考虑桩-土-结构相互作用下的跨地铁隧道基坑和基础设计与分析

本项目为跨既有地铁隧道的高层建筑,通过对基坑及转换基础进行精细化的设计与分析,保证地铁隧道和高层建筑的安全。采用考虑桩、土、上部结构相互作用的m法建立整体模型,对不同的m值结果进行对比,得出桩和转换梁的合理内力进行设计;运用Midas/GTS软件分析基坑开挖和主体结构施工对跨下地铁隧道的影响,对比基坑底采用格构式加固和满堂式加固对地铁隧道隆起的影响,同时运用Midas/GTS软件对桩和转换梁进行有限元实体分析。研究表明,当m值较大时,对桩更为不利;当m值较小时,对转换梁更为不利;地层加固形式和开挖顺序对隧道的变形有一定影响,本项目格构式加固有效减少隧道隆起且经济性较优;整体模型有限元实体分析的结果与m法计算结果有一定可比性。

考虑土-桥台-上部结构相互作用的曲线桥抗震性能研究

对国内外历次地震中桥台震害进行了梳理。介绍了简化桥台模型、弹簧桥台模型、弹性梁单元桥台模型等几种针对城市桥梁桥台的典型数值模拟方法;以某立交G匝道曲线梁桥梁为工程背景,建立考虑土-桥台-上部结构相互作用的不同精细化程度的数值模型,开展人工地震动条件下的非线性动力时程反应分析,对比分析不同数值模型的计算误差;在此基础上选取合理数值模型,对桥梁曲率半径进行变参数研究,探讨墩底内力、墩梁相对位移以及台梁相对位移的变化规律。研究发现:提高土-桥台-上部结构相互作用的模拟精细化程度可以更准确地反映桥梁边墩的地震响应,特别是弹性梁单元桥台模型可综合考虑桥台的动力响应,值得推荐;考虑土-桥台-上部结构相互作用条件下,曲率半径越小,各桥墩横向内力及位移差异越明显,建议在进行曲线桥梁抗震设计中应予以重视。

深厚填土地基处理、基础与结构共同作用设计

本文阐述了深厚填方地基的工程地质问题,讨论了现有的解决处理方法及局限性,提出了深厚填土地基处理、基础及上部结构共同作用的整体设计概念,以某工程实例对设计中的地基处理关键技术及下部沉降控制设计进行了探讨与总结,最后通过现场监测的方法进行了验证,为今后类似深厚填土地基工程设计与施工提供了可靠的技术支撑.

无桥台斜腿刚架桥与路堤填土相互作用分析

针对无桥台斜腿刚架桥与路堤填土相互作用问题,采用Winkler地基,建立二维计算模型来分析土压力对该桥型结构的力学性能的影响规律。在此基础上,进一步建立三维实体模型,对该问题进行弹塑性分析,得到了土压力的大小与分布以及对该桥型应力状态的影响范围,从而为该桥型的设计与计算提供了有重要参考价值的科研依据。

挤扩支盘灌注桩-土-上部结构体系动力相互作用的研究

论文介绍了研究挤扩支盘灌注桩-土-上部结构体系动力相互作用的方法,根据研究成果,挤扩支盘灌注桩中的支盘相当于阻尼器,可以起到减震作用。考虑相互作用的体系,结构的动力特性以及地震作用下的响应都有很大程度的变化。

土-筏基钢框架结构动力相互作用试验研究

为了解土-结构动力相互作用,分别在土槽和刚性地基上进行大比例筏板基础-钢框架顶层低频激振,通过改变上部结构刚度而进行了4个工况的试验对比,对采集的信号进行频谱分析和时域分析,得到不同工况下刚框架频率和动力反应,发现土体对结构频率与动力反应的关系呈现出一定的规律,这种规律主要是由上部结构的刚度变化引起的.土槽中的结构比刚性地基结构自振频率有所折减,随着上部结构刚度的增加土槽中的结构自振频率折减增多,试验最大值可达21.63%.结构各层柱的最大剪力、各楼层加速度峰值及位移峰值有明显的变化规律,加速度折减可达30%以上.

考虑土-结构相互作用效应的三维桩基结构动力有限元分析

结合简化阻抗法建立了三维相互作用结构的动力有限元分析模型,导出了考虑群桩刚体、惯性效应作用时的结构相互作用时程积分方程式,以近乎纯结构有限元的建模途径合理地反映出桩-土-上部结构在水平地震作用下的动力相互作用特性。模型中引入具有桩(筏)-土阻抗特性的弹阻单元来描述不同群桩布置、土层状况因素对体系反应的参与作用,而在动力方程中竖向SV剪切波经桩土刚体相互作用产生的水平、摇摆分量对体系的影响亦得以体现。20层桩承刚框架结构的动力分析表明:较柔的桩、土基础使得体系的SSI效应增强,但其参与程度与群桩效应相关,而结构构件内力较不考虑相互作用时有较大折减;应用该法可精确、快速地进行复杂上、下部结构时程反应分析。

土-结构相互作用1:4钢框架-筏板基础模型激振试验研究

为了了解土与结构的相互作用,在土槽中进行1∶4钢框架的激振试验,试验通过改变上部结构刚度,分别输入高斯白噪声测自振周期,EL波和Taft波研究其动力反应及土体对上部结构的减震效果,与有限元软件SAP2000模拟刚性地基上的钢框架做动力反应分析对比,发现自振周期有一定差异,上部结构刚度越大附加周期越大,附加周期最大值达到0.22 s。土体对钢框架有一定的减震效果,这种减震效果主要跟上部结构刚度变化有关,由于土-结构相互作用,钢框架在土槽中激振时顶层加速度峰值比在刚性地基上激振时减小,折减系数达0.661,而顶层位移峰值则增大。

超高填土肋板式桥台的桩基础结构分析

为减少桥梁工程的造价,有时会利用台后高填土来减少桥梁结构的长度,形成高桥台,本文就湖北沪蓉西(宜昌至恩施)高速公路项目中坪坦村大桥的超高肋板式桥台来进行桩基础的结构计算分析,为大家提供一个肋板式桥台在高填土的计算方法。

土-框架建筑群动力相互作用有限元模拟分析

城市建筑越高越密集的发展趋势,对土-高层建筑群的相互作用分析提出了新的理论课题。本文以Davidenkov地基模型作为本构模型,并运用振动台实验实测数据验证该本构模型模拟黏性土动力响应的准确性。在此基础上,运用ANSYS建立土与建筑群动力相互作用的有限元模型,上部结构设计为框架结构,分析土与高层建筑群的动力相互作用对上部结构动力响应的影响,并与单体建筑进行对比。然后改变模型参数,分析上部结构间距和上部结构数量对建筑群动力响应的影响。计算表明,在土-建筑群相互作用体系中,群效应对上部结构的动力响应有影响,群效应使得群内建筑三层以上楼层的绝对加速度峰值、速度峰值都减小,并且平行于震动方向以及中间建筑受群效应影响更为明显;同时,在三层以上时,随着间距的增大,群效应越来越小,随着上部结构的增多,群效应越来越大,但上部建筑不同的布置方位也可能导致不同的结果。

填海区水化学场变异对细粒土细观结构的影响

根据物质之间的物理化学反应和平衡的基本原理,分析了赋存环境变化下地下水溶液中的化学组分与土颗粒之间胶结物以及土颗粒中矿物成分的水土相互作用反应;以及细颗粒土的双电层理论和土颗粒之间胶结作用力学机制分析了土颗粒之间的相互作用。海相沉积的细颗粒土是一种结构性土,结构性细颗粒土的细观结构是决定土体结构强度和工程特性的主要因素之一。填海环境下海相沉积的细颗粒土的赋存环境将会发生改变,地下水化学场将发生变异,地下水的pH值和化学组分的成分和浓度将发生改变。赋存环境变化下,在水土相互作用反应形成新的平衡过程中土体的细观结构将会发生改变,进而影响土体的结构强度和工程特性。

地震作用下上部结构刚度改变对基桩受力的影响

结合典型工程实例,采用在土体侧向边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟,在平面应变单元和桩体梁单元连接处用约束方程的方法进行节点耦合、满足连续条件,选择桩、土、荷载参数,用整体有限元方法进行桩-土-结构相互作用体系的地震反应分析。重点讨论了三种不同的上部结构刚度对桩基地震内力的影响,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。

连云港海滨大道超高填土桥台分析与设计

文章结合了一座超高填土肋板式桥台的工程实例设计,介绍了超高填土肋板式桥台的受力特点及设计要点,分析并总结了其设计时需验算的主要内容,以期为同类型桥台的设计提供一定的参考。

上部结构刚度对桩基地震动力响应的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程进行节点耦合,使两种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例求出了三种上部结构刚度下体系1至6阶的自振周期和桩基的动力响应,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移的响应,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。

地震作用下结构刚度对桩基内力的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟；在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处．用补充约束方程的方法进行节点耦合，使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构覆荷栽参数．重点讨论了地震作用下3种不同的上部结构刚度对桩基内力的影响．求出了3种上部结构刚度下体系1～6阶的自振周期和桩基的最大位移覆内力等，并进行了分析和比较，得到了在水平地震荷栽作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移，且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。

土-地下车库-上部结构相互作用体系地震易损性研究

本文提出了适用于地下车库结构的地震易损性评价指标,在此基础上对地下车库结构进行基于增量动力分析的地震易损性分析。结果表明,当结构遭遇7度罕遇地震时,结构能够保证完全可用的概率约为30%,结构能够保证基本可用的概率约为95%;同时本文对附带上部框架结构的地下车库土-结构相互作用体系进行增量动力地震易损性分析,在使用了本文提出的易损性评价指标的基础上,得到了地上结构和地下车库结构的地震易损性曲线。结果表明,当结构遭遇7度罕遇地震时,地下车库结构能够保证完全可用性能水准的概率约为15%,能够保证基本可用性能水准的概率约为85%。由于上部框架结构的影响,地下车库结构达到完全可用和基本可用性能水准的概率分别降低了约15%和10%。

无桥台斜腿刚架桥台后土沉陷及防治对策

无桥台斜腿刚架桥具有显著的结构力学性能,在跨线桥中得到较为广泛的应用。调查发现,该桥型存在桥头与路基相连接处脱空、路基沉陷和台后土沉降明显等共性病害。为此,计入静水压力对土体粘聚力与内摩擦角的影响,结合土体的多相松散颗粒塑性变形特点,基于Drucker-Prager模型对土体开展蠕变分析,深入研究台后土体的变形行为,并计入土与结构的相互作用,探讨台后土沉陷对结构的影响。最后,结合工程实践,提出应对台后土沉陷的有效措施。研究成果可为该类型桥梁及相近结构如何有效控制台后填土的沉陷提供参考。

土与结构相互作用大比例模型试验研究

通过对土槽中的1/4比例的钢框架模型进行激振,测得柔性地基的结构在不同上部结构-地基相对刚度比条件下的加速度反应。把结构吊至刚性地面,输入相同的地震波,测得结构在相应工况条件下的加速度响应。根据上部结构动力平衡方程,求出结构底部的剪力。对比同一工况下柔性地基条件下和刚性地基条件下结构底部的剪力,可得结构的底部剪力折减系数。结果显示,上部结构-地基相对刚度比是影响土与结构相互作用的重要因素,随着上部结构刚度的变化,结构的底部剪力也发生明显的变化。

桥台模拟方法对连续梁桥地震反应的影响

以一座三跨连续梁桥为例,根据是否考虑"上部结构—桥台—填土"相互作用和桥台强度贡献建立三种桥台模型,结合不同的地震动输入研究桥台模拟方法对连续梁桥纵向地震反应的影响。分析结果表明,"上部结构—桥台—填土"相互作用可能会对主梁位移和桥墩地震响应产生较大影响,但是否考虑桥台强度贡献对桥梁地震响应结果影响较小。

整体式桥台桥梁的桥头搭板设计

在过去几十年里,瑞士建造的整体式桥台桥梁的数量不断增加。这种类型的桥梁较传统的桥梁有较多优点,但其存在明显的土-结构相互作用,特别是在桥头搭板和路堤之间。为了取消伸缩缝,将桥头搭板直接连接到整体式桥台桥梁的端部,从而也经受由于温度效应和混凝土收缩徐变引起的桥面板位移。为保证桥头搭板设计合理,建立桥头搭板修正几何模型,研究桥头搭板的力学特征以及桥头搭板端部路面沉降和桥头搭板与桥面板连接处路面的开裂情况,证明了增加桥头搭板末端埋置深度的有利作用。在此基础上,提出一个连接桥面板与桥头搭板的细部构造,以避免在此处路面产生裂缝。建议在初步设计阶段对其进行详细考虑,以使整体式桥台桥梁在不增加施工成本的前提下改善其长期性能。