地下连续墙对软弱夹层场地地下结构地震反应影响研究

在地下结构抗震分析中,软弱夹层场地较一般成层场地而言问题要更为突出。本文以双层双跨矩形框架地铁车站结构为研究对象,基于有限元软件ABAQUS,建立土-地下连续墙-地铁车站结构体系的静动力耦合有限元分析模型,研究地下连续墙对软弱夹层场地地下结构地震反应的影响,对比分析了在不同场地工况下地连墙以及地连墙的连接方式对地铁车站结构的地震响应规律。研究结果表明:地下连续墙与车站结构协同作用使得车站结构整体水平变形减小,且减小效果随着软弱夹层厚度的增加更加明显;地下连续墙同时会引起附加的侧向土压力作用到车站结构上,对上层中柱和侧墙顶部等部位存在不利影响,建议工程实践中采取一定的加强措施。

地震时地下连续墙围束效应与围束土壤超孔隙水压力之探讨

以三维有限元程序仿真研究受地下连续墙围束土壤其受震时之反应。以1995年阪神地震波为输入条件,土体为中紧密度砂土及疏松砂土时发现:随着地震方向地下连续墙位置之靠近,围束体内部的土体最大水平向位移将跟着减少,其中又以在中紧密度砂的效果明显于松砂之效果;在松砂中之超孔隙水压生成速度明显比中紧密砂快;中紧密砂中之超孔隙水压于受激发过程会因土体剪胀之故,局部期间有下降现象;中紧密砂之液化因地下连续墙围束效应明显降低。

砂土地层中地下连续墙的抗震性能研究

为研究武汉市长青区管槽基坑工程地下连续墙在地震工况下的响应规律,采用FLAC2D软件,构建基坑地震响应快速模拟方法。对基坑地下连续墙结构分别进行不同地震波作用位置和地层类型下的响应分析。结果表明地震波越接近于地下连续墙时,墙体弯矩和剪力越大,对墙体的破坏作用越大。在密砂地层中,墙体弯矩明显小于在松砂地层中,但剪力大于松砂地层中的剪力。另外,在地震作用下,地下连续墙的弯矩和剪力分别达到静力分析的2.8倍和2.7倍。横向支撑在地震作用下轴力将增大,极有可能破坏。因此,建议在高地震烈度区,基坑设计应充分考虑地震破坏作用。

地下连续墙对无柱大跨地铁车站地震反应影响

无柱大跨地铁车站抗震设计是否考虑地下连续墙的影响尚未有统一定论。基于ABAQUS有限元数值分析软件,建立了土-结构静动力耦合有限元模型,分析了水平竖向双向地震作用下,地下连续墙对无柱大跨地铁车站结构动力反应的影响。数值分析表明:地下连续墙会增大无柱大跨地铁车站体系的水平抗侧刚度,考虑地下连续墙时车站侧墙的总体水平相对变形降低;但地下连续墙的存在会放大无柱大跨地铁车站上覆土体的竖向惯性效应,同时也会使得无柱大跨地铁车站内力重分布。考虑地下连续墙时车站底板端部是抗震薄弱环节,抗震设计中应对其进行适当加强。

地下连续墙对叠合墙式地铁车站结构地震反应的影响研究

针对现行地铁地下车站结构的常见叠合墙式结构设计方法和抗震分析方法中不考虑地下连续墙存在的现实情况,基于数值计算方法,建立了土–地下连续墙–地下结构静动力耦合非线性相互作用有限元分析模型,分析了地下连续墙存在时对地铁地下车站主体结构地震反应的影响规律。研究结果表明:地下连续墙的存在对地铁车站主体结构的抗水平侧移能力有一定的提高作用,使得其顶底间的最大相对位移有显著减小。从这一结果出发,似乎可以认为地下结构抗震分析中不考虑地下连续墙时可看作是地下结构的地震安全储备。但是,地下连续墙的存在明显改变地下结构的整体变形性态,进而导致地下结构的内力发生重分布,尤其使得大震时车站结构的顶、中、底板一些关键部位的地震损伤程度明显比不考虑地下连续墙时要严重;同时,地下连续墙对车站结构顶底板表面与土体间的相对摩擦剪力也产生明显的影响。

圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法

首先将水平地震荷载作用沿环向展开为傅立叶级数,利用沿圆周法向和切向两个方向的正交性,再将水平地震荷载转化为一致横向荷载组合,使三维求解问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加,进而提出圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法。之后,采用等效线性化方法来考虑土体非线性性质,进一步将非线性地震反应问题转化为线性问题求解。通过对比简化方法结果与三维方法结果,验证了简化方法的实用性和可靠性。比较结果表明,简化方法缩减了模型规模,极大提高了计算效率。最后对某超大直径圆形地下连续墙场地进行了地震反应分析,与场地中不设连续墙的自由场结果相比,发现圆形墙体的围束效应使得基坑底部的加速度峰值有所增大,而对远离墙体的地表土层的地震反应影响很小。

在地震波作用下地下连续墙的动力响应

采用有限元—无限元耦合法分析在地震波作用下地下连续墙与场地土相互作用的动力响应。子结构法的应用有效地解决了有限元—无限元的耦合问题。通过实例分析了El Centro波作用下地下连续墙在场地土中的动力响应,讨论了场地土层性质、厚度以及夹层属性对连续墙动力响应的影响,对地下连续墙的抗震设计具有参考价值。

能源地下连续墙的热力学行为模型试验研究

鉴于目前国内外针对能源地下连续墙的热力学行为的研究较少,开展了能源地下连续墙的室内模型试验研究。为了研究不同换热工况以及约束条件对墙体以及墙土接触面热力学行为的影响,设计了三组对照试验。通过对试验过程中读取的温度、应力、应变数据进行分析,探索了地下连续墙在换热过程中的温度场、墙体内的垂向应变以及接触面法向应力的变化规律。对比研究了不同工况下墙内轴向应变以及墙土接触面法向应力数据的差异性,揭示了温升变化和约束变化对这些参数的影响机制以及重要程度。

富水圆砾地层地铁深基坑地下连续墙施工力学行为

为了研究富水圆砾地层地下连续墙施工时槽壁的变形及受力情况,确保施工过程中的安全,以某地铁车站为工程背景,采用有限差分软件FLAC^(3D),选取相邻3幅地下连续墙为原型进行三维动态施工数值模拟,依据数值模拟结果对槽壁及地表在地下连续墙施工过程中的受力、变形状态及规律进行分析,指导施工。研究结果表明槽段拐角侧壁水平剪应力最大,最大侧向位移发生在圆砾层,地表沉降呈现沿垂直槽段方向对称勺型分布。

格栅式地下连续墙桥梁基础抗地震液化机理研究

1项目的研究意义 所谓格栅式地下连续墙基础（Lattice Shaped Diaphragm Wall，简写为LSDW），是指相邻的地下连续墙墙体采用刚性接头连接，形成平面闭合的矩形框架并设置顶板（承台）的基础形式，也可称之为矩形闭合型地下连续墙基础（程谦恭、文华、宋章，2009；2011）。基础横断面中，仅有一个闭合格室的称为单室地下连续墙基础，具有两个以上闭合格室的称为格栅式地下连续墙基础（又称多室地下连续墙基础），其构造形式如图1所示。

地震作用下地下连续墙基坑支护结构稳定性数值分析

针对甘肃地震频发地区基坑工程的关键技术和理论问题,通过建立MIDAS/GTS数值模型,系统研究了强震作用下,地下连续墙基坑支护结构在施工阶段的地震反应特性以及地连墙不同埋深对基坑抗震稳定性的影响,并得出相关结论.

地下连续墙深基坑支护结构振动台模型试验研究

为研究深基坑施工期间地下连续墙支护结构的抗震稳定性,利用振动台进行了一系列小比尺模型试验,通过输入不同峰值加速度的汶川地震波,测试了不同施工阶段和不同插入比地下连续墙结构的动位移和加速度响应,系统研究了地震作用下,地下连续墙基坑支护结构在不同施工阶段的地震反应特性和地连墙不同插入比对基坑抗震稳定性的影响,为地震区地下连续墙基坑支护结构的设计和施工提供参考.

强震区软基上泵站地下连续墙注浆加固方案研究

为解决高地震烈度区睢宁泵站软弱地基问题,提出了一种新型板肋式地下连续墙与土体注浆加固的设计方案。结合泵站结构的布置特点,建立了三维非线性有限元计算模型,分别从肋宽、注浆深度和土体强度参数的提高幅度这3个方面,对板肋式地下连续墙的水平位移进行了静、动力有限元分析。结果表明,板肋式挡墙结构在墙背土体注浆深度为19.5 m、土体变形模量提高10倍以上、粘聚力提高1.5～2倍和内摩擦角增加2°～4°时,墙体的水平位移便能得到有效的控制。通过实例研究,验证了该加固方案的合理性和有效性。

基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究

依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显;成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm;在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛;研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。

频段分形动力特征与地下连续墙异常检测

采用功率谱方法对地震记录的分形性质进行了深入的分析,认为其具有且仅在几个高频段具有分形性质,这既为在地震记录分析中合理应用分形技术提供了理论依据,也揭示了现行单一综合分形维方法用于地震剖面异常检测的不足。在这个基础上,将à trous 小波算法和规则维分形优势联合,提出了刻画地震剖面分形动力特征的剖面规则维谱方法,该方法克服了单一综合规则维的不足,实现了地震剖面在分形域的精确定量解释,并凸现了异常信息。从剖面规则维谱出发,发展了地震剖面异常检测实用技术,并开发了相应的软件系统,对地下连续墙异常检测的结果证明,其可行性和有效性优于现行分形检测技术。

三尺度地震作用下含地连墙地下结构响应分析

利用小波包变换反应谱拟合技术,在实测地震波的基础上修改波形,合成了5条符合场地要求的加速度时程,包括一条小震、一条中震和三条大震波形。采用截面有限元技术建立地铁车站的典型截面弹塑性模型,将拟合反应谱的五条三尺度地震波作为地震荷载输入,计算得到了含地下连续墙地铁车站在三尺度地震下的响应。结果表明,小震和中震作用下车站位移变形很小,应力变化达到10%和30%;大震作用下,结构达到或接近了材料的最大拉应力,然而没有发生垮塌的情况。该工程的设计符合规范要求,达到预计的抗震目标。

地震荷载作用下连续墙竖向位移及影响因素分析

运用有限元分析软件ANSYS,通过对闭合型地下连续墙施加模拟地震荷载的方式,对其位移特性和影响位移的因素进行了研究,所加载的地震波采用汶川地震时记录的地震波.结果表明:闭连墙墙体弹性模量和墙体厚度对抗震性能的影响非常有限,周围土体的弹性模量对闭连墙的抗震性能有非常显著的影响,可以通过改良周围土体的土体性质来提高闭连墙的抗震性能.

预制地下综合管廊地震响应有限元分析

为揭示预制综合管廊在地震荷载工况下的薄弱部位及其受力、变形情况,以自卡式全预制地下连续墙综合管廊为研究对象,进行了地震响应三维有限元分析。结果表明:地震作用下,结构位移主要受土体影响,结构边角点动力响应强烈,顶板、底板动力响应强于侧墙;结构位移从下往上呈递增趋势,应力集中于边角、接头,凸墙纵筋受力明显,两侧墙纵筋轴力呈反对称趋势;加速度传播受介质影响,结构中加速度放大系数低于土体。

考虑地震影响的地下连续墙稳定性拟静力法研究

研究了在地震作用下,地下水位、锚杆极限抗拔力、土体的内摩擦角及墙体嵌入深度对地下连续墙稳定性的影响.土压力和水压力以及墙体的惯性力利用"一般楔体地震分析法"计算.墙体的稳定性利用拟静力法,从抗倾覆安全系数和抗滑移安全系数的角度分析.实例计算结果显示:随着地震水平加速度系数的增加,其稳定性逐渐降低;非开挖侧地下水位高度、土体内摩擦角、锚杆极限抗拔力以及墙体嵌入深度对地下连续墙的稳定性也有着重要影响;此外,土体的内摩擦角对地下连续墙的抗滑移安全系数的影响比抗倾覆安全系数的影响大,而锚杆极限抗拔力对墙体抗倾覆安全系数的影响相对比较大.

地震荷载作用下基坑支护体系稳定性分析

针对砂砾地层基坑施工的典型支护方式及其支护结构特点,通过建立合理的三维地震反应模型,采用LS-DYNA软件模拟强地震作用下基坑及支护结构的动力稳定性及其失稳突变过程,分析了锚喷支护、地下连续墙加钢支撑支护的耐振特性、钢支撑地震位移及其突变过程和时效特效.结果表明:锚喷支护结构的耐振特性明显优于钢支撑;钢支撑振动位移及其失稳破坏呈现出明显时域特性,且遭受地震后在极短时间内即可发生突变性破坏;地震波的传播方向对结构的稳定性影响很大.