地面超载下摩擦单桩负摩阻力的连续介质力学解

针对地面超载引起的摩擦单桩负摩阻力,提出了一种基于桩土相互作用和连续介质力学的竖向位移模型来模拟桩土系统位移,模型中包含了桩土轴线位移函数和沿径向的衰减函数;采用变分法得到了桩土系统的总势能,从而得到了位移模型中桩土位移和衰减函数的耦合控制方程;利用迭代法求解了这两个耦合函数,得到了桩身轴力、中性面、负摩阻力、下拉力和土弹簧等效刚度等关键参数的数学表达式;通过和原位试验及已有理论结果的对比,验证了所提方法的正确性。结果表明:桩土模量比对桩的负摩阻力和下拉力有显著影响,中性面位置与长细比密切相关,而与桩土模量比关系不大;随着桩土模量比增大和桩长细比减小,桩身同一位置处轴力增长明显,但增长速率变缓;地面超载作用下桩周土体位移最大沉降出现在地表处,且地表以下0.3倍桩长范围内为位移强烈影响区;桩长细比和桩土模量比的增加均会使桩周土体位移场影响范围增大。

地面超载引起邻近埋地管道的位移分析

地基土承受超载作用时就会产生沉降,在土体沉降作用下埋置于其中的管道,管壁就会产生变形甚至破裂。为分析地面超载对临近地下管线的影响,基于温克勒(Winkler)弹性地基短梁理论,应用Boussinesq解,考虑地面超载引起下卧层的沉降及地基土体的侧向移动对管道的影响,建立地面超载对埋地管道影响的分析计算模型,并采用有限差分法进行求解;通过算例分析了超载大小、位置,管道刚度、埋深、管径以及土体性质对埋地管道位移的影响;结果表明:超载大小、管道的刚度、埋深、管径对地下管道位移的影响较大,而当地基基床系数和超载离管道的距离增大到一定值时,地面超载对其影响将减弱。因此,需要考虑邻近超载对管道的影响,合理制定埋地管道的保护措施。

地面超载对支护结构的影响

通过对超载所引起的作用在支护结构上的土压力的分析,提出超载较大时按应力扩散的方法确定超载作用的影响范围,建立了超载对支护结构土压力的计算模型,推导了支护结构土压力的计算公式,该计算模型可以较好地解释经典土压力理论计算中支护结构主动土压力偏大、被动土压力偏小的问题。该计算模型成功地用于工程实践后,大幅度降低了基坑支护的造价,表明其具有明显的适用性和经济性,因而对基坑支护和边坡支护的理论研究和工程实践具有借鉴意义。

地面超载下桩基侧向变形的分析计算

从侧向受荷桩的受力和变形机理出发 ,提出了地面超载下邻桩侧向变形的计算分析方法。该方法考虑了桩身侧向受力随桩身侧向变形的关系 ,并据此推导了关于邻桩受力和变形的微分方程和有限元计算方法 ,编制了计算程序。最后 ,利用实测数据验证了该方法的合理性和实用性 。

地面超载对土钉墙工作性能影响的有限元分析

为了揭示土钉墙在地面超载作用下的受力和变形规律,采用有限元方法,建立了整体三维有限元模型,模拟了某深基坑土钉支护的施工过程,分析了地面超载对开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起以及土钉轴力的影响.结果表明:随着地面超载的增加,开挖面的水平位移、坑后地面沉降均近似呈线性增加,地面超载对坑底隆起的影响较小,地面超载对上部各排土钉轴力的影响要大于下部各排.

地面超载条件下浅埋双圆形隧道围岩的粘弹性分析

本文研究地面超载条件下浅埋双圆形隧道围岩的粘弹性应力和变形分析问题。文中把围岩的弹性解表达为局部坐标中的双重级数之和,以满足边界条件,把问题归结为求解一组无穷型的线性代数方程。由弹性一粘弹性对应性原理及Laplace逆变换求得相应围岩的粘弹性解。文末给出了围岩应力和位移的计算结果,并讨论了地面超载对围岩应力的影响。

地面超载对海积淤泥地层地铁基坑围护结构的影响

深圳地铁5号线前海湾地铁车站修建在海积淤泥地层中,在基坑施工的同时,7号路和8号路进行抛石挤淤填筑,基坑周边存在建材、弃土、载重车等地面超载。本文运用有限差分软件FLAC对地面超载作用区域、超载大小对基坑围护结构的影响进行模拟分析,经计算得出在地面超载作用下基坑围护结构的位移和横撑系统轴力变化规律,并提出以调整横撑轴力来控制围护桩变形的措施。

地面超载对双排桩基坑稳定性影响的有限元分析

随着城市化进程的加快,深大基坑的应用及用地红线的限制,双排桩支护越来越受到工程技术人员的重视,国内外学者对双排桩的间距、排距、布桩方式、土体加固及土拱效应等做了较多研究,但地面超载对双排桩影响的研究较为少见。该文基于有限元软件MIDAS GTS NX,分析了地面超载对双排桩基坑桩顶水平位移、桩身位移及弯矩、基底隆起和土体塑性区的影响,得出如下结论:桩顶水平位移随着地面超载的增大而呈非线性增大;地面超载对桩身上部(埋深12m以上)位移有明显影响,对于埋深大于12m的桩身位移,地面超载的影响较小;前后排桩桩身任一点弯矩均随着地面超载的增加而增大;地面超载对基底隆起影响较小;随着超载的增大,塑性区范围逐渐增大,基坑边沿土体塑性区应控制在一定范围且不宜扩展到地面,因此超载不宜大于40kPa,严格限制超载大于60kPa的情况,因此时各独立塑性区扩展连通。

地面超载对大型盾构施工扰动位移的影响

上海军工路越江隧道工程中泥水系统由于地面条件所限,布置于施工隧道上方,紧临防汛墙的盾构隧道施工影响区域内。泥水系统庞大的自重荷载及设备振动荷载造成地面超载,从而对周围土体产生扰动,造成较为复杂的位移,影响施工过程。本文通过对该隧道工程施工过程中地面超载条件下土体扰动位移进行监测,来研究位移变化规律,分析变化原因,预测发展趋势。

地面超载软土大直径地铁盾构隧道结构变形预测

以上海轨道交通16号线某区间大直径盾构隧道为工程背景,建立了带有内部结构的三维有限元盾构隧道模型。计算结果表明,盾构隧道每组拼装循环中的两环管片受力变形性能基本一致;衬砌管片坏变形呈"横鸭蛋"状;中隔墙压应力与石岩棉变形量存在密切关系。该结果可为盾构隧道在实际运营中对地面超载量的控制标准提供参考。

地面超载对地下管道影响的HSS模型数值模拟

为研究黏土地区地面超载对地下管道的影响,利用Plaxis软件,对比土体硬化模型(HS模型)和小应变土体硬化模型(HSS模型)计算差异,分析小应变刚度在超载问题中的适用性,并进一步基于HSS模型探究管道埋深、超载范围、距离、循环荷载等因素对管道位移的影响规律.研究结果表明小应变刚度的HSS模型能够更好反映地面超载引起的隧道位移.

地面超载对下方地铁隧道二衬结构的影响分析

采用数值模拟方法,分析隧道上方超载的作用对下方地铁隧道二衬结构的受力影响,结果表明:在基坑JK1、JK2区段侧上方超载40kPa,将导致隧道二衬的结构弯矩发生明显改变。目前阶段尚未开挖土台,故土体对左线隧道的侧向约束较大,且基坑侧上方超载的相当部分荷载直接传递给了双排桩结构,故JK2区段侧上方超载对隧道二衬的结构弯矩影响相对较小。

地面超载对基坑工程稳定性的影响及对策

介绍了地面超载的种类及其简化计算方法,通过工程实例计算分析,初步探讨了地面超载对基坑工程稳定性的影响,同时提出了减小地面超载影响的对策,对基坑的设计和施工具有一定的指导意义。

地面超载条件下覆跨比对浅埋隧道稳定性的影响

以青岛地铁江西路站为工程背景,通过典型数值模型的计算与分析,研究了地面超载环境中覆跨比对浅埋隧道的变形与受力特征等开挖稳定性规律.结果表明:不同覆跨比下浅埋隧道的破坏形态相似,首先是拱肩部位的围岩发生剪切破坏,然后破坏面逐渐发展至地表,围岩的塑性区形状呈倒锥体;覆跨比大小对隧道的围岩稳定性影响显著,覆跨比小于0.2时,围岩的破坏程度严重,出现地表、拱顶沉降变形不收敛的现象;覆跨比增大,有利于加强围岩与支护的共同作用,可以控制地层的变形发展、降低围岩的应力扰动;地面超载值越高,隧道结构的变形与地表沉降越大,围岩的应力扰动也越严重.

邻近建筑物或地面超载作用下围护结构水平位移与坑周地表沉降关系研究

分析了坑周超载大小、埋深等因素对地表沉降的影响。论述了坑周土体水平位移与地表沉降的关系,进而通过有限元分析得出超载作用下坑周附加地表沉降的线性分布规律,并结合上海地铁2号线河南中路站实测数据给出了超载影响系数K及考虑超载的坑周地表沉降表达式。

地下连续墙成槽参数选择对槽孔周边土体变形影响

在采用地下连续墙作为围护结构的基坑研究方面,目前主要研究方向为基坑开挖过程中的变形控制及地下连续墙施工过程中槽壁稳定性控制,对地下连续墙施工过程所造成的环境变形研究较少。依托惠民大道综合改造工程项目,以槽壁加固、地面超载、泥浆比重为变量采用ABAQUS软件对地下连续墙成槽过程中土体变形进行分析,并根据计算结果制订对应的成槽控制措施。

预留大尺寸洞口的地铁地下车站结构受力分析

为了研究围护桩与地下车站大尺寸开洞结构共同承受侧土压力时结构的内力变化规律,以某地铁车站为工程背景,采用岩土与隧道结构分析软件MIDAS/GTS,建立了包括周边土体、支护结构和预留轨排井地铁车站的地层—结构三维有限元模型,土与结构的接触算法基于Goodman无厚度接触单元,土体的本构关系采用摩尔—库伦模型模拟,对预留轨排井地铁车站施工全过程进行了模拟,并分析了预留轨排井阶段支护桩刚度、地面超载、纵梁截面高度等参数对结构受力性能和变形的影响。结果表明,支护桩刚度一定范围内的折减对主体各构件的受力影响较小。地面超载对结构顶纵梁受力影响较大,对中纵梁的影响次之,对侧墙底部应力分布的影响最小;增大轨排井的纵梁截面高度可显著减小结构纵梁端部附近侧墙的弯矩,但对侧墙底端与底板相交处的弯矩的影响不大。

盾构隧道衬砌结构计算若干问题研究与探讨

研究目的:目前广泛应用的盾构隧道衬砌结构计算方法中,衬砌结构单元长度划分和衬砌单元四周约束弹簧的作用形式比较随意,将地面超载直接施加在衬砌结构上,忽略了地面超载在应力转变过程中的折减,因此需要提出明确的单元长度划分原则与弹簧作用方式,并根据地面超载的作用机理与影响程度,提出相应的理论计算方法。研究结论:(1)衬砌结构单元长度对结构内力计算结果影响不大,但相对精细的衬砌单元有利于得出更加准确的计算结果;(2)可采用水平向与竖向弹簧取代法向与切向弹簧,实现与地勘报告相对应的弹簧参数取值;(3)地面超载可根据松弛土压力或塌落拱高度折减,并提出了相应的荷载折减系数,指出了超载对衬砌内力的影响与其荷载水平正相关;(4)应根据局部超载作用范围及其与隧道间的相对位置关系,以及荷载在地层中的应力扩散角综合确定其对衬砌结构内力的具体影响,提出了不同范围局部超载作用下的衬砌结构附加荷载计算模型;(5)该研究结论可为正确的地下隧道工程结构计算模型与计算理念提供借鉴与指导。

侧向受荷桩基变形和受力规律的研究

在侧向受荷桩计算方法的基础上,提出了地面超载下邻桩侧向变形的共同作用分析方法,推导了关于侧向受荷桩内力和变形的微分方程,并编制了计算程序,对被动桩的内力和变形规律进行了研究。结果表明:(1)桩的变形随桩长增加而减小,但桩长超过合理桩长后,桩顶变形就趋于定值;(2)桩顶或桩端的约束条件仅对其附近小范围内的桩的变形和内力影响较大,对其他部位几乎没有影响;(3)桩的变形和内力受地面堆载的影响较大,与其大小呈线性比例关系,而与其距离呈非线性关系。因此在被动桩设计时,应选择合理的桩长并严格限制地面堆载的大小。

临近复合地基侧向土压力模型试验方案设计研究

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明:复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。