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粗糙度对单桩竖向承载变形特性影响的试验研究
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作者 冷伍明 丁荣锋 +4 位作者 杨奇 陈琛 邓煜晨 徐方 阮波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1597-1607,共11页
为探究桩侧粗糙度对单桩承载变形特性的影响规律,自主研发了多功能桩基静动力模型试验系统,构建了光滑、随机型及带肋规则型桩侧界面的模型单桩,通过3D形态扫描计算获得了桩侧表面粗糙度Rn,基于此开展了饱和砂土中单桩静载模型试验。试... 为探究桩侧粗糙度对单桩承载变形特性的影响规律,自主研发了多功能桩基静动力模型试验系统,构建了光滑、随机型及带肋规则型桩侧界面的模型单桩,通过3D形态扫描计算获得了桩侧表面粗糙度Rn,基于此开展了饱和砂土中单桩静载模型试验。试验结果表明:(1)粗糙度越大,单桩极限承载力和桩的割线刚度越大,桩顶沉降及其卸载回弹量越小,带肋桩能够有效提高桩基承载力并控制桩顶变形。(2)粗糙度越大,桩侧阻力越大,桩端附近侧阻力的强化效应越明显,桩侧阻力的分布模式随桩顶荷载增大由“单驼峰”到“锥顶柱”再至“斜坡”依次演变。(3)β值(β法中参数)随桩侧粗糙度的增大而增加,随深度增加而衰减。带肋桩的极限侧阻力及β值远大于砂纸和光滑桩,揭示了埋深和粗糙度对β值影响规律的机制。(4)桩侧粗糙度会影响砂土地基中桩端荷载传递函数类型,光滑桩、砂纸桩桩端荷载传递函数呈双曲线型,带肋桩呈直线型。上述研究结果对深刻认识桩侧粗糙度对单桩承载变形特性影响规律和机制具有重要参考价值。 展开更多
关键词 桩侧粗糙度 模型试验 饱和砂土 桩侧阻力 桩端阻力
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风荷载和列车共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性研究
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作者 冷伍明 周思危 +7 位作者 阮波 聂如松 袁立刚 门小雄 董俊利 李家通 沈一凡 赵洋 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3179-3188,共10页
我国是世界上沙漠分布最多的国家之一,沙漠中蕴藏着丰富的矿产资源。西部大开发和“一带一路”倡议将进一步推进沙漠地区铁路建设。利用丰富的沙漠风积沙作为铁路路基填料具有重要的经济意义和推广应用前景,风积沙包芯路基是一种充分利... 我国是世界上沙漠分布最多的国家之一,沙漠中蕴藏着丰富的矿产资源。西部大开发和“一带一路”倡议将进一步推进沙漠地区铁路建设。利用丰富的沙漠风积沙作为铁路路基填料具有重要的经济意义和推广应用前景,风积沙包芯路基是一种充分利用风积沙作为铁路路堤填料的新型结构。为研究列车荷载和风荷载共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性计算方法,基于折线滑动法原理,对路堤结构进行分层分区,采用极限平衡方法,推导出列车荷载和沙漠风荷载共同作用下铁路风积沙包芯路基的稳定性系数计算公式并编制计算程序。结合和若铁路风积沙包芯路基的工程实例,验证了该计算方法的可行性。基于该计算程序,研究了风荷载大小、风向角、路堤填筑高度、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡稳定性系数的影响,分析了风向角、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度的影响。计算结果表明,风积沙包芯路基边坡稳定性系数与风荷载大小近似呈线性负相关,与风向角大小呈非线性正相关。风积沙包芯路基边坡稳定性系数富余量与路堤填筑高度呈负相关。风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度与风向角大小呈非线性负相关,与风积沙填料的内摩擦角大小近似呈线性负相关。建议风积沙包芯路基边坡设计中应考虑风荷载的影响。研究成果可供沙漠地区风积沙包芯路基设计借鉴和采用。 展开更多
关键词 风积沙 包芯路基 风荷载 列车荷载 边坡稳定性分析 路基基床结构
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双线重载铁路路基动力响应规律研究 被引量:1
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作者 董俊利 冷伍明 +3 位作者 徐方 张期树 杨奇 刘思慧 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-155,共11页
建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小... 建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小;不同运行模式下,路基中心处动应力则均随深度的增加先增大后减小。路基面竖向动位移沿横向呈现明显的凹形分布特性,满载列车单向运行引起的动位移峰值可达到空载列车单向运行的5.36倍。列车轴重对路基速度响应的影响相对较小;轴重由25 t增至30 t时,本侧线路钢轨下方路基面处加速度峰值增加约10%。双线列车运行引起的路基动力响应水平大于单向列车运行的工况;上行线满载列车在下行线钢轨下方路基面引起的加速度、速度和动位移峰值均大于空载列车单向运行于下行线的工况。 展开更多
关键词 双线重载铁路 路基 有限元分析 动力响应
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基于扰动状态概念的砂土-混凝土桩接触面荷载传递模型研究
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作者 邓煜晨 陈琛 +2 位作者 杨奇 冷伍明 徐方 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期550-561,共12页
基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土... 基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土接触面的力学特性的影响规律,分析接触面模型初始剪切系数、模型扰动参数(A和Z)对桩-砂土接触面荷载传递模型的作用机制。研究结果表明:1)混凝土桩-砂土接触面易呈现应变软化,在低法向应力条件下,混凝土桩-密砂接触面的应变软化程度最大。2)模型扰动参数Z在数值上近似等于孔隙比。模型扰动参数A越大,砂土与混凝土桩接触面的软化显著程度越大。参数A随着密实度增大而增大。随着法向应力增大,密砂的扰动参数A呈近似线性衰减,松砂和中密砂的扰动参数A近似呈双折线衰减。3)初始剪切系数k_s随着法向应力增大而增大,密实度越大,增速越快。4)基于扰动状态概念的桩-砂土接触面荷载传递模型可靠、参数的物理意义明确且易确定,能很好地表征桩-砂土接触面的应变软化及硬化等力学特征。 展开更多
关键词 密实度 桩-砂土接触面 荷载传递模型 扰动状态概念
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列车荷载作用下风积沙包芯路基动力响应试验研究
5
作者 周思危 聂如松 +2 位作者 阮波 冷伍明 董俊利 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2707-2721,共15页
我国沙漠铁路沿线优良填料极其匮乏而风积沙资源相对丰富,但风积沙存在级配不良、结构松散等缺陷,不宜直接用作基床填料。风积沙包芯路基兼顾经济环保与力学性能,就地取用沿线风积沙填筑基床底层,取用卵石土对其包边封层。通过对风积沙... 我国沙漠铁路沿线优良填料极其匮乏而风积沙资源相对丰富,但风积沙存在级配不良、结构松散等缺陷,不宜直接用作基床填料。风积沙包芯路基兼顾经济环保与力学性能,就地取用沿线风积沙填筑基床底层,取用卵石土对其包边封层。通过对风积沙包芯路基开展现场实车动测,获得路基动响应与振动能量的空间分布特征以及随轴重和车速的变化规律。研究结果表明:路基动应力沿深度的衰减主要集中于路基面以下0~0.6 m和1.5~2 m范围内,加速度沿边坡的衰减主要在距轨道中心5 m范围内。动应力和加速度幅值均随轴重和车速的提高明显增大,衰减速率随轴重的增加而降低。动应力频谱服从倍频规律和幅值调制效应,0~2 Hz的低频振动对动应力起控制作用。加速度振级集中分布于12.5~31.5 Hz中心频段内,0~10 Hz的低频段振级沿边坡衰减剧烈,10~40 Hz高频段振级的衰减相对较小。振动总能量沿路堤边坡耗散近80%,总能量在各频带上的聚集量:频带2>频带1>频带3>频带4。各频带能量均随轴重和车速的增加而增大,增长幅度随频带的提高逐级递减。研究成果可以为沙漠铁路路基工程的后续建管标准与运维实践提供参考。 展开更多
关键词 沙漠铁路 风积沙 包芯路基 动响应测试 振动能量
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新线、帮宽及既有高铁路基系统的沉降及稳定性研究
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作者 吴竞一 汪春亮 +4 位作者 徐方 李旭阳 彭扬发 杨奇 冷伍明 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期58-64,71,共8页
为指导路基拓宽建设形成新旧路基相互作用系统的设计、分析及评价,以杭台铁路浙江省温岭段新线路基、泡沫混凝土帮宽路基和既有路基系统为工程背景,采用现场监测和有限元仿真相结合的方法,研究该复杂系统的沉降、不均匀沉降和稳定特性... 为指导路基拓宽建设形成新旧路基相互作用系统的设计、分析及评价,以杭台铁路浙江省温岭段新线路基、泡沫混凝土帮宽路基和既有路基系统为工程背景,采用现场监测和有限元仿真相结合的方法,研究该复杂系统的沉降、不均匀沉降和稳定特性。监测表明,新线路基填筑初期,其地基沉降受施工荷载的影响较大,呈现出一定的局部回弹和波动现象;随路基填土厚度增加,该回弹波动逐步减小,仿真沉降与实测沉降最终偏差小于5%。轻质泡沫混凝土帮宽施工期间,既有路基的最大沉降位置逐渐由其路基面中心位置过渡至既有路基与帮宽路基的交接处,且帮宽施工期间既有路基的沉降不足2 mm,其沉降量和沉降速率均远小于报警值。帮宽施工完成后,由于软土层的固结效应,既有路基会经历较长的固结沉降过程,其后续固结沉降占最终沉降的比例可达71.4%。泡沫混凝土帮宽会引起既有路基和帮宽路基产生微量倾斜(倾斜率不足0.05%),不影响既有路基线路和帮宽路基线路的平稳运行及正常排水性能。既有路基和泡沫混凝土帮宽路基的反压护道效应,促使整个路基系统的潜在危险滑动面出现在新线路基的远侧边坡位置。 展开更多
关键词 高速铁路 路基 帮宽建设 沉降 不均匀沉降 稳定性
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竖向受荷桩极限承载力计算的可靠性分析
7
作者 肖建勇 饶有权 冷伍明 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3131-3141,共11页
为深入探究竖向受荷桩极限承载力3种典型计算模型(双曲线模型、指数曲线模型和灰色理论模型)的可靠性,基于具有极限承载力的95根试桩数据,详细分析3种单桩竖向极限承载力计算模型预测行为的不确定性。研究发现3种计算模型均可基于未达... 为深入探究竖向受荷桩极限承载力3种典型计算模型(双曲线模型、指数曲线模型和灰色理论模型)的可靠性,基于具有极限承载力的95根试桩数据,详细分析3种单桩竖向极限承载力计算模型预测行为的不确定性。研究发现3种计算模型均可基于未达到破坏状态单桩的荷载-沉降数据序列预测其极限承载力,但具有一定的不确定性。编制的计算程序SIMUPU有效提高了单桩极限承载力的计算效率,具有良好的实用性。结合程序分析结果,提出单桩竖向承载力计算模型不确定性的分析方法,阐明了计算模型不确定性的统计特征,发现计算模型的不确定性系数统计均值可用于修正并提高模型预测单桩极限承载力的可靠性。基于双曲线模型极值点法预测的单桩极限承载力普遍偏大,且离散性较大,偏于不安全;采用双曲线模型最大曲率点法确定单桩极限承载力的不确定性系数均值虽接近1.0,但其预测结果的可靠性略有降低。指数曲线模型和灰色理论模型的预测结果整体略偏小,且二者预测结果较为接近,预测所得单桩极限承载力的可靠性优于双曲线模型。基于工程试验桩的应用分析表明,单一计算模型可能产生较大误差,基于本文可靠性分析方法,同时采用3种计算模型进行预测、修正、取均值,可获得更为可靠的单桩极限承载力。研究成果可为单桩极限承载力的分析和获取提供参考和依据。 展开更多
关键词 竖向受荷桩 极限承载力 计算模型 可靠性 不确定性
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考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析 被引量:8
8
作者 冷伍明 姚康 +4 位作者 门小雄 徐方 苏辉 成龙 叶新宇 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1347-1358,共12页
为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应,基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性,并通过三维有限元仿真计算,研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明:1)受滨海深厚软弱淤泥质地... 为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应,基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性,并通过三维有限元仿真计算,研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明:1)受滨海深厚软弱淤泥质地层影响,该深基坑变形相较上海、苏州和我国台湾地区的典型基坑偏大,且基坑封底后变形仍有较大增长,地下连续墙水平位移和周边地表沉降最大增量可达30%~40%。2)工程桩可有效抑制基坑变形,相较无桩工况,直径0.4 m的工程桩可使地下连续墙最大水平位移减少18%,坑底最大隆起量减少20%。3)工程桩长度对基坑变形的影响存在明显的边际效应,当桩长大于1.4He时(He为基坑开挖深度),增加桩长对地下连续墙水平位移的抑制作用不再明显,而当桩长超过2He后,增加桩长并不能有效减小坑底的隆起变形。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域,约为10D~6D(D为桩径),其中尤以桩间距由7D减小至6D时的效果最为显著。5)与变形影响机制类似,工程桩可减小地下连续墙的弯矩,最大弯矩随桩径增大而持续减小,桩长对弯矩的影响存在边际效应,桩间距对弯矩的影响存在有效域。研究成果可为基坑底部工程桩的优化设计提供参考和依据。 展开更多
关键词 基坑 工程桩 变形特性 现场监测 有限元分析
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新型预应力路堤侧压力板设计间距研究
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作者 冷伍明 董俊利 +2 位作者 艾希 徐方 张期树 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1379-1392,共14页
基于Boussinesq和Cerruti公式推导的水平附加应力计算公式,提出新型预应力路堤加固薄弱点O处的附加应力分析方法。通过大量工况计算获得多块侧压力板联合作用下预应力路堤薄弱区域内薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并以该点处附加应... 基于Boussinesq和Cerruti公式推导的水平附加应力计算公式,提出新型预应力路堤加固薄弱点O处的附加应力分析方法。通过大量工况计算获得多块侧压力板联合作用下预应力路堤薄弱区域内薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并以该点处附加应力作为预应力加固的控制下限,探索侧压力板布置间距的设计方法。研究研究表明:1)单块侧压力板上、下板角不同外延面内的水平附加应力系数K均随水平深度系数hc的增加先增大后减小;2)加固薄弱点O处的附加应力系数KO可根据相邻4块侧压力板的附加应力扩散效应叠加求得,且在不同侧压力板间距下,KO均随hc的增加先增大后减小,即KO与hc的关系曲线均存在峰值点;3)定义侧压力板沿路堤坡向和纵向的净间距与板宽之比分别为净间距系数a和b,发现在不同路堤坡率及加固系数KP下,薄弱点O处的水平附加应力有效扩散深度系数hcp均分别随b和a的增大呈线性递减和线性递增关系,同时b和a呈指数型负相关关系;4)通过多元拟合分别建立了hcp与b(或a)以及b与a的函数关系式,可依据拟合关系设计侧压力板的布置间距。 展开更多
关键词 预应力路堤 侧压力板 板间距 水平附加应力 设计方法
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基于大型动三轴试验和神经网络的粗粒土临界动应力研究 被引量:1
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作者 徐方 翟斌 +3 位作者 冷伍明 叶新宇 张期树 赵春彦 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期119-127,共9页
为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-... 为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-N曲线类型与土体围压、含水量及动应力相关性的灰色关联模型,结果表明曲线类型受围压、动应力及含水量的影响显著,且三者对决定粗粒土的动力稳定状态具有同等重要作用。构建预测粗粒土临界动应力的BP神经网络模型,分析表明粗粒土的临界动应力随围压增加而近似线性增大,随含水量的增加而非线性减小;综合试验和模型分析结果,提出考虑围压和含水量影响效应的粗粒土临界动应力经验公式。 展开更多
关键词 粗粒土 临界动应力 累积塑性变形 动三轴试验 神经网络
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考虑道砟嵌入作用的有砟轨道基床表层变形行为研究 被引量:2
11
作者 聂如松 李亚峰 +3 位作者 冷伍明 黄茂桐 周思危 董俊利 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期128-137,共10页
为研究有砟轨道道砟嵌入现象及其对基床表层变形行为的影响,开展以道砟碎石-基床粉土双层试样为研究对象的动三轴试验,分析道砟嵌入对基床表层变形行为的影响,探讨基于道砟嵌入指标的基床表层变形行为标准。试验结果表明,道砟嵌入使得... 为研究有砟轨道道砟嵌入现象及其对基床表层变形行为的影响,开展以道砟碎石-基床粉土双层试样为研究对象的动三轴试验,分析道砟嵌入对基床表层变形行为的影响,探讨基于道砟嵌入指标的基床表层变形行为标准。试验结果表明,道砟嵌入使得道砟碎石-基床粉土试样的粉土表层出现道砟槽痕并发生侧向变形,同时承受动荷载的能力降低;提高动应力水平和增加粉土含水率会加剧道砟嵌入程度;道砟碎石-基床粉土试样的破坏模式可分为剪切破坏型和软化破坏型;基床粉土含水率较低时,道砟碎石-基床粉土试样整体变形主要源于道砟和粉土的压缩变形,而当粉土含水率较高时,道砟嵌入引起的轴向和侧向变形则较为显著;当粉土处于最优含水率时,道砟嵌入速率为2.9×10^(-5) mm/s时道砟碎石-基床粉土试样达到塑性安定极限,而当粉土处于天然含水率和饱和含水率时,塑性安定极限对应的道砟嵌入速率则为1.4×10^(-4) mm/s。 展开更多
关键词 道砟嵌入 动三轴试验 基床表层 变形行为 塑性安定极限
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重载列车荷载下新型预应力路基的加速度响应试验研究
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作者 徐方 董俊利 +3 位作者 冷伍明 张期树 阮波 邓志龙 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期149-159,共11页
路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论,研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统,并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明:(1)预应... 路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论,研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统,并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明:(1)预应力钢筋在张拉锚固后,由于路基土的蠕变变形会出现预应力损失现象,建议实际工程中进行超张拉;(2)路基在循环动荷载作用下产生显著的周期性响应,相同位置处横向加速度均小于竖向加速度,且振动能量从路肩向坡脚方向逐步衰减;(3)短期加载测试下,各测点加速度峰值基本随列车轴重的增加线性增大,随预应力的增加而近似线性减小;(4)35t大轴重列车长期荷载作用下,预应力100kPa下路基加速度有效值随振动次数的增加先减小后趋于稳定,且均小于无预应力工况下的加速度有效值。以上结果表明预应力加固结构在降低路基动力响应方面具有积极作用。 展开更多
关键词 预应力路基 模型试验 加速度响应 重载列车 动力加载
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深厚软土区桥梁基桩水平静载试验与m取值分析 被引量:2
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作者 仲召银 冷伍明 +4 位作者 杨奇 吴亚飞 邓煜晨 徐方 阮波 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3350-3361,共12页
我国沿海地区广泛分布深厚软土,其软土地基水平抗力系数的比例系数m值的合理取值直接影响桩基设计的经济性和桥梁等上部结构的安全性。为了解决软土m值取值的合理性问题,采用单向多循环加载法和慢速维持荷载法分别对深厚软土地区4根单... 我国沿海地区广泛分布深厚软土,其软土地基水平抗力系数的比例系数m值的合理取值直接影响桩基设计的经济性和桥梁等上部结构的安全性。为了解决软土m值取值的合理性问题,采用单向多循环加载法和慢速维持荷载法分别对深厚软土地区4根单桩进行水平静荷载试验,开展单桩的水平承载变形特性和m值取值研究。研究结果表明:相比于单向多循环加载法,慢速维持荷载法呈现的弹塑性分界点(拐点)更明显,对应的水平位移大,获得的淤泥质黏土m值小。桩在地面处位移超过6.5 mm(慢速维持荷载法)和5 mm(单向多循环加载法)时,桩侧淤泥质黏土进入弹塑性阶段。单桩水平临界荷载和极限水平承载力分别为189 kN和253 kN。淤泥质黏土的m值随水平位移的增大而呈幂函数衰减。在同一荷载等级下,m值随循环次数增加呈线性衰减,相比第1次循环,第5次循环m值的折减系数均值为0.84,荷载条件对循环折减系数影响有限。试验获得淤泥质黏土层m值的标准值为6226 kN/m4,大于铁路和公路规范中m值的上限值,为下限值的2.08倍。研究提出了宁波淤泥质黏土及与其物理状态和力学指标相近的软土m取值建议。研究成果可为m的合理取值和深厚软土地区桩基的优化设计与安全评估提供重要参考和依据。 展开更多
关键词 深厚软土 灌注桩 水平承载力试验 M值
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列车动荷载作用下有砟轨道道砟嵌入现象研究 被引量:5
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作者 李亚峰 聂如松 +3 位作者 冷伍明 孙宝莉 高旭峰 郭一鹏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期197-208,共12页
为研究有砟轨道出现的道砟嵌入现象,开展以道砟与路基土双结构层试样为研究对象的动三轴试验。分析不同动应力和路基含水率条件下的道砟嵌入现象,提出定量表征道砟嵌入程度的指标,构建其与动应力和路基含水率间的经验模型,并对试样的侧... 为研究有砟轨道出现的道砟嵌入现象,开展以道砟与路基土双结构层试样为研究对象的动三轴试验。分析不同动应力和路基含水率条件下的道砟嵌入现象,提出定量表征道砟嵌入程度的指标,构建其与动应力和路基含水率间的经验模型,并对试样的侧向变形进行探讨。采用道砟嵌入深度、道砟嵌入质量和细粒土迁移质量等指标对道砟嵌入程度进行定量表征,并构建道砟嵌入指标与动应力间的经验模型;最后基于细粒土迁移质量和道砟嵌入深度间接表征并分析试样的侧向变形。研究结果表明:在循环动荷载作用下,道砟与细粒土接触部位会发生道砟嵌入现象;动应力和细粒土层含水率增加会加剧道砟嵌入程度,当动应力较低、细粒土层含水率增加至15.8%时,含水率的变化对道砟嵌入程度的影响减小,而当动应力较高时,细粒土层含水率增加能显著加剧道砟嵌入程度,甚至导致试样破坏;以道砟-细粒土双结构层试样为研究对象可考虑碎石道床-土质路基接触部位应力的离散性和局部增大效应,可为研究道床-路基的层间作用和整体变形特性提供试验依据。 展开更多
关键词 有砟轨道 道砟嵌入 动三轴试验 表征指标 侧向变形
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双线重载路基动应力分布与扩能适应性评价研究 被引量:1
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作者 董俊利 冷伍明 +2 位作者 张期树 徐方 梅慧浩 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期28-39,共12页
针对线路未来扩能要求,以朔黄双线重载铁路路基为研究对象,建立轨枕-路基-地基三维有限元模型,模拟分析列车轴重、行车速度和运行模式对路基动应力分布规律的影响,并采用塑性安定极限动应力方法对不同工况下的路基动力稳定性开展适应性... 针对线路未来扩能要求,以朔黄双线重载铁路路基为研究对象,建立轨枕-路基-地基三维有限元模型,模拟分析列车轴重、行车速度和运行模式对路基动应力分布规律的影响,并采用塑性安定极限动应力方法对不同工况下的路基动力稳定性开展适应性评价。结果表明:不同运行模式下,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向呈“马鞍形”分布,且满载列车运行时会在空载侧路基面引起小幅动应力;荷载作用区内动应力随深度增加逐渐减小,而在荷载作用区域外动应力随深度增加先增后减,满载线钢轨下方动应力传递至基床层底部时衰减量超过70%;满载线钢轨下方路基面动应力随列车轴重和行车速度的增加而线性增大;以0.2倍自重应力线确定路基动应力影响深度,满载线钢轨下方路基在满载单向与双向运行模式下的影响深度为2.80~4.23 m,已超过基床层设计厚度2.50 m,须对路基动力稳定性开展评估。塑性安定极限动应力方法可用于评估不同轴重、行车速度和含水率条件下的重载路基动力稳定性,对评价既有重载铁路路基扩能适应性具有指导和借鉴作用。 展开更多
关键词 重载铁路 路基 动应力 动力稳定性 有限元
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砂土拱效应滑移面几何轮廓与松动土压力分析 被引量:1
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作者 周思危 冷伍明 +3 位作者 聂如松 李亚峰 狄宏规 陈伟庚 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1413-1422,共10页
土拱效应本质上是由于土体内部松动引起的应力转移现象,土体松动过程伴随着滑移面的形成和延展,但目前针对滑移面几何轮廓、松动影响范围以及考虑松动区动态演变对松动土压力的影响等方面的研究尤待深入.利用Trapdoor试验对砂土拱效应... 土拱效应本质上是由于土体内部松动引起的应力转移现象,土体松动过程伴随着滑移面的形成和延展,但目前针对滑移面几何轮廓、松动影响范围以及考虑松动区动态演变对松动土压力的影响等方面的研究尤待深入.利用Trapdoor试验对砂土拱效应滑移面轮廓及演变开展研究,获得滑移面几何轮廓及其演变模式在不同填土高度、活动门下移和宽度以及砂料密度下的表征区别.通过界定滑移面影响范围内松动核心区域,提出基于核心区几何形状的松动应力计算方法.分析松动应力-活动门下移曲线特征,以揭示最大、最小拱状态条件下的曲线特征随填土高度、活动门下移和宽度以及砂密度的变化规律.研究结果表明:1)滑移面轮廓随活动门下移的演化过程为三角形—子弹头形—椭圆形,填土高度越高,活动门宽度越小,初始和次级滑移面轮廓越尖锐;2)初始、次级滑移面高度随活动门下移递增,第Ⅲ级滑移面拐点高度随活动门下移递减,初始、次级滑移面夹角随活动门下移先增后减,第Ⅲ级滑移面上半夹角与下半夹角均随活动门下移递增;3)随着填土高度的增加,松动核心区形状演化过程为三角形—梯形—矩形,核心区高度为填土高度的0.5倍~0.8倍,核心区夹角与核心区面积均随内摩擦角的增加近似线性递减;4)基于核心区面积的松动应力计算方法相比,Terzaghi等方法更具适用性,且其适用于计算低填土试验组的临界应力和高填土试验组的极限应力.研究成果为更精确地描述砂土松动区的位移破坏模式及其界定标准以及松动区稳定性评价提供参考. 展开更多
关键词 土拱效应 Trapdoor试验 滑移面轮廓 松动区 松动土压力
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重载列车作用下新型预应力路基动应力响应规律研究
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作者 董俊利 冷伍明 +2 位作者 张期树 徐方 聂如松 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3286-3302,共17页
基于车辆−轨道耦合动力学理论,建立列车−轨道−预应力路基和常规路基共2种三维动力有限元模型,通过引入重载铁路高低不平顺轨道谱,分析不同轴重列车运行下,这2种路基结构动应力响应差异化规律。研究结果表明:1)受轨道不平顺的影响,2股钢... 基于车辆−轨道耦合动力学理论,建立列车−轨道−预应力路基和常规路基共2种三维动力有限元模型,通过引入重载铁路高低不平顺轨道谱,分析不同轴重列车运行下,这2种路基结构动应力响应差异化规律。研究结果表明:1)受轨道不平顺的影响,2股钢轨正下方路基面的动应力沿路基面中线呈非对称分布,且差异性显著;2)2种路基结构在轨下路基面上的动应力峰值沿线路纵向的随机波动程度随轴重增大而增大,而预应力加固结构在一定程度上可控制这种波动程度,且列车轴重越大,控制优势越明显。在轨下基床层不同深度处,预应力路基内的动应力平均值略低于常规路基的动应力平均值;3)列车轴重对动应力变异水平存在放大效应,而在预应力路基基床内,其动应力变异系数均小于常规路基的动应力变异系数,表明预应力加固结构在维持路基动应力稳定方面具有积极效应;4)在基床内不同深度处,2种路基结构动应力峰值沿线路纵向均服从正态分布;5)列车轴重越大,钢筋附加动应力水平越高,但远低于静态目标张拉应力,且各排钢筋动响应程度沿坡面从上至下是逐渐衰减的。 展开更多
关键词 重载铁路 预应力路基 轨道不平顺 数值仿真 动应力峰值
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新型预应力路基静力加固性能与机理研究
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作者 张期树 冷伍明 +2 位作者 徐方 阮波 董俊利 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2488-2499,共12页
预应力路基作为一种新型铁路路基结构形式和路堤快速加固技术,其实际加固性能与机理方面的研究还相对滞后。以重载路基为背景,通过填筑室内大比尺物理路基模型,对其开展条形荷载板试验,主要测试分析路基在3种不同加固状态下路基面沉降... 预应力路基作为一种新型铁路路基结构形式和路堤快速加固技术,其实际加固性能与机理方面的研究还相对滞后。以重载路基为背景,通过填筑室内大比尺物理路基模型,对其开展条形荷载板试验,主要测试分析路基在3种不同加固状态下路基面沉降、边坡侧向变形的变化规律。此外,为进一步探究预应力差异化加固模式对路基承载变形特性的影响,建立与条形荷载板试验相匹配的三维有限元模型,开展多工况数值仿真对比计算,重点探究加固结构布设位置、排数以及不同预应力大小对路基体受荷变形规律的影响。研究结果表明:预应力路基在控制路基面沉降和坡面侧向变形方面较普通路基存在显著优势,预应力加固结构可有效提升路基的弹性工作区间,延缓路基进入塑性发展阶段,且其加固效果随分级荷载的增大得以逐步显现。在控制路基边坡侧向变形方面,增加加固排数是最有效的加固途径。在排数限定时,考虑在坡面侧向变形最大区域布置加固结构对约束边坡整体变形最有利,提高预应力也可进一步限制边坡侧向变形。因预应力钢筋具有较高的抗拉强度,可与路基体协同承载抗变形。研究结果论证了预应力路基的加固效果,并初步揭示了其作用机理。 展开更多
关键词 预应力路基 加固性能与机理 荷载板试验 数值仿真 差异化加固
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重载铁路粗粒土填料动力特性及累积变形分析 被引量:68
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作者 冷伍明 周文权 +3 位作者 聂如松 赵春彦 刘文劼 杨奇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期728-736,共9页
重载铁路路基比普通铁路和高速铁路要承受更大的动力荷载,路基本体的动力变形更加明显。重载铁路路基的核心层绝大部分为粗粒土,为了探讨重载铁路路基粗粒土填料在列车往复荷载作用下的变形和强度特性,开展了一系列大型动三轴试验,探讨... 重载铁路路基比普通铁路和高速铁路要承受更大的动力荷载,路基本体的动力变形更加明显。重载铁路路基的核心层绝大部分为粗粒土,为了探讨重载铁路路基粗粒土填料在列车往复荷载作用下的变形和强度特性,开展了一系列大型动三轴试验,探讨了不同动应力幅值、不同围压、不同含水率对粗粒土土样累积变形的影响,分析了不同静强度和围压时动强度的特点,并根据粗粒土土样在不同围压和动应力作用下的变形规律,即增大围压或减小动应力有助于增强土体稳定,提出了基于累积变形发展趋势的路基粗粒土变形稳定界限状态和判别准则,并给出了判别准则参数。研究结果对重载铁路路基的动力变形稳定性评价和基于动力变形控制的路基设计具有参考价值。 展开更多
关键词 重载铁路 粗粒土 动强度 临界动应力 累积应变
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重载铁路路基压实粗颗粒土填料动力破坏规律试验研究 被引量:24
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作者 冷伍明 刘文劼 +2 位作者 赵春彦 周文权 杨奇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期640-646,共7页
重载铁路常常通过提高货车轴重来达到增加运量的目的,而大轴重货车运行会对路基粗颗粒土填料产生较大的循环动力作用,这容易导致路基塑性变形过大甚至使路基发生破坏,而这些病害均与粗颗粒土填料的动力破坏规律有关。为研究该类填料在... 重载铁路常常通过提高货车轴重来达到增加运量的目的,而大轴重货车运行会对路基粗颗粒土填料产生较大的循环动力作用,这容易导致路基塑性变形过大甚至使路基发生破坏,而这些病害均与粗颗粒土填料的动力破坏规律有关。为研究该类填料在动力作用下的破坏规律进行了一系列大型动三轴试验,分析了围压和含水率对填料塑性变形增长的影响,根据塑性变形增长的特点将试样分为了稳定试样和破坏试样,由此得出了临界动应力的表达公式,并探讨了不同轴重下路基破坏的可能性。此外,还分析了围压和含水率对粗颗粒土填料动强度的影响,结果表明,填料静、动强度之间具有很好的相关性,通过归一化处理提出了利用静强度推求相应动强度的公式。 展开更多
关键词 重载铁路 粗颗粒土填料 大型动三轴试验 塑性变形 临界动应力 动强度
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