竖向运动为主,锤底斜下方颗粒主要做斜向下运动,锤侧颗粒以水平或斜向上运动为主,出现松动和飞起现象,数值模拟结果与室内模型试验基本吻合.研究工作为揭示强夯加固粗粒土细观机理及模拟实际工程问题提供了一种新的思路.     

列车振动荷载对古建筑的动力影响

在建的北京地下直径线周边有3处需保护的古建筑文物(Ⅰ-明城墙、Ⅱ-老车站、Ⅲ-正阳门和箭楼),对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要.应用列车-轨道耦合动力学理论,计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载,并作为激励作用于动力有限元模型上,通过数值模拟计算,预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应.结果表明,列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化,地下结构以竖直方向动力响应为主,建筑物超过一定高度后,地上结构以水平方向动力响应为主,且地上结构的动力响应高于地下结构;直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响,未超过但接近控制标准,不需特殊减振,应采取适当减振以对古建筑文物的保护留有余量.     

交通振动对邻近古建筑的动力影响测试分析

对北京地铁2号线和在建直径线邻近古建筑(明城墙遗址和京奉铁路正阳门老车站旧址)现场测试,评估其在既有地铁交通和路面交通作用下的振动响应,并研究古建筑结构振动响应的传播规律.测试结果表明:1)时域内,古建筑结构在地铁运营下的振动响应是路面交通的10倍左右;交通振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖直距离呈规律改变,且古建筑结构以水平方向动力响应为主;2)频域内,地铁交通引起古建筑响应的主要频段是40~90 Hz,路面交通引起古建筑响应的主要频段是10~20 Hz,且路面交通引起的古建筑振动速度在一定范围内出现放大现象.     

竖直向上传播剪切波作用下边坡动力响应规律

对竖直向剪切波作用下边坡的动力响应进行数值模拟.记录边坡模型在整个动力响应过程中每个节点的位移、速度等物理量的最大值,并选用边坡底部的1个参考点的量值作为基准值来计算边坡的地震动力响应系数,在此基础上,绘制边坡的地震动力响应系数等值线图,比用本身存在放大现象的边坡脚点量值作为基准值更真实地反映力边坡的地震动力响应.研究结果表明:在竖直方向地震波作用下,边坡顶部和底部水平地表部分出现放大现象,边坡面近地表区域没有出现放大现象;该条件下边坡地震动力响应系数最大值为1.6,且放大现象主要出现在边坡近地表区域,边坡内部大部分区域地震动力响应系数小于l.     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

隧道爆破施工对地表框架结构的影响分析

以重庆某隧道爆破施工为研究背景,对开挖过程中地表建筑的震动进行监测,并辅以ANSYS/LS-DYNA进行仿真分析,通过流固耦合的方法,建立隧道炸药爆破有限元模型,分析隧道埋深15 m时,8层框架结构在隧道爆破作用下的动力响应特性,以掌握结构的最大应力值以及房屋振动速度传播规律。结果表明,结构受隧道爆破影响最明显的在竖直方向,最大可以达到6.76 cm/s,后在2~3 cm/s左右波动,与实测数据均值2.38 cm/s比较接近;炸药的作用对结构产生的最大应力为2.4 MPa左右,远远低于材料屈服失效强度。