卷积神经网络与随机场分析桩梁基础承载力

岩土体的参数在空间上随机分布,为能更好地反应实际工程地质条件,在桩基础承载力研究中考虑土体的不确定性,并建立具有重要工程价值的承载力预测模型,将基于随机场理论的岩土参数空间变异性引入桩梁基础的研究中,采用数值方法建立桩梁基础与群桩基础的二维随机有限元模型分析承载能力,并与模型试验结果验证。随后通过卷积神经网络建立土体参数随机场图像与基础极限承载力之间的模型进行承载力预测,并基于预测模型研究不同参数的影响。结果表明:考虑土体空间变异性的基础承载力与试验结果基本吻合,随机结果均高于确定性分析;随机场下桩梁基础与群桩基础的承载力均为正态分布;采用卷积神经网络建立的基础承载力预测模型精度较高,且可以用于参数分析,基础承载力随着土体参数的增加而增加,随变异系数的增加而下降。随机条件下,桩梁基础的承载力高于群桩基础,可以充分发挥土体强度并抵御参数不确定性带来的承载力损失。

群桩基础后压浆地震动力响应研究

针对黄土与砂土在地震作用下发生液化、丧失承载力的问题,将后压浆用于土体抗液化,建立3×3群桩三维模型,研究群桩基础在不同峰值加速度El Centro地震波与上部均布荷载共同作用下的动力响应,并分析了后压浆对黄土与砂土抗震性能的影响。研究结果表明:在0.3 g El Centro地震波作用下,黄土与砂土层大部分区域土体液化。黄土与砂土层经压浆加固后,群桩基础承载力提高4.87%;土体在地震波作用下以整体平动位移为主;土体加速度得到不同程度的降低;土体加固范围内的桩身动弯矩峰值较压浆前增大;桩身弯矩最值点上移;桩土应力分担比改变。

空间弧形抗滑桩支护结构模型试验及参数分析

为充分利用边坡滑体周围的稳定土体,改善抗滑桩受力状态,本文通过室内模型试验,对空间弧形抗滑桩支护结构的受力状态、荷载传递规律和桩前土压力进行分析;并建立有限元模型,考虑冠梁刚度和桩位对抗滑桩受力状态和边坡整体稳定性的影响。结果表明:在整个支护结构中,冠梁可约束抗滑桩,改善抗滑桩受力状态,协调桩间位移,并将荷载向两侧桩体传递;通过增大冠梁刚度可进一步改善桩体受力状态,但无法进一步约束桩顶位移;边桩桩前土压力最大,其峰值是其他桩体土压力峰值的2倍以上,沿桩身高度不断增大,抗滑结构中的边桩位于坡脚时,可最大程度利用稳定土体的抗力,边坡整体稳定性最强。研究结果可为滑坡的治理方法以及抗滑桩支护结构的优化提供一种基本可行的新思路。

单桩压浆对土体抗震性能影响

土体液化现象在地震中普遍存在.将压浆技术应用于土体液化治理,建立单桩数值计算模型,研究单桩在不同峰值加速度的El Centro地震波与桩顶均布荷载共同作用下的动力响应,并分析单桩压浆对土体抗震性能的影响.研究结果表明:在0.3g El Centro地震波作用下,黄土和砂土层绝大部分区域发生液化;压浆加固后,桩基承载力提高15.4%;在0.3 g El Centro地震波作用下,基础发生转动,土层压浆后,转动中心上移,使黄土层顶部土体的动位移最大值减小35.3%,砂土层顶部土体增大4倍;在地震作用前0.2 s,黄土层和砂土出现加速度峰值,而在地震作用后期加速度波动相对较小,基础顶面存在一定的放大效应,在土体被压浆加固后,这种放大效应得到有效抑制.研究结果可为土体进行压浆抗液化处理提供参考.

静动荷载下桩网结构路基模型试验研究

通过室内模型试验测试了桩网结构路基各部分在动静两种荷载下的桩-土应力、格栅拉力,研究了土拱效应的发展演化机制以及土工格栅拉膜效应的发展特点。试验结果表明:桩-土应力以及格栅拉力的分布都是路基横截面方向上大于其纵向延伸方向,这与路基的梯形截面设计相关;空间土拱效应要强于平面土拱效应,空间土拱效应的极限状态出现在桩-土应力比为3.8时,平面土拱效应的极限状态出现在桩-土应力比为2.2时;动荷载下土拱效应较静载有一定的衰减,且静载下土拱效应越强的部位在动载的下衰减程度越大,桩间土压力随振次的发展趋势类似N型,与桩顶土压力的变化趋势正好相反。

拱形抗滑结构模型试验研究

针对拱形抗滑结构治理黄土地区滑坡的适用性,通过3组室内物理模型试验,对比分析拱形抗滑结构的桩后土压力、桩顶位移、桩身弯矩及连梁受力变形特征。结果表明:3种工况下抗滑桩桩后土压力基本一致,呈三角形分布;桩身弯矩的变化规律基本相同,呈先增大后减小再增大的趋势;直线形布置的抗滑桩桩顶切向位移几乎为0,桩顶法向位移最大值为13.56 mm;当采用钢管混凝土桩拱形布置时,桩顶切向位移为1.41 mm,桩顶法向位移为2.65 mm;当采用竹管混凝土拱形布置作为临时救灾抗滑支护结构时,桩顶切向位移为1.55 mm,桩顶法向位移为2.81 mm;采用拱形抗滑结构对桩顶水平位移有较好的约束作用,同时还可改善桩身受力状态。

风电机组基础结构形式及计算方法

风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界上国家层面的密切关注。风力发电机组正常运转需要稳固的基础。随着风电机组的装机容量不断增大并由陆地发展到海洋,风电机组基础面临海洋环境更复杂的荷载工况,故对其进行研究更具有理论意义与工程应用价值。系统阐述了中外风电机组基础的结构形式及其计算分析方法的研究现状与最新进展。首先,分别介绍了风电机组基础在陆地和海上不同类型的结构形式及其适用范围;其次,对风机基础结构体系的风机荷载与环境荷载、静力学与动力学计算、结构冲刷及腐蚀等相关问题研究进行了系统分析与归纳;最后,指出风电机组基础研究和应用中存在的问题并提出了研究方向,同时还展望其未来在中国广阔的发展前景。

橡胶混凝土承载特性与应用研究

针对废橡胶处理难的问题,提出将其掺入混凝土中,既解决了这一难题,又改善了混凝土的部分工作性能。基于国内外最新研究成果,首先阐述了橡胶对混凝土强度的影响机理,并且根据自身特点指出强度提升方法;其次介绍了橡胶的加入对混凝土抗震、抗裂等性能的改善;最后指出其研究方向和工程应用前景。

弯曲载荷作用下薄壁箱梁复杂裂纹的应力强度因子

薄壁箱梁具有壳体和梁的特性,广泛应用于实际工程中。弯曲载荷作用下的薄壁箱梁具有一些复杂的裂纹,如十字型裂纹和周期T型裂纹,其实际上是典型的三维裂纹问题,具有多个不同的奇异应力场和应力强度因子。基于J2积分和材料力学中的弯曲理论,提出了一种简单且实用的确定不同应力场对应应力强度因子的方法。同时也给出了有限元数值解与本文解的比较,两者吻合较好。

铁道路基冻害防治方法研究

路基冻害是西北部地区铁路建设面临的重要工程问题之一.从路基沉降变形、冻胀及不良地质环境等方面,系统论述了路基工程的主要病害类型及影响因素.从消极保温和积极降温两大方面,研究并分析了铺设保温材料,设计合适的路堤高度,设置遮阳板、通风管道,铺设块石层,气冷片石、碎石护坡、热棒和旱桥等防护措施及其优缺点.在全球气候变暖和冻土区人类活动增多的状态下,提出其现阶段工程应用中存在的问题和未来的研究方向,为寒区冻土铁路工程的设计、施工及养护提供参考.

毛竹管桩基坑支护可靠性研究

为研究参数不确定性对支护桩可靠度指标的影响,以桩顶容许位移和极限承载力作为毛竹管支护桩使用功能的判定标准,利用中心点法推导出正常使用极限状态和承载能力极限状态可靠度指标的计算公式,对齿状竹桩与直排竹桩支护体系桩顶位移参数进行可靠度分析。结果表明:桩顶位移承载能力极限状态可靠度指标可由正常使用极限状态可靠度指标线性表达;桩顶容许位移与计算位移的变异系数对毛竹管桩正常使用极限状态可靠度指标呈负相关,在低变异性下影响较为显著,转折点为0.2,影响程度随着变量不确定性增加而降低;在正常使用极限状态下,齿状排桩较直排桩有更优的可靠度,随着桩顶计算位移与容许位移的变异性增加,二者可靠度指标差异性逐渐减小;毛竹管桩承载能力极限状态可靠度指标随极限位移与容许位移比不确定性的减小而增大。桩顶设计位移定量时,为满足目标可靠度,可适当提高极限位移与容许位移比或降低其变异性来满足支护需求。

竹桩-土钉复合支护体系承载特性研究

针对浅基坑工程中,单排桩或双排桩支护体系存在支护薄弱或过度支护的问题,通过室内模型试验,对比研究了常规单排桩和齿状竹桩分别与土钉组成的复合支护体系的受力特点,分析不同复合支护结构下桩体受力、地表沉降、桩顶水平位移和土钉轴力的分布及变化规律。研究发现:齿状排桩复合支护结构中桩体承担荷载较大,最大正弯矩为263.04 N·m,最大负弯矩为198.25 N·m,但仍远小于单排桩复合支护结构的弯矩最大值。同时齿状排桩支护结构对桩顶位移的约束能力要优于单排桩支护体系。而两种支护结构下的土钉轴向应力均呈"中间大,两边小"的分布规律,且新型支护结构中的土钉的极限抗拔力较大。初步表明齿状排桩-土钉复合支护体系可应用到浅基坑支护中,支护效果比传统单排桩复合支护体系好,满足基坑开挖的临时性支护要求。

沙漠公路灾害防治方法及其工程应用

针对沙漠地区公路遭受风沙危害问题,首先阐述了我国沙漠公路的建设分布情况,研究了风沙运动规律、流场特点与设计方法,然后分析了防风固沙的主要措施及其特点,即工程治沙、化学治沙和生物治沙等,最后指出防风治沙过程中存在的问题,并提出建议,可为在沙漠中修建高等级公路抵御风沙侵害提供参考。