高速列车荷载下桩网结构路基竖向动应力传递分析

依托哈尔滨—大连高速铁路典型断面建立桩网结构路基有限元模型,分析路基高度和桩间距对列车荷载作用下路基竖向动应力传递的影响。研究结果表明:竖向动应力沿路堤深度逐渐减小,距桩顶同一距离的水平面上桩顶处竖向动应力最大,四桩形心处竖向动应力最小;路堤高度较小时土拱效应较弱,桩顶应力集中效应起主导作用;随着桩间距的增大土拱高度增加,竖向应力提前由衰减变为增加且单个土拱拱脚所需承担的竖向动荷载增加;计算得到的竖向动应力衰减系数在中国规范与日本规范计算结果之间。

强夯加固粉土地基的竖向附加动应力传递特性

强夯法在各类地基处理项目中得到了广泛应用,但其加固机理仍落后于实践,特别是强夯引起的地基内部竖向附加动应力传递特性。鉴于此,先基于Boussinesq应力解和动量定理推导强夯竖向附加动应力和附加剪应力拟静力解。然后,以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市机场北区扩建项目为工程背景,运用夯锤速度法,模拟1000~4000 kN·m能级间强夯引起的动力波传播过程、竖向附加动应力传递特性和夯后土体位移场。最后,将拟静力解与动力数值解的计算结果进行对比分析。研究结果表明:强夯引起的动力波传播呈半圆弧形,竖向附加动应力传递呈半椭圆形。动力波的传播距离决定了强夯影响范围,竖向附加动应力显著区边界决定了强夯有效加固区。由拟静力解得到的竖向附加动应力相比数值解沿深度方向的衰减更快。该研究结果可为强夯法地基处理工程提供重要参考。

土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时，振动击实试验与锤击试验存在一定区别。通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型，采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象，分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性。结果表明，竖向动应力沿深度变化较小，上层土体应变能随模量增大而减小，应变能随激增频率先增大后减小，激增频率为30～50Hz时应变能较大，随激振力和静压力的增大而增大，激振力超过30kN、静压力超过150kPa后应变能增长较为缓慢。这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考。