深大圆形沉井基底隆起安全系数结构参数敏感性分析

针对不同工况下的圆形沉井,采用高效的有限元分析软件OptumG2,并运用强度折减法对沉井的基底隆起安全系数进行了求解;通过对结构参数的敏感性分析,揭示了不同沉井规模和下沉阶段对基底稳定性的影响,并绘制了基底隆起安全系数的等值线图。该研究结果可为设计人员在实际工程中快速确定沉井基底隆起安全系数和优化施工方案提供科学依据和参考,以及为未来城市建设中的沉井设计提供有力支持。

全长灌浆锚固系统锚固界面软化特性研究

基于离散化思想,将弹簧单元法引入锚固系统力学分析中,建立了位移分布函数、轴力分布函数以及侧阻力分布函数之间的联系。考虑锚固界面的软化特性,假设极限侧阻力分别以线性和指数曲线两种形式衰减至残余摩阻力,模拟了锚固界面的软化过程,分析了界面软化特性对锚固系统拉拔力学行为的影响,并采用现场拉拔试验进行了验证。研究表明:考虑锚固界面软化特性可更加真实地反映锚固系统的受力变形特性,无论是线性软化还是指数曲线软化,在选取合适软化系数的情况下,两者的分析结果差异很小。

基于GEO5的基坑开挖支护结构变形分析

为了解锚拉式排桩深基坑支护开挖过程中围护结构变形的安全性问题,为实际工程设计与计算提供依据,运用GEO5软件的基坑支护设计模块和有限元模块,对锚拉式排桩深基坑支护进行模拟和对比分析。结果表明,在支护设计模块中,围护结构最大水平位移为4.4mm;有限元模块中围护结构最大水平位移9.1mm。并且,两个模块中最大水平位移均发生在桩顶处,这表明桩顶在基坑开挖过程中是围护结构变形的关键部位。此外,桩身弯矩主要以正弯矩为主,这对于确定桩的配筋和连接方式具有重要指导意义。

掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

变向水平加载下裙式吸力基础三维运动及周围砂土变形规律试验研究

海上风电基础长期受到水平风、波浪荷载作用,荷载方向随季节和气象变化显著,影响基础安全服役。裙式吸力基础是海上风电新型基础形式,开展模型试验,研究其在变向水平单调荷载下三维运动及砂土表面变形规律。研究表明:水平荷载方向改变之后,裙式吸力基础运动方向并非始终与加载方向一致,基础运动模式分为三个阶段,第一阶段主要发生基础水平面内转角的改变(水平面内即扭转运动),第二阶段基础水平面内转角与竖直方向倾角变化程度相近,第三阶段主要发生竖直方向倾角的改变。加载方向改变后,裙式吸力基础在水平面内运动方向随水平荷载的增加由初始加载方向逐渐向水平荷载加载方向偏移,即水平面内运动轨迹变化具有“滞后性”,且裙式吸力基础比传统吸力基础“滞后性”更加明显,表明变向水平荷载作用下裙式吸力基础有更强的稳定性。荷载方向改变后,基础周围土体表面变形范围不规则、沿水平加载方向不对称,不对称性主要表现在初始加载方向前侧和后侧,且当荷载偏转角度为90°时,不对称性最明显。裙式吸力基础周围土体表面变形范围大于传统吸力基础,最大为传统吸力基础的1.60倍;裙式吸力基础前后侧土体表面变形范围之比小于传统吸力基础。

基坑坑底抗隆起稳定性研究现状与展望

基坑坑底抗隆起稳定安全系数是基坑工程设计的重要指标之一,但在实践中,现有计算方法较难满足工程需要,经常导致基坑设计造价过高。为了推动基坑坑底抗隆起稳定分析方法研究,讨论了经典方法、我国现行规范方法及其规定的安全系数限值所存在的问题,并总结了近年来各类稳定性验算方法在考虑土体强度不均匀性,支护结构嵌固深度、刚度和抗弯强度等影响因素下的改进与发展。常规基坑坑底抗隆起稳定性验算方法并未考虑基坑宽度效应的影响,因此,进一步总结了地铁车站和综合管廊等需要考虑基坑宽度效应的窄基坑抗隆起稳定性的研究进展,主要对基于地基承载力模式和圆弧滑动模式改进的窄基坑坑底隆起破坏模式和稳定性验算方法进行了讨论,以期为基坑坑底抗隆起稳定性验算方法向着科学性、合理性、准确性方向发展提供参考。

Winkler地基板动力学系统的广义化与简化求解

为简化Winkler地基板动力学系统的求解,对该系统时间、空间坐标进行缩放变换,建立了与系统参数解耦的广义动力学方程与频率方程,得到无量纲频率关于板长的预解集,即:频率-板长曲面.分析此曲面特性,并基于此曲面提出预解-定解简化算法,通过与文献算例比对,验证了该算法的正确性与准确性.研究表明:任意系统参数值的变化,仅影响时间、空间还原系数的大小,因此,频率-板长曲面具有适用于系统参数值任意变化的一般性,可作为该系统的一般解;依托于频率-板长曲面,仅通过线性转换即可实现对系统频率的定解,不仅避免了传统方法所涉及的多参数超越方程组的非线性迭代求解问题,同时也避免了因系统参数变化而导致的重复求解,实现了该系统求解的简化.

管道工程穿越既有轨道交通安全评估与监测实例分析

由于管道工程临近地铁保护区的项目不断增加,安全评估和专项监测的应用非常必要。论文以某出水管工程涉及轨道交通5号线为例,设计了专项监测方案,重点分析了管道施工影响既有地铁车站结构安全评估预测与实测的监测变形,验证了安全评估的预测值与实际监测数据的符合性。

基坑工程中钢支撑预加力计算方法探讨

根据工程经验,钢支撑预加力一般取支撑轴向压力标准值的0.5~0.8倍。但是,支撑轴向压力标准值是未知数,一般计算时需通过迭代的方式确定预加力。该方法计算过程复杂,且有两个支撑轴向压力标准值,实际施工过程中到底施加多大的预加力存在较大的争议。为此,通过理论分析,将预加力作用下的支撑轴力等效为刚度增大的无预加力情况下的支撑轴力,可直接计算出支撑轴向压力标准值并确定钢支撑预加力的大小。最后通过某工程实例,与传统迭代的方法进行了对比,认为修正后的预加力计算方法简单方便、结果可靠。

上海超深基坑地下连续墙的空间变形特性实测分析

基于大量现场实测数据,对上海城区某大型通道工程超深基坑在开挖和降水耦合作用下地下连续墙的空间变形特性及规律进行了详细分析与研究。结果表明:①当基坑长深比、长宽比较小时,受坑角效应影响,地下连续墙变形呈现显著的三维效应,且局部出现较大横向挠曲,其中靠近坑角两侧的局部挠跨比大于中部,靠近坑角两侧的横向挠跨比平均值约为(0.32~0.56)δ_(h)/H_(e),跨中位置横向挠跨比平均值约为(0.15~0.23)δ_(h)/H_(e);②地下连续墙最大侧移δhm随着开挖深度H的增加而呈非线性变化,特别地当开挖深度H超过12m之后,其变化率明显增加;③大幅度坑内超前预降水的卸荷效应会造成地下连续墙先期变形显著增加,并导致后续累计变形的大幅增加,受此影响,基坑开挖期间地下连续墙最大侧移及竖向变形分别为0.7%He,0.1%He(回弹),坑中立柱回弹变形最大为0.2%He,约为地下墙回弹的两倍,各变形量均显著大于上海地铁标准车站基坑(深度16~20 m)的实测统计数据。因此,在超深基坑施工过程中应尽量采用分步降水方式,避免一次性预降水。

基于邻近建筑物变形承受能力的基坑变形控制指标研究

引入了一种基于基坑周围环境承受力的基坑形变控制指标,该指标立足于基坑邻近建筑物及构筑物的承耐限度,运用位移控制有限元方法(DCFEM),综合考量了基坑挖掘深度、围护结构类型、基坑与周边建筑间距等多种变量,绘制了三维控制指标曲线来体现基坑开挖深度、建筑物与基坑距离两个变量与基坑变形最大容许值的关系。

弹性模量对框架预应力锚杆支护边坡坡面变形影响分析

基于强度折减法,通过实际工程案例对三种弹塑性模型下边坡失稳过程进行数值分析,探究边坡坡面变形规律,研究不同弹塑性模型下土体粘聚力和内摩擦角对边坡坡面变形的影响.结果表明:对边坡坡面变形影响最大的为变模量弹塑性模型,最小的是理想弹塑性模型;采用变模量和弹性模量线性增加弹塑性模型计算的变形更加趋近实际的变形.通过变形突变点对应的折减系数得到安全系数,为变形和边坡安全系数建立关系提供思路、为边坡监测预警系统的建立提供借鉴,对未来边坡工程信息化的进展有着重要意义.

抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

桩承式路基双向受荷桩设计分析方法研究

研究目的:为系统研究桩承式路基双向受荷桩工作机理及设计分析方法,确定水平荷载以及桩体轴力共同影响下的双向受荷桩承载关键影响因素,综合运用线弹性、水平土拱、弹性地基梁等基本理论以及有限差分方法,建立并求解桩承式路基双向受荷桩内力变形分析模型,揭示水平地基系数、桩体轴力、边界约束及桩长等因素对双向受荷桩变形及内力的影响规律,形成完整的桩承式路基双向受荷桩设计分析流程。研究结论:(1)桩承式路基路堤范围内桩体处于弯压受力状态,表现为双向受荷被动桩承载特征,通过水平土拱以及有限差分法可实现双向受荷桩内力与变形的精确计算;(2)“m”方法关于双向受荷桩内力变形的分析结果偏于安全,层状地基分段“K”方法能更好地体现地基软弱夹层的影响;(3)桩体轴力对双向受荷桩承载性能的影响很小,桩承式路基双向受荷桩设计中可不考虑桩体轴力大小及分布形式的影响;(4)桩顶约束对双向受荷桩承载性能的影响高于桩端约束,桩端可统一采用自由约束边界,桩顶嵌固约束可引起桩顶内力的较大集中;(5)桩体长度对双向受荷桩承载性能的影响存在限值,桩端一般应超过桩体水平荷载最大的区域,应避免出现短柱桩承载情形;(6)本研究结论可为桩承式路基双向受荷桩设计提供理论支撑和方法依据。

高烈度湿陷性黄土地区TOD项目的特殊地基处理及基础选型设计

针对高烈度湿陷性黄土地区某TOD项目,从基础埋深、地基处理、基底压力、场地周边情况、后期施工干扰及工程造价等方面,分析了其地基处理及基础选型。依据项目特点,对不同地基基础方案进行了对比,重点分析了CFG桩复合地基筏板基础和长螺旋钻孔压灌桩筏板基础。结果表明:CFG桩复合地基筏板基础综合造价优于长螺旋钻孔压灌桩筏板基础,并给出了优化后的CFG桩复合地基筏板基础方案;建议湿陷性黄土场地采用CFG桩复合地基时,考虑饱和土参数对复合地基承载力的影响,以便简化挤密预处理工艺。当裙房基础埋深与住宅主楼差异较大且二者毗邻时,考虑湿陷性黄土场地及施工的便利性和可行性,裙房基础采用了桩基础。

咬合桩围护结构在桥梁浅基加固中的应用——以陇海线坝河大桥加固工程为例

为探究咬合桩围护结构在浅基础加固中的力学特性,以陇海线坝河大桥为工程背景,选用Mohr-Coulomb本构方程,通过有限元软件MIDAS/GTS建立三维仿真模型,分析桩侧土体冲刷掏空对结构的影响,研究结构同一断面在不利工况下位移和内力的分布规律,并分析Ⅱ序桩的种类、冠梁布置、桩径对加固效果的影响。结果表明:土体冲刷后控制位移发生在桩顶长边方向且方向向内;土体冲刷掏空后土压力达到峰值且桩底弯矩为零,同时桩顶产生一定弯矩且反弯点位于桩基中部偏下;左、右侧面与迎水面背水面在受力和变形上均对称;在Ⅱ序桩为有筋桩时,其刚度对结构位移起到较大作用,无筋桩较有筋桩水平位移提高了2.75倍;冠梁作为边界约束对结构位移产生数量级影响,未冠梁较设冠梁水平位移提高43倍;咬合桩桩径与结构水平位移成反比,桩径对结构位移起到较大作用,桩径由0.8 m增加到1 m,桩径顶位移由0.18 mm增加到0.41 mm。

民用建筑减隔震技术研究现状综述

中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,是一个震灾严重的国家。传统刚性结构和延性结构虽然能够在一定程度上抵抗地震的破坏,但效果仍不尽人意。针对以上情况,统计了近年来学者通过大量试验和理论分析对建筑的减隔震技术的研究成果,归纳总结了国内外基础减隔震技术、层间减隔震技术、岩土减隔震技术和组合减隔震技术的研究现状,并对其研究方向作了展望。

地下管线在基坑开挖过程中变形规律的分析及关键影响因素研究

对地下管线在基坑开挖中的变形规律进行分析,采用地基模型改进、管线模型简化和边界条件设置等技术手段进行方法优化。研究结果表明,在地表超载条件下,管线的竖向位移和水平位移都显著增加,分别约为原来的2.6倍和4.4倍,最大竖向位移约为3.1 mm,最大水平位移约为-4.2 mm。同时,竖向和水平弯矩增幅达21.2%和37.8%,表明地表超载对管线的位移和弯矩产生显著影响,尤其是对水平位移和水平弯矩的影响更为明显。

拉拔过程中全长灌浆锚固系统能量演化规律

锚固系统的拔出破坏实质上是能量驱动的失稳破坏,能量演化规律能充分反映锚固系统的承载性状和失效破坏过程。为了揭示循环荷载作用下全长灌浆锚固系统变形破坏过程中的能量转化机制及损伤劣化过程,文章基于热力学第一定律,给出了锚固系统在拉拔过程中的输入能、弹性能、耗散能、阻尼能以及损伤能等能量计算公式,并结合某项目全长灌浆锚索的现场拉拔试验,系统地研究了拉拔过程中全长灌浆锚固系统内部的能量演化规律。研究结果表明:1)随着循环次数和拉拔荷载的增加,输入能、弹性能、阻尼能以及损伤能均在逐渐增加,当拉拔荷载接近于极限抗拔力时,损伤能会呈现出急速增加的现象;2)在拉拔过程中,弹性能的变化幅度较小,其占比始终维持在50%左右;3)阻尼能和损伤能的演化是一个“此消彼长”的过程,阻尼能的占比曲线呈倒“U”型,其占比总体来说维持在20%以下,而损伤能的占比曲线大体呈“U”型,且其随着荷载比的变化幅度相对较为明显;4)全长灌浆锚固系统在拉拔过程中会产生较大的塑性损伤能,该过程实际上是不断损伤、刚度逐渐劣化的过程。本文成果对全长灌浆锚固系统的设计、施工、检验及监测预警具有一定借鉴意义。