循环荷载作用下软土中吸力锚承载力拟静力有限元分析

建议了一种利用软土不排水循环强度,评价静荷载与循环荷载共同作用下软土中吸力锚承载力的拟静力弹塑性有限元方法。该方法首先依据软土的不排水静强度,通过弹塑性有限元计算,确定平均系泊荷载作用下土体单元的八面体平均剪应力,再据此确定与一定循环破坏次数对应的土单元循环强度;然后,按土单元循环强度再次通过弹塑性有限元计算,确定锚系泊点沿系泊方向的荷载位移曲线;最终由荷载位移曲线、按位移破坏标准确定锚的循环承载力。这一方法的特点是考虑了平均系泊荷载对软土循环强度、进而对静荷载与循环荷载共同作用下锚承载力的影响。为说明这一方法的可行性,进行了不同锚径、不同长径比、不同平均荷载、不同摩擦系数、不同加载方向、不同破坏模式条件下的软土中吸力锚循环承载力模型试验。利用拟静力有限元方法对模型试验结果进行了预测,预测结果比试验结果偏小,平均偏小不超过10%。模型试验结果还表明,软土中锚的归一化循环承载力随循环破坏次数的变化只取决于归一化平均荷载,可以忽略加载方向、锚的直径、锚外壁摩擦系数对归一化循环承载力变化关系的影响。若归一化平均荷载为0.5,当循环破坏次数为1000时,对于竖向破坏的锚,循环承载力大约为静承载力的75%;对于水平破坏的锚,循环承载力大约为静承载力的80%,这与已有的离心模型试验结果基本一致。

通过活断层区地铁隧道损伤分析

为了深入研究通过活断层区地铁隧道的损伤破坏机理,发现其抗震薄弱部位,采用理论分析、数值模拟和统计回归等方法对逆断层位错作用下隧道衬砌结构的损伤发展变化情况进行了分析,并对减轻隧道震害的影响因素进行了研究。结果表明:建立的地基土-隧道体系整体有限元模型能够很好地模拟逆断层的错动效果;在逆断层位错作用下,衬砌结构的拱顶部位损伤最为严重,结构的损伤程度随着位错量的增加而增大,损伤区域主要集中在活断层附近;在相同逆断层位错作用下,随着覆盖土层厚度的增加,衬砌结构的破坏程度有所减轻;给出的适用于北京地区的衬砌结构抗震薄弱部位估计公式为通过活断层区地铁隧道的抗震设计提供了参考依据;适当增加衬砌厚度可以减轻隧道结构的震害,埋置于较软土质中的隧道结构能够更好地抵抗逆断层位错作用。