考虑墙背倾角的挡土墙地震主动土压力研究

根据前人提出的土体内外摩擦角随土体位移逐渐发挥的理论,综合考虑绕墙趾转动的位移模式与地震力对土压力的影响,利用水平层分析法推导了挡土墙地震主动土压力沿墙高分布、合力及合力作用点高度的理论公式,分析了墙体位移量与地震加速度系数对土压力分布、最危险滑裂面倾角、合力作用点高度及主动侧土压力系数的影响.分析结果表明,土压力强度呈非线性分布,所得主动土压力合力经简化之后与Mononobe-Okabe理论相同,滑裂面倾角随地震系数增加而减小,合力随地震系数增大而减小,主动侧土压力系数随墙背倾角和地震系数的增大而增大.经有限元软件模拟验证,本文计算所得结果与模拟所得土压力分布曲线变化趋势基本吻合.

花管土钉抗拔力学模型研究

花管土钉已被广泛应用于基坑工程中,但其抗拔承载机理尚不明确。根据花管土钉的支护原理,分析其三种破坏形式,提出花管土钉的四个受力阶段;基于库仑土压力理论,将滑动土体上方看作均布荷载,推导出花管土钉极限抗拔承载力的计算公式;结合兰州某基坑实例,将《建筑基坑支护技术规程》中的花管土钉极限抗拔承载力计算方法与本文计算方法进行拉拔试验,并对结果进行对比分析。研究表明:花管土钉的破坏模式主要为花管杆体被拉断、出浆锚固体被剪断及出浆锚固体前端土体变形过大;花管土钉的四个受力阶段包括静止阶段、塑性区产生阶段、塑性区扩张阶段和破坏阶段;在花管土钉极限抗拔承载力的组成中,出浆锚固体提供的抗拔力所占比重随花管埋深的增大而显著增大,是花管土钉极限抗拔承载力的重要组成部分。

响应面法分析盐沼区基桩承载力影响因素

依托青海省德香高速公路盐沼泽区域桥梁桩基工程,探究盐沼泽区基桩受不同腐蚀损伤对承载力的影响.通过响应面法建立桩长、桩径、腐蚀深度及剥落厚度对基桩竖向与水平承载力影响的响应模型,通过响应曲面图对两因素交互作用进行分析.结果表明:响应面法建立的受腐蚀基桩承载力模型精确度较高;竖向承载力随桩长与桩径的增大、腐蚀深度与剥落厚度的减小而增加,水平承载力随桩径的增大与剥落厚度的减小而增加,随桩长的增大先减小后增加;桩长较小时腐蚀深度对承载力的影响较小,剥落厚度的影响远大于腐蚀深度,工程中应重点关注水平腐蚀损伤的防护.

考虑位移影响的土压力非线性计算

极限土压力理论计算结果与工程实测数据偏差较大。为解决该问题,以朗肯土压力理论为出发点,借鉴双参数法思想,提出了一种考虑位移影响且同时适用于黏土和砂土的主、被动土压力计算方法,利用试验数据对本文方法进行了验证;将本文土压力计算方法与地下结构弯曲微分方程相结合,通过迭代即可得到地下结构的内力及变形,通过算例对该过程进行了分析说明。

厚垫层-砂桩复合地基现场试验研究

以瓯江北口大桥南锚碇巨型沉井场地地基处理为科研背景,研究厚垫层-砂桩复合地基的适用性及其承载力的影响因素,针对不同的垫层材料、垫层厚度和砂桩间距共进行了9组静载试验。为得到砂桩施工对周围已完成砂桩的影响程度,还进行了砂桩施工相互影响试验。试验结果表明:厚垫层-砂桩加固软土地基效果非常好,是大型沉井地基处理较为理想的方式;垫层含水率、垫层材料和垫层厚度对其承载力的影响程度均大于砂桩间距;砂桩施工过程对周围已完成砂桩的影响和对周围土体的影响具有很大差别,利用传统沉桩挤土理论分析砂桩施工对周围已完成砂桩的影响将产生较大偏差;砂桩施工对周围已完成砂桩会产生较大影响,最大影响范围主要集中在地表以下1/3桩长范围内,影响程度与土层的种类和性质有密切关系,土性越好,影响程度越小;可利用增大砂桩间距和已有砂桩的阻隔效应减小影响程度。

FRP管混凝土桩与钢管混凝土桩黏结性能对比分析

为对比研究FRP管混凝土桩和钢管混凝土桩的黏结性能,进行了4组推出试验,分析了黏结方式、混凝土种类、试件长细比、外管壁厚等对黏结性能的影响.结果表明:相同试验条件下,钢管混凝土试件的黏结强度明显大于FRP管混凝土试件;使用膨胀混凝土、增大试件长径比及增大外管壁厚均可提高试件的黏结强度,但使用膨胀混凝土的提高效果最明显,可使其增大近10倍;不同的黏结方式下,应变随滑移量及截面高度的变化关系不同,对于直接黏结型试件,靠近荷载施加部位的应力首先发挥,而螺纹型试件的应变沿整个试件高度同时发挥.

冠梁标高对基坑周边环境的影响分析

降低冠梁顶标高以减少基坑工程造价是目前比较盛行的一种做法,但其往往导致基坑周边环境变形过大。以某建筑深基坑工程为例,通过对比该基坑开挖期间周围道路沉降、管线沉降、建筑物沉降、桩顶变形和支撑轴力的实测数据来分析支护结构安全有效、建筑物沉降满足要求,但地表沉降过大现象的原因,认为冠梁标高降低会对基坑顶部土体变形产生较大影响。通过有限元模拟对降低冠梁顶标高对基坑坡顶土体变形的影响进行深入分析。结果表明:坑顶土体变形过大并不意味着支护结构失效;冠梁顶标高降低后,由于坡顶土体失去侧向约束,在坡顶竖向荷载作用下,会产生较大的沉降和水平变形;土体沉降与水平变形具有相关性,但冠梁顶标高对坡顶土体水平变形的影响程度远远超过其对沉降的影响。建议当基坑周围有道路或管线存在时,谨慎降低冠梁标高,如必须降低,应采取其他有效措施约束土体的变形。

某南锚碇沉井基础数值模拟分析

以即将开工的某大桥南锚碇沉井为研究对象,利用PLAXIS 3D有限元软件对其进行施工和使用过程中的应力、位移模拟分析,为该沉井的设计提供参考.将模拟结果与南京长江四桥北锚碇沉井的实测结果进行对比,验证模拟结果的可靠性.模拟结果表明:该沉井施工运营阶段最大竖向位移为35.66cm,最大水平位移为25.28cm,整个沉井在填充内腔、浇筑顶板和锚碇过程中会出现明显倾斜,应对沉井后部土体进行加固处理;整个沉井除混凝土最大主拉应力已超过C30混凝土的轴心抗拉强度设计值之外,其余应力指标均满足设计要求.

装配式地下车站应用于内支撑支护结构的可行性分析

以南京市宁和华新路现浇车站为工程背景,根据实际地质条件、基坑支护及车站结构,通过有限元软件模拟基坑及装配式地下车站施工全过程,分析利用装配式底板和中板换撑的可能性。研究结果表明:当工程地质条件较好、支撑竖向间距较大时,装配式地下车站应用于内支撑支护结构具有可行性,但要求每层装配式车站均应自成结构体系,可在抵抗土压力后再装配上层车站;基坑周边环境对换撑安全性产生影响,应尽量减小坑外荷载;为有效换撑,建议采用矩形截面形式。

长江大桥基础的应用与发展

针对现有的132座长江干流大桥从桥型、跨度及基础形式进行统计分析,对每种基础形式选取代表工程进行说明,并预测了长江大桥的未来发展趋势。统计分析结果表明:斜拉桥及悬索桥是长江大桥的主要桥型;长江大桥跨度多集中在400~600 m;长江大桥主墩基础目前有6种形式:桩基础、沉井基础、管柱基础、沉井+管柱复合基础、沉井+桩复合基础及扩大基础,其中桩基础为最常用的基础形式;悬索桥锚碇基础目前有3种形式:隧道锚碇、开挖重力锚碇及沉井重力锚碇,其中开挖重力锚运用最多。随着桥梁荷载的持续加大,单纯依靠增大基础不经济,可采用后压浆技术提高土体性质,进而提高基础承载力;由于深水基础恶劣的服役环境,耐久性更好的新型材料是未来的发展趋势。

考虑时间影响的桩锚支护深基坑流固耦合分析

以深圳地区某桩锚支护深基坑为依托,基于有限元软件PLAXIS的土体硬化(hardening soil,HS)模型对深基坑降水开挖过程进行数值计算,得出降水开挖过程中变形随时间变化的规律,并在考虑时间变化的前提下,分析了考虑流固耦合与不考虑流固耦合深基坑变形和支护结构内力计算结果。研究结果表明:(1)桩体水平位移和坑外地表沉降在开挖后设置的固结期产生了回弹现象,而固结期后的坑底隆起量相对于开挖后有所增长;(2)考虑流固耦合与未考虑流固耦合时相比,最终桩体水平位移和坑外地表沉降都明显增大,坑底隆起明显减小,降水对桩体竖向位移和对坑底土体变形有类似的影响规律,并且桩体对坑底隆起具有限制作用;(3)坑底以上的桩身弯矩,考虑流固耦合时更大,而坑底以下部分恰好相反;另外,考虑流固耦合时的最终轴力小于不考虑流固耦合时的最终轴力。

土钉墙内部稳定性分析方法改进

现有土钉墙滑动面的确定方法大多假定圆弧滑动面通过坡脚,但事实并非如此。文中总结了实际中可能出现的圆弧滑动面的4种类型,利用圆弧滑动面圆心坐标与圆弧上3个位置参数的关系建立了不通过坡脚的土钉墙最危险滑动面的搜索方法。根据土钉墙滑动面的类型,讨论和完善了建筑基坑支护技术规程中土钉墙整体稳定安全系数计算公式。在3个算例中将不同方法得到的滑动面和整体稳定安全系数进行对比分析,结果表明文中方法得到的滑动面与其他方法结果接近,说明文中方法的可行性;部分情况下文中得到的滑动面不通过坡脚,而传统方法假定滑动面通过坡脚,二者计算偏差较大;对于除传统方法得到的滑动面之外的3种滑动面类型,在相同滑动面条件下完善后的公式由于考虑了部分土体重力沿滑动面切向的抗滑力作用,计算出的整体稳定安全系数稍大。

基于土体强度冗余法的桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索方法及安全系数的计算理论是深基坑桩锚支护结构稳定性分析理论的基础。传统圆弧滑动法在分析抗滑力矩的过程中,滑裂面法向应力的计算存在过多假设;且在通过网格搜索法确定最危险滑裂面圆心的过程中,粗糙网格的搜索结果误差较大,精细网格的搜索效率较低。基于以上问题,提出了分析基坑动态稳定性的土体强度冗余法,并采用了可提高精细网格搜索效率的自适应网格搜索法。通过算例将土体强度冗余法、滑动面应力法及圆弧滑动法的计算结果进行对比。计算结果表明,滑动面应力法高估了对滑裂面附近土体的抗剪强度,圆弧滑动法不能考虑土方开挖对桩后土体抗剪强度的削弱作用,土体强度冗余法能合理反映基坑的整体稳定性。

考虑局部超载下的桩锚支护结构变形分析

深基坑桩锚支护结构中,关于局部荷载作用影响下的支护结构变形没有固定的分析方法。故引入非线性水平附加应力分布来考虑局部荷载附加作用,结合土体与桩共同变形的挠曲线方程,套用Excel内置函数导出支护桩的水平位移。通过实例的数值模拟结果与附加应力方法计算结果的对比分析,验证了考虑局部荷载下桩锚支护结构的变形计算方法的合理性。超载影响分析表明,相关因素主要影响区域为支护结构开挖面以上的范围,超载作用距离坑边距离的控制与超载值的取值大小对支护结构安全尤为重要。

桩锚支护结构中两种管井降水方法的对比分析

基坑桩锚支护结构中采用管井降水时有两种方法,一是将地下水降到基坑底面以下,但在排桩嵌固端以上;二是将地下水降到排桩嵌固端以下,本文中从整体稳定性和基坑工程造价两方面对比分析该两种方法.分析结果表明将地下水位降到排桩嵌固端以下不仅安全而且经济.通过张掖某深基坑工程实例,对上述分析结果进行验证.建议以后类似工程中采用第二种降水方法.

纳米羟基磷灰石对苯酚的吸附

溶胶-凝胶法合成纳米羟基磷灰石(n-HAP)后再吸附水溶液中的苯酚,研究pH值及苯酚的初始浓度和平衡时间对吸附行为的影响,探讨其反应机理。结果表明:在碱性范围内对苯酚的吸附效果好,随着pH值的增加,吸附量逐渐增加,在pH≈11时吸附量能达到23.3 mg·g-1;n-HAP对苯酚的吸附属Langmuir等温吸附模型;在120 min时吸附达到平衡,吸附速率符合拟二级动力学方程。

基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°~90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.

明挖与盖挖结合法对地铁车站基坑支护结构变形影响研究

以成都地铁5号线青羊宫站基坑工程为研究对象,利用有限元软件对该明挖与盖挖结合车站基坑开挖过程进行数值模拟,研究了支护结构变形和地表沉降情况,分析盖挖对基坑的影响,并利用现场实测数据对模拟结果进行验证。结果表明:本次模拟结果与现场实测结果较为接近;当盖板连接基坑两侧支护结构时,盖板起到支撑作用,由于盖板刚度较大,故支撑效果更好,其对支护结构变形和地表沉降均起到抑制作用,但由于盖板自重及上部荷载均传递给基坑支护结构,而支护结构本身是水平被动桩,故在设计过程中应考虑其竖向承载力。

大型沉井下沉过程拉应力影响因素分析

为研究大型沉井下沉过程中的拉应力影响因素,以五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立足尺首次下沉沉井数值模型,在利用现场实测数据验证数值模型准确性的基础上,通过控制变量法分别分析初始下沉高度、开挖方式、沉井平面尺寸等因素对沉井基础混凝土拉应力的影响,并据此提出相应的拉裂防控措施。研究结果表明:在大型沉井初始下沉过程中,宽度方向混凝土拉应力往往大于其长度方向,且沉井长宽比越大,宽度方向与长度方向的拉应力比越大,故宽度方向拉应力是工程监控的重点;沉井隔墙拉应力可通过梁的相关理论近似分析,但需考虑隔墙在交点处的相互作用;初始下沉高度、开挖方式及荷载对沉井混凝土拉应力均有较大影响;沉井最大拉应力随着外荷载的增大而线性增大,八区开挖方式比大锅底开挖混凝土最大拉应力减小近90%,增大初始下沉高度可使混凝土最大拉应力减小近50%;增大初始下沉高度和调整开挖方式仅通过改变施工工序即可实现,是较为经济合理的控制井身拉应力的方法;井身混凝土强度、隔墙宽度、井壁宽度等对井身拉应力的影响较小,在沉井下沉过程中无需重点考虑。

湿陷性黄土场地双向螺旋挤土灌注桩成孔挤密效应与极限承载力试验研究

为深入研究大厚度自重湿陷性黄土地区双向螺旋挤土灌注桩成孔前后桩周湿陷性黄土挤密范围和挤密效果,揭示双向螺旋挤土灌注桩破坏特征和极限承载力,在兰州榆中某高阶地开展现场双向螺旋挤土成孔试验与静载试验。基于各地规范中双向螺旋挤土灌注桩桩侧极限阻力修正系数和兰州各典型地层现场实测数据,提出了甘肃地区不同土类桩端极限阻力标准值。结果表明:桩周土体地表隆起量与径向水平位移随距离成孔中心越远呈减小趋势,径向影响范围为3D(D为桩径),竖向影响范围为地表以下25 m;在2D范围内对桩周土体的物理力学指标有明显改善,桩心距越小,挤土成孔对桩周土体的物理特性影响越明显;同等工况下双向螺旋挤土灌注桩的单桩极限承载力相比长螺旋灌注桩提高25%,且都呈现缓变型破坏特征。