格宾支护-边坡体系地震响应数值模拟及影响因素分析

为了对格宾支护-边坡体系地震稳定性进行研究,基于有限元数值模拟软件ABAQUS的动力分析模块,建立模拟格宾支护-边坡体系地震响应的数值模型,并以振动台试验结果加以验证,同时对可能影响格宾支护-边坡体系地震稳定性的参数进行分析。结果表明:格宾单元在地震作用下的位移时程曲线遵从相似的规律,在加速度达到峰值时位移曲线突变达到峰值,之后逐渐平稳;产生的位移沿高程逐渐增大,且最大位移增幅发生在底部和顶部的格宾单元处;控制格宾单元位移的关键在于减少相邻格宾单元之间的相对错动和格宾单元在地震作用下产生的变形,增大格宾单元的弹性模量、增大格宾单元间的摩擦系数、减少台阶的相对长度,都能明显增强格宾-边坡结构整体稳定性。

饱和粉土振动液化分析

液化是造成场地地震破坏的首要原因之一。自Casagrande的经典工作以来,对地震液化的研究已经取得了很大的进展。然而这些研究大多是针对于砂土而进行的,对于粉土液化研究的相对较少,且粉土的液化特性也有别于砂土。因此,在已有研究的基础之上利用粉土液化试验得出的结果,分析了粉土液化的机理、影响因素以及在振动过程中粉土中孔隙水压力的增长规律,认为粉土中的粘粒含量、密实度以及土的结构性对其抗液化能力有较大的影响。考虑到试验中振动次数的离散性,引入了时间参数的概念,根据动三轴试验结果提出了孔隙水压力增长的经验公式,可以比较方便地应用于计算液化的有限元程序中去。

埋地管道-场地地震反应振动台试验研究的场地响应

基于多子台台阵系统,北京工业大学于近期开展了多点地震动输入、不同场地条件下埋地管道振动台试验。试验中连续体模型箱固定于3个振动台台面上,相邻台面上的箱体能在水平双方向(纵向、横向)相对运动;3个振动台相互独立,通过分别对3个振动台输入各自的加速度记录实现了多点地震动输入。本文针对其中的横向水平地震激励作用下的场地响应进行研究,分析了一致和非一致地震作用下有无埋地管线时的场地地震响应规律。试验结果表明,非一致激励作用将增大场地土体的相对位移,致使相邻地震动输入点间场地土体受到剪切作用;随着输入地震动强度的增加,场地土体的一阶固有频率持续降低,阻尼比不断增大;非自由场的阻尼比、一阶固有频率等参数略大于自由场。

埋地管道地震响应的数值仿真模型分析

基于ABAQUS通用有限元软件平台,利用黏弹性人工边界实现无限域的有限化,采用摩尔-库伦模型考虑土体的非线性,建立了埋地管道的数值仿真模型。首先,论文讨论了土-管相互作用参数对管道应变的影响,建议了数值仿真分析中接触面摩擦系数的合理取值;其次,通过与埋地管道振动台试验结果的对比,验证了埋地管道振动台试验中模型边界处理的有效性,进而讨论了埋地管道模型试验中的相似律问题;最后,进行了管道应变响应分析,并简单分析了类河谷地层埋地管道的应变响应。通过本文的研究,获得了埋地管道地震响应的一些规律性成果,为更深一步的研究奠定了基础。

土与结构界面接触问题研究进展评述

针对土与结构相互作用研究中的土-结构界面接触问题,本文从界面接触力学特性及界面接触模拟两个方面的研究展开评述。分析了接触面(带)的力学特性和变形分布规律方面的试验方法和取得的成果,讨论了现有试验方法的不足;随后,对土-结构界面接触行为的两类模拟方法-接触面单元方法和接触力学方法进行了讨论;最后提出了今后工作的重点。

动载作用下饱和土壤液化的研究述评

从土壤液化的机理、影响因素、液化的判别、液化的分析方法以及液化后土壤的性质等方面详述了动载(地震荷载和爆炸荷载)作用下的饱和土壤液化的国内外研究成果(主要是近十年的研究),并对其作出了述评。最后,对今后土壤液化的研究工作作出了展望,认为以下问题需要开展深入研究:⑴液化分析中的土骨架的动力本构模型;⑵Rayle igh波对地震液化的影响;⑶建构物的存在对液化的影响;⑷液化后土的性质和液化引起的建构物破坏;⑸尤其爆炸液化问题。

地铁竖井施工过程中周边环境响应分析

为明晰地铁竖井施工过程中周边场地的响应,减少地铁施工风险,以长春地铁1号线自由大路车站竖井工程为背景,采用有限元软件对竖井周围场地及邻近建筑物沉降进行数值模拟。探讨了倒挂井壁法竖井施工过程中周围场地地表变形特点和机理,分析了工程中隔离排桩的作用。研究表明:衬砌水平变形与井底隆起变形是竖井开挖引起周围地层变形移动的主要原因;设置的隔离排桩阻断了上部地基的变形传递,降低了竖井开挖施工对周边建筑物地基的累积沉降及差异沉降量的影响。最后,对隔离排桩桩长设置进行了探讨。研究成果对类似相关工程的设计与施工具有借鉴意义。

邻近建筑物的高陡人工边坡变形及防护分析

针对某近邻建筑物的高陡人工边坡的变形机理及防护问题,利用FLAC^(3D)软件进行了数值模拟研究。探讨了设计坡角情况下该高陡人工边坡变形失稳机理;并建议了该人工边坡稳定临界坡角。在此基础上,数值分析了施加格构梁+锚索+锚杆防护措施后边坡的变形及稳定性。最后,对本边坡工程施工的现场监测数据进行了分析。研究对类似工程设计施工具有指导意义。

列车引起的环境振动及对邻近深基坑影响试验分析

为研究基坑开挖中列车荷载的影响,通过试验测试了列车荷载引起的环境振动,并分析了列车荷载作用对开挖基坑的影响。试验结果表明:列车荷载引起的场地响应随远离铁路而逐渐减小,在一定范围内,响应峰值衰减很快;在距铁路轨道10.2 m的位置处,加速度峰值有短暂的突升;竖向加速度的衰减速度明显大于水平向加速度,在振源附近竖向加速度大于水平向,但远离轨道一定距离后,竖向加速度小于水平向加速度;轨道处的竖向位移小于水平向位移,但在远离轨道的一定范围内竖向位移峰值大于水平向位移,到靠近基坑位置水平位移再次大于竖向位移;从试验及监测结果看,短时间内列车荷载对临近基坑的影响很小,由于基坑暴露的时间较短,可以不作为主要的风险源。

城市供水管网系统抗震能力分析模型对比研究

城市供水管网的抗震能力分析模型,可服务于管网系统的规划、设计和震后修复工作。抗震连通可靠性和抗震水力功能分析模型是两类应用广泛的管网抗震能力分析模型,现有研究中多选取1种模型进行评价,缺乏2种分析模型评价结果的对比研究。本文采用管网节点的连通可靠度、水量和压力满足率指标,作为管网节点的抗震连通可靠性、水力功能可靠性评价指标;基于Monte Carlo模拟方法,计算了不同地震烈度条件下4个Benchmark管网算例的抗震连通可靠性、水力功能可靠性;对比分析了2种模型得到的管网抗震能力指标结果的相关性和一致性。结果表明:对于多源点供水管网,2种分析模型节点抗震能力评价指标结果的相关性很低,排序一致性差;管网的抗震连通可靠度指标计算结果高于水量、压力满足率指标结果,管网的抗震连通可靠性指标表征的管网抗震能力偏高;管网中抗震连通可靠度低的节点,其震后水力功能指标取值虽然较低,但这些节点的震后水力功能指标在整个管网节点中的排序并不一定低;管网中震后水力功能指标高的节点,其抗震连通可靠度取值虽然较高,但这些节点的抗震连通可靠度在整个管网节点中的排序不一定高。为准确表述管网震后服务状态,建议采用水力功能分析模型进行管网的抗震评价。

近铁路基坑通风井段变形特征及其机制分析

针对长春某地下车站深基坑工程,深入研究了基坑开挖过程中近铁路侧通风井段险情的发生过程及其致险机制。通过分析通风井附近桩身水平位移、桩顶水平位移、支撑轴力以及铁路道轨两侧路肩沉降差,探讨了通风井段基坑变形过大的原因;采用ABAQUS有限元软件对该基坑的施工过程进行数值模拟,分析了通风井段基坑施工险情的发生机制。研究结果表明,通风井段基坑变形过大是由岩土体过度应力释放和基坑变形空间效应共同作用导致。由于通风井处阳角的存在,且施工过程中通风井段基坑未架设斜撑,致使该处基坑变形的空间效应显著,坑壁产生指向通风井的扭转变形;开挖速度过快、支撑安装不及时和岩土体中过度应力释放导致围护桩变形过大,使基坑的稳定性变差。

基于灰色关联模型的改进型层次分析法与基坑风险评价

为了克服层次分析法两两比较过程烦琐和风险因素较多时不易满足一致性的局限性,引入灰色关联模型对其进行融合改进,创造性地摒弃了两两比较的过程,利用关联分析建立了基于灰色关联模型的改进型层次分析法,不仅克服了层次分析法的固有局限性,还增强了层次分析法的适用性.针对廊坊市苏宁广场基坑工程,利用改进型层次分析法构建了综合评价体系,通过组合权重值对基坑开挖的风险进行了评价,确定了基坑施工过程中的风险等级,为工程的顺利施工提供了技术指导.

管-砂土横向相互作用中土体极限承载力

为了解决国内外规范中关于管-土相互作用横向承载力系数取值方面存在不足的问题,基于Trautmann管-砂土横向相互作用试验,利用ABAQUS软件进行了相应的数值模拟.首先,利用模型试验结果对数值模型进行正确性验证,进一步分析了管径变化、深埋对土体承载力系数取值的影响,研究分析发现:深径比一定时,随着管径的增加,横向承载力系数减小;横向承载力系数与深径比的关系呈指数型曲线变化规律,并从土拱效应的角度解释了呈现该规律的原因.最后,针对砂土地基,建议了一个以深径比、管径、土体内摩擦角为自变量的土体承载力系数计算公式.

一种地下开挖卸载作用下毗邻建筑物安全评估方法

地下工程施工中的开挖卸载可能会威胁毗邻建筑物的安全。针对建筑物现有安全评估方法中评价指标单一的不足,本文选取沉降、局部倾斜、水平应变、顶点位移、挠度比作为变形控制指标,利用层次分析法(AHP法)确定每项控制指标在建筑物安全评价中所占的权重,然后综合考虑各指标响应建立了一套建筑物安全评价方法。最后,针对某具体砖混结构工程,结合有限元数值模拟,利用本文方法对某基坑开挖施工条件下毗邻建筑物的安全性进行了工前评估。

管-土相互作用模型试验的尺寸效应及可靠性分析

为了分析北京地区粉质黏土场地中管-土相互作用土弹簧模型参数,进行了一系列管土相互作用试验。由于人力、经费、场地等原因,模型箱尺寸无法取到无限大,模型箱的尺寸效应有可能使试验数据出现一定偏差。为了检验已开展模型试验结果的可靠性,基于ABAQUS有限元软件进行了数值仿真,探讨了土体的破坏模式,研究了管-土相互作用试验的尺寸效应,并得到如下结论:土体破坏模式可分为深埋和浅埋两种破坏模式;模型箱下方和后方边界对试验结果影响较小,当深径比大于6时,前方边界开始对试验结果产生影响。最后,分析和修正了试验结果并对类似试验中的模型箱尺寸选取给出了建议。

基于MATLAB图像处理的非接触式位移测量系统设计

为更好地测量格宾网片拉伸试验中网孔结点在网片平面内的位移,确定网孔的变形规律,利用MATLAB图像处理工具箱,并依托图形用户界面构建了一个非接触式位移测量系统。该系统涵盖了视频与图像处理和二维绘图两个部分,可实现视频分帧保存、图像识别、图像增强、图像分割、绘制位移时程曲线等诸多功能。通过结合实例阐述了该系统在非接触式位移测量中的应用,并对像素坐标与实际位置坐标转换精度进行了分析,确定了影响位移测量精度的主要因素。结果表明:基于MATLAB图像处理的非接触式位移测量方法不影响试验的正常运行,该文构建的非接触式位移测量系统使用简便,交互性和可视性强,对格宾网片网孔结点的位移测量具有较高的精度。

基于灰色关联模型改进型层次分析法的基坑降水风险评价

为降低太原地铁2号线通达街站基坑降水施工的风险,保证地铁的顺利修建,利用基于灰色关联模型改进型层次分析法对基坑降水的风险进行分析。通过构建综合评价体系并计算组合权重值,对基坑降水的风险进行了分析,确定了施工过程中风险等级较高的因素,并对其提出了具体的解决措施。分析结果表明:该方法在基坑降水风险评价工作中使用简便、适用性强,对太原地铁施工的风险控制能发挥一定作用。

基于统计分析的基坑事故发生规律研究

为适应狭小的城市空间,地铁及高层建筑等得到快速发展,基坑开挖的深度和规模越来越大。由于复杂城市环境下施工经验的缺乏和风险管理措施的不完善,基坑事故频发。为了更好地进行基坑开挖风险识别及评估,从风险管理的角度出发,通过文献查阅,收集了133例国内基坑事故,并以事故发生地区、开挖深度、事故类型、事故原因、支护等作为统计基准对这些事故进行统计分析,为后续基坑施工风险分析奠定基础,对基坑施工风险管理具有一定的指导意义。

盖挖半逆作上下协同施工诱发环境变形特征

以北京市某盖挖半逆作上下协同施工基坑工程为背景,运用ABAQUS有限元软件对盖挖半逆作上下协同施工全过程进行模拟。结合现场实测数据,研究了整个施工对周围地表和既有建筑物的影响以及基坑围护结构的变形特征,并对盖挖半逆作上下协同施工下既有建筑物、开挖顺序和协同施工工序3个因素进行了敏感性分析。结果表明,基坑和既有建筑物在整个施工过程中是安全的,地面沉降呈明显的凹槽形;围护结构变形存在明显的空间效应且呈现由“单峰”向“双峰”转变,墙后土体最大水平位移出现于22.5m深度处且为顶端水平位移的1.5~2.0倍;既有建筑物的存在减小了其与开挖面之间的土体变形;开挖顺序对围护结构和地表的最终变形基本无影响;协同施工工序对既有建筑物的影响很小,可以适当调整。

基坑开挖诱发既有建(构)筑物变形的SVM-BP预测模型及其工程应用

为解决复杂施工环境下基坑周边近接建(构)筑物监测数据难以及时获取的问题,建立了基坑施工诱发周边既有建(构)筑物沉降SVM-BP预测模型。以某基坑工程近接建筑物的沉降为例,描述了该预测方法在实施过程中关键难点,并以实测数据进行验证。构建基坑开挖诱发周边既有建(构)筑物沉降预测体系,体系影响因子均来源于《建筑基坑工程监测技术规范》规定的应测项目,预测体系的构建关键在于影响因子与周边既有建(构)筑物沉降关系的建立。为此,根据实际工程案例特点和力学机理,采用将定性问题转换为定量表达的方法。而后,选择机器学习中的SVM、BP神经网络算法分别建立建(构)筑物响应预测模型。在此基础上,建立基于最小二乘准则的SVM-BP组合算法的预测模型,该模型可以充分利用不同机器学习算法的优势,一定程度上减少信息丢失,降低不确定性,使得预测精度进一步提高。