基于柔度差平均曲率的悬臂挡墙损伤识别

针对悬臂挡墙的损伤识别问题,提出了基于柔度差平均曲率的挡墙损伤识别方法。该方法引入微分几何理论中曲面上一点的平均曲率概念,通过该点上2个主曲率求其平均曲率。首先利用挡墙损伤前、后模态柔度矩阵求取柔度矩阵差,并以其列元素的平均值作为模态柔度差向量;然后利用中心差分法求得模态柔度差平均曲率作为检测挡墙损伤的新指标(FDMC)。通过对悬臂挡墙的数值模拟研究,结果表明:无论对单处损伤还是多处损伤,该指标都能准确地识别挡墙的损伤位置;根据损伤程度和指标FDMC的相互关系进一步确定单元的损伤程度,且具有较高的识别精度。通过与已有的高斯曲率模态差指标进行比较,验证了该指标的有效性和优越性。

模态平均曲率在悬臂挡墙损伤检测中的应用

目前曲率方法主要应用于一维梁结构损伤位置的确定,如模态曲率和柔度曲率,因此本文提出一种适用于二维悬臂挡墙的损伤识别方法——模态平均曲率差法,该方法仅需挡墙完好和损伤状态下前几阶模态振型。首先引入微分几何理论中曲面上一点的平均曲率概念,通过该点上2个主曲率求其平均曲率,利用中心差分法计算挡墙损伤前、后的模态平均曲率值,再利用其差值的绝对值作为损伤识别新指标;然后通过损伤指标识别挡墙的损伤位置,建立损伤位置处的损伤程度和指标值的拟合曲线,进而确定其损伤程度;最后通过悬臂挡墙数值算例,验证不同损伤位置和损伤程度下所提出方法的有效性和敏感性。研究结果表明,模态平均曲率差法的损伤识别精度令人满意。因此,该方法可为挡墙损伤检测提供理论参考依据,并具有工程应用价值。

钻孔灌注桩悬臂挡墙与泡沫轻质土拓宽路基技术

依托某高速铁路车站路基拓宽项目,研究悬臂式挡墙与泡沫轻质土填料拓宽路基结构变形特征和受力机理,对比新型路基拓宽结构与传统路基拓宽结构的优缺点。运用FLAC3D有限差分软件进行模拟,验证了模型的准确性。研究结果表明:悬臂式挡墙与泡沫轻质土结构拓宽路基后,既有路基与拓宽路基顶面沉降均较小,挡墙墙顶处水平位移最大,墙体发生绕墙底转动;路基结构具有更好的稳定性与承载性能,可广泛推广应用于路基拓宽工程中。

直立L型悬臂挡墙倒角部位气泡成因定量分析

为控制直立L型悬臂钢筋混凝土挡墙倒角部位气泡,采用德尔菲法进行了比率设定目标的验证测算与可行性定量分析,并用事故树分析法对基本事件进行了定量分析和要因确认。最终确定了8个基本事件作为挡墙倒角部位气泡防范的主要控制点,为预防和减少挡墙倒角气泡采取针对性措施提供了有效依据。

悬臂挡墙+液态粉煤灰路基拼宽质量控制要点

主线征地受限段路基拼宽采用悬臂挡墙+液态粉煤灰形式,通过严格控制基底清理、挡墙施工、台阶开挖、液态粉煤灰浇筑等各项工序,有效地解决了路基拼宽问题,既减少了新旧路基差异性沉降,确保新旧路基整体协调统一,进而确保工程实体质量,又有效节约了工程投资,实现了良好的经济效益和社会效益。

机场高速公路扩建工程小山姚段悬臂挡墙设计

省门第一路—南京机场高速扩建工程起自翠屏山互通,终点与在建的机场扩建工程进出港道路顺接,全长约24km,由原双向四车道拓宽为双向八车道,两侧各拓宽大约8m。扩建工程小山姚路段主要考虑的因素有采用悬臂式挡墙的受力情况、路基抗滑移等情况。本文介绍了小山姚路段原有的防护形式、拓宽所选方案的比选以及对新建结构形式—悬臂式挡墙结构抗倾覆性分析计算,通过采用大型通用有限元计算软件ansys10.0进行结构建模分析,验证了采用此结构的可行性。

带卸压架悬臂挡墙的结构性能研究

悬臂式挡墙凭借着厚度小、形式简单的优势在支挡工程中被广泛应用。但由于悬臂挡墙对基底压力要求高,设计参数难控制,当前悬臂式挡墙的结构性能仍然处于研究阶段。本文以传统悬臂式挡土墙为基础,设计了一种新型带卸压架悬臂挡墙来改善悬臂式挡土墙的力学性能,通过改变卸压架的位置与尺寸,找到了使悬臂挡墙性能达到最优的卸压架的位置和宽度,同时还研究了基底最大基底压力和最小基底压力的变化规律,研究成果可为相关工程提供参考。

市政道路悬臂式挡墙的设计与应用研究

悬臂式挡墙通常采用“悬臂”设计,这使得它比传统的挡墙结构占用更少的土地空间,这在土地资源紧张的市政工程中尤为重要。悬臂式挡墙可以设计成各种形状和尺寸,以适应不同的工程需求。总的来说,悬臂式挡墙在市政道路工程中具有多种优势,能够在保障占地面积小的前提下提升实用性。然而,它也有一些局限性,比如设计和施工的复杂性可能较高,而且需要专业的技术人员进行设计和施工。因此,在选择是否使用悬臂式挡墙时,需要根据具体工程需求和实际情况进行综合考虑。

悬臂挡墙-微型桩加固填土边坡地震响应特征研究

悬臂挡墙是一种适用于地震地区的支挡结构,应用广泛,墙后填料一般具有一定的坡度角,其抗震设计仍面临如何确定地震土压力大小及其作用点、变形及破坏模式等诸多问题。另外,微型桩具有较好的抗震性能,其在浅层滑坡治理加固等领域得到了广泛的应用,针对其在横向动荷载作用下的受力特征、荷载与变形累积等方面的研究还相对较少。为此开展了悬臂挡墙支护的微型桩加固边坡地震响应特性的离心振动台模型试验研究,同时对典型工况进行了数值模拟。主要从3个方面对微型桩–悬臂挡墙支护边坡的地震响应特征进行了分析讨论:(1)边坡的地震加速度响应及其坡顶沉降变形;(2)微型桩地震响应与弯矩分布;(3)悬臂挡墙动土压力大小及作用点、弯矩大小及惯性弯矩的影响、地震位移变形模式、残余弯矩累积发展趋势。对输入输出加速度的传递函数分析表明,边坡土体对输入地震波中接近其自振频率的频率分量具有显著的放大效应;微型桩结构上部设置刚性连接梁能明显改善其受力性能,微型桩的柔韧性与延性等使其在地震荷载作用下可以耗散更多能量;悬臂挡墙上的惯性弯矩超过动弯矩的22%以上,不容忽视,当挡土墙后部填土坡度角较大且同时坡顶上部有荷载时,得到的动土压力系数ΔKae显著大于挡土墙后部填料为水平且无附加荷载的情况,试验数据表明多级地震后悬臂挡墙与微型桩的残余弯矩显著增加,这在其抗震设计中需引起重视。

自平衡挡墙及其应用

高填方挡墙一直是边坡工程的一大难题,存在成本高、施工难度大等问题。为优化解决此类问题,本文介绍了一种新型挡土墙—自平衡挡墙,在受力分析的基础上建立了计算模型,并结合一个实际工程与传统挡墙进行了受力和造价的对比分析。结果表明,自平衡挡墙利用上部重力式挡墙作为下部挡墙抗力,构思巧妙,结构合理;自平衡挡墙对锚拉条件依赖很少,有很宽的适用范围;在同等条件下,自平衡挡墙造价是悬臂桩挡墙的50%左右,经济效益显著,有较好的应用前景。

垛式新型悬臂式挡墙的数值分析及应用探讨

悬臂式挡土墙轻型、柔性的力学特点使其具有适应交替变形的优点,但对其高度有一定的限制。对如何既利用悬臂式挡墙较高的抗倾覆能力和抗滑特性,又能在充分利用墙后填土的自重的前提下提高其支挡的高度,提出了多级垛式悬臂式挡墙这一新结构,并对其进行了探索和讨论。从探索悬臂式挡墙新的构成形式出发,首次提出二级垛式悬臂式支挡结构,并通过数值分析研究其受力变形特点。根据模拟的施工工况,采用弹塑性本构模型并考虑能够反映土体与墙面相互作用的接触单元,分析了墙背变形和填土的受力。此外,通过其力学特点分析和青藏铁路试验段的变形测试结果,探讨其在多年冻土地区的应用,以期为工程应用提供参考依据。

悬臂式挡墙系统模态试验研究

针对悬臂式挡墙开孔取样质量检测法效率低,代表性差,且破坏墙体整体性及由于墙土系统动力特性研究不足而致使其抗震设计困难的问题,对研究结构动力特性从而具有质量评估和抗震优化设计功能的模态分析理论在挡墙系统中的应用进行了分析。为探讨墙后土体对挡墙结构模态的影响,在挡墙墙体结构有限元模态分析的基础上,对墙土系统进行了现场模态试验的设计、测试和数据处理,获得了系统模态参数,经分析得出墙后土体作用下墙体振型的不变性及频率变化等特征,总结了挡墙低频中型岩土结构系统变时基脉冲锤击试验模态测试成功所必须的主要技术措施。

膨胀土中EPS缓冲层-悬臂式挡墙支护结构的受力变形数值模拟

针对膨胀土中墙后铺设聚苯乙烯泡沫(EPS)缓冲层的悬臂式挡墙,探究了膨胀土因降雨入渗产生膨胀时EPS缓冲层的减压效果。对南阳中膨胀土开展膨胀特性试验,确定其在侧限和竖向荷载作用下的膨胀系数;在此基础上,利用ABAQUS数值软件对膨胀土-EPS缓冲层-悬臂式挡墙体系开展数值分析,研究了EPS缓冲层的厚度与弹性模量及与墙体和膨胀土间摩擦对该支护结构受力变形特征的影响规律。结果表明:EPS缓冲层能有效减小悬臂式挡墙上的侧压力并改变墙背土压力的分布;厚度较厚、弹性模量较低的EPS缓冲层减载效果更好;EPS缓冲层与墙体、膨胀土之间的摩擦影响墙背侧压力的分布,但不影响侧压力的合力大小;EPS缓冲层的压缩刚度与其减载性能成反比。

高铁悬臂式挡墙路基对既有路基变形控制研究

对于运营期间的铁路,在其路基外侧新建悬臂挡墙式高速铁路路基等新增荷载必然会对既有路基产生一定的位移变形,影响轨道的平顺性。以昌景黄铁路邻近悬臂挡墙式路基段施工为背景,结合实际工况,基于小应变刚度(HSS)模型,采用有限元分析平台(PLAXIS 3D)分析了不同控制手段下新建悬臂挡墙式路堤对邻近既有线的扰动变形影响,并对各种措施的控制效率进行评估,提出了对于并线新建路堤需要重点关注的关键控制点。计算结果表明:高压旋喷桩和隔离桩手段能够有效控制新建线对既有线所带来的扰动,且采用"8 m高压旋喷桩+4 m隔离桩"方案控制变形效果最佳。研究成果既可直接应用于铁路标段工程,又可应用于今后的高速铁路新建工程,提供建设经验。

桩基悬臂式挡墙组合结构设计理论研究

结合桩基悬臂式挡土墙的受力状态和变形模式,提出桩基悬臂式挡土墙的设计理论以及特殊工况条件下稳定性检算内容和计算方法,选取典型工点,验证设计理论的合理性。研究结果表明:提出桩基悬臂式挡土墙结构设计的高宽比为1.6~2.0,横向桩间距为3~4倍桩径,纵向桩间距为3~5倍桩径;悬臂段后填土为黏性土采用库仑理论计算土压力,砂性土则采用郎金理论计算土压力;基于现场实测发现桩基悬臂式挡墙内力测试结果与理论计算结果类似,结构稳定性检算通过,可见双排桩基悬臂式挡土墙起到了较好的控制路基水平变形的作用。

静止状态下悬臂式挡墙土压力分布规律研究

将模型试验与数值模拟相结合,研究上覆荷载、墙身混凝土强度、挡墙宽高比等因素对悬臂式挡墙墙背土压力分布的影响规律。结果表明:悬臂式挡墙墙背土压力在一定范围内随挡墙高度的减小呈线性增加,在墙踵处出现拐点,土压力明显减小,拐点大约在挡墙高度的1/8处;在上覆荷载作用下墙背土压力呈S形分布,沿挡墙高度降低的方向墙背土压力受填土自重应力的影响要大于附加荷载;随着墙身混凝土强度的增加,墙背土压力逐渐增大,但增幅较小;挡墙宽高比对挡墙上部墙背土压力影响较明显,对挡墙下部墙背土压力影响不大。

填土加筋对悬臂式挡墙地震响应影响的模型试验研究

为探讨墙后填土加筋对悬臂式挡墙抗震性能的改善效果,开展了缩尺比1∶4的悬臂式挡墙及墙后填土加筋的振动台模型试验。采用小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g的简谐波激励模型结构,获得加速度、位移、土压力等响应量,分析了填土加筋对模型自振频率和阻尼比的影响,对比加速度放大系数、振动位移、墙-土相互作用等地震响应差异,讨论了填土加筋的减震效应随加载幅值变化特征。试验表明:填土加筋可提高墙-土体系的整体性、减小振动伤损,自振频率和阻尼比在历经振动后的变化幅度相对未加筋模型更小;加筋措施可使小震和中震下墙体惯性力与地震土压力产生明显相位错峰,大幅降低不利位移状态时墙体承受的地震土压力,但大震下墙体水平位移小于填土,墙-土挤压作用显著,减震效应发挥欠充分。

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。

多级悬臂式挡墙支挡路堤边坡整体稳定性分析方法

多级悬臂式挡墙是路堤边坡的一种新型支挡结构。根据数值模拟得到的此类边坡整体失稳破坏模式近似采用经过最下一级挡墙墙踵板下边缘的对数螺旋面模式,并依据极限分析上限定理来分析墙坡整体稳定性;推导了边坡稳定系数的相关计算公式,可通过迭代搜索计算求解边坡最小稳定系数及其相应的潜在滑面。实例分析表明,与经典的极限平衡条分法相比,所给出的极限分析上限法得到的稳定系数更接近于数值模拟结果,且滑面形态也与数值模拟结果较接近;同时,墙坡整体稳定系数与墙后填土内摩擦角、填土重度及各级挡墙墙踵板长度均呈较显著的正相关关系,而这3个因素对滑面形态的影响则相对较小。

不同运动模式的悬臂式挡墙地震永久位移算法

为了有效确定支挡边坡的悬臂式挡墙的地震永久位移,考虑悬臂墙踵板上方局部填土可能存在的不同滑裂特征,基于拟静力法、塑性极限分析上限定理与Newmark滑块法,针对地震条件下可能发生的墙-坡整体对数螺旋面转动、墙-局部填土体系水平滑动及绕墙趾转动3种运动模式,根据较为严格的力学定义分别推导了墙体地震永久位移计算公式。实例分析表明,前两种运动模式所得的地震永久位移相近,均远大于后一种模式,在工程设计中属于位移控制模式。与既有的经验公式法对比表明,文中方法与其误差在30%以内,且比概率置信水平取0.7的Ambraseys-Menu方法小7%。对于墙-坡系统整体旋转滑动模式,在水平地震影响系数一定的情况下,10个主要参数敏感性正交分析结果表明,其对水平屈服加速度影响的敏感性大小排序为:填土黏聚力、墙高、填土内摩擦角、墙体重度、立臂顶宽、填土重度、趾板长度、竖向地震影响系数、底板厚度和踵板长度。