跨地裂缝三孔斜交箱涵结构受力性能和变形规律研究

以西安站改扩建项目为工程背景,完成足尺三孔斜交箱涵结构受力性能数值模拟研究,分析荷载与地裂缝协同作用下结构的受力过程与可能破坏形态,开展缩尺比例为1∶15的三孔斜交箱涵缩尺模型静载试验,与有限元结果进行对比分析,明确变形缝斜交和板墙开洞等复杂条件下箱涵结构的裂缝发展、位移变形和应力分布规律,验证了数值分析的可行性,并提出设计建议。结果表明:足尺数值模型与缩尺试验模型的应力路径和裂缝分布吻合较好;最不利工况下,箱涵顶板混凝土开裂部位较多,纵向挠度变形较小;斜交变形缝处,钝角较锐角处更易产生应力集中现象,各部位易出现应力集中的顺序依次为跨中、钝角、锐角和板墙隅角;采用平行于变形缝的斜向布筋方式可降低因钢筋截断而产生的应力集中,优化传力路径;建议在顶板洞口横向位置处增设暗梁,洞角布置斜向钢筋,降低洞口周围的局部集中应力。

软土地层45m级超深基坑工程实测变形性状分析

以上海软土地区某挖深45m级超深基坑工程为背景,分析了其实测变形特性。结果表明:地下连续墙的侧向位移随开挖深度的增大而逐渐变大,且变形空间效应显著;由于开挖深度大,地下连续墙的绝对侧向变形量也较大,但最大侧向位移平均值与开挖深度的比值仅为0.43%,与上海软土地区挖深小于30m的基坑变形统计平均值接近;地下连续墙及立柱受开挖卸荷影响,竖向位移表现为隆起,且在底板浇筑工况下隆起值趋于稳定,立柱的最大回弹达65mm;各道支撑轴力增量基本发生在紧邻下方土体开挖工况,且最大轴力值基本发生在第六、七、八道支撑中;基坑外地表沉降均呈“凹槽形”,随施工阶段的推移地表沉降逐步增加,且发生最大沉降的位置随之逐步向坑外发展,而无量纲化地表沉降仍处于上海软土地区统计的沉降包络线范围之内;此外,基坑周边管线、磁悬浮的变形均较小,表明基坑工程的安全可控。

长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响

长周期地震动因含有丰富的低频成分易使(超)高层建筑等长周期结构发生严重震害。SRC(steel reinforced concrete)框架-RC(reinforced concrete)核心筒混合结构作为广泛应用于高烈度区的双重抗侧力结构体系,确保其强震下的协同工作是实现多道抗震防线,形成合理破坏模式的关键。该文通过与普通地震动对比,阐明了远场长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响规律,并基于谐振激励下的结构动力分析模型及经验模态分解初步揭示了其内在机理。算例分析结果表明:受低频特性影响,远场长周期地震动作用下结构框架剪力分担率与底层倾覆力矩占比明显大于普通地震动,最大框架剪力分担率所在楼层与普通地震动相比出现下移,且当峰值加速度增至400 gal时,SRC框架中下部楼层剪力分担率超过40%,底部倾覆力矩占比超过70%,按照现行规范设计的SRC框架将难以保证远场长周期地震动作用下结构的抗震安全;激励频率对于SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响与振型参与方式有关,低频激励(周期为0.5倍~2.0倍结构基本周期)下结构响应主要受低阶振型主导;远场长周期地震动的卓越分量是导致框架剪力分担率增大的原因。

不同类型地震动下RC框剪结构协同工作对比分析

确保强震下双重抗侧力结构的协同工作是实现多道抗震防线的关键。基于地震动特性分析,对比了普通地震动、远场长周期地震动、近断层向前方向性地震动及近断层滑冲型地震动作用下RC框架-剪力墙结构的协同工作性能,并分析了刚度特征值及结构周期对其的影响;最后初步提出了特殊地震动作用下RC框架-剪力墙结构考虑内力重分配的框架剪力调整方法,并将其与规范中的调整方法进行了对比。结果表明:三类特殊地震动作用下的框架剪力分担率均大于普通地震动,尤其是远场长周期地震动,在地震动强度较小时也能使框架剪力出现较大增长;周期较大结构的中下部楼层框架剪力增大较快;结构框架剪力分担率随刚度特征值的增大而增大,但内力重分配程度逐渐减小;建议在结构抗震设计时,考虑不同类型地震动特性和刚度特征值对结构内力重分配的影响。

双龙特大桥新型组合式拱座基础设计与施工

重庆巫山县双龙特大桥主桥为计算跨径245 m的中承式钢箱拱桥。双龙岸拱座位于溶隙普遍发育、溶蚀作用强烈的角砾状灰岩中,针对拱座处复杂的地质条件及受力要求,提出一种新型“墙式基础+竖桩”组合基础,墙式基础和竖桩分别承担水平推力和竖向压力,受力明确。拱座横桥向宽21.6 m,顺桥向长11 m,为钢筋混凝土重力式实体结构,采用承台群桩基础,拱座后接4 m厚背墙,背墙连接3根地梁,地梁后接墙式基础。计算结果表明:桩顶最大水平位移2.95 mm,单桩轴向受压承载力安全系数2.22,墙式基础最大主拉应力0.35 MPa,拱座基础抗推、抗压、抗裂能力强。拱座基础按地梁、墙式基础和拱座开挖→桩基开挖、浇筑→墙式基础、地梁和拱座浇筑的顺序施工,并采取注浆加固、护壁支护、桩基防水等施工防护措施,确保施工安全。

小净距盾构隧道侧穿地铁车站对地表沉降及刀把段结构侧墙变形的影响

为研究小净距盾构隧道侧穿地铁车站对地表沉降及刀把段结构侧墙变形的影响规律,依托长沙轨道7号线云环区间段,对盾构施工引起的地表沉降和刀把段侧墙位移进行持续监测,采用有限元软件,分析在袖阀管注浆加固条件下侧墙的变形和应力特征,研究不同地层损失率条件下地表和侧墙的变形规律及不同侧墙厚度条件下侧墙的应力规律。结果表明,袖阀管注浆加固土体能有效减小由盾构施工引起的侧墙变形和应力;地表沉降和侧墙位移随着地层损失率的增加呈递增的趋势;侧墙厚度设置为800 mm时,侧墙所受拉应力可以控制在C40混凝土抗拉强度标准值之内。

地面逆向拼装技术在幕墙支撑钢结构安装中的应用

地面逆向拼装技术在幕墙支撑钢结构安装中的应用已成为当前建筑领域的研究热点。以该技术为切入点,系统阐述了幕墙支撑钢结构安装的关键步骤和技术要点。介绍了项目的概况,详细描述了幕墙支撑钢结构的安装流程,包括从曲面网格节点的构造设计到加工,再到悬挂段施工和整体提升,全面展现了地面逆向拼装技术在实际工程中的应用。

G3铜陵长江公铁大桥江北侧锚碇复合型地下连续墙设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥。江北侧锚碇设计时对沉井基础和地下连续墙基础进行比选,综合考虑开挖范围、工程造价、施工工期等,最终采用基底深置的地下连续墙基础,以下伏基岩弱胶结泥质砂岩作为基础持力层,基础高49.5 m,地下连续墙墙底嵌入中等胶结泥质砂岩,地下连续墙高55.5 m。为减小锚碇基础的开挖量,采用大悬臂外挑锚块结构结合CFG桩复合地基加固技术的新型复合型地下连续墙基础,地下连续墙基础直径缩小至60 m,节省了工程造价。锚碇基础施工中基坑分层开挖,同时进行内衬砌施工。采用PLAIXS 3D软件对锚碇施工阶段及运营阶段进行有限元模拟分析,基坑开挖时地下连续墙结构受力安全,锚碇基础地基承载力、地基沉降结果均满足规范要求。

复杂地震动作用下剪力墙结构的抗震韧性评价

针对多维地震动的近场效应和场地条件等因素,选取6类不同特性的地震动数据输入到剪力墙结构数值模型中进行动力时程分析,考虑结构构件及非结构构件损伤,并基于震时功能损失和震后功能恢复时间分析不同特性地震动对剪力墙结构抗震韧性的影响。结果表明:梁作为主要塑性耗能结构构件,功能损失占比最大;加速度敏感型非结构构件损伤受近断层地震动竖向分量影响较大;基岩场地条件下速度脉冲效应对结构抗震韧性的影响不明显,而硬土和软土场地下含速度脉冲地震动加剧了结构的功能损失(总功能损失比分别达13.3%和13.0%),延长了功能恢复时间。

速度脉冲强震下偏心重力柱-核心筒体系的抗震性能研究

研究速度脉冲强震和结构偏心双重不利对新型重力柱-核心筒结构体系地震响应的影响。以地震模拟振动台试验为基础,采用CANNY软件校验参数设置合理性。设计不同高度质量偏心重力柱-核心筒结构,分别选取10条速度脉冲和10条非速度脉冲地震记录作为输入,采用CANNY软件对偏心体系进行动力时程分析,系统地研究了速度脉冲地震和偏心率对结构地震响应的影响规律。结果表明:脉冲地震工况下各偏心体系的弹性和弹塑性层间位移角、剪力、扭矩、扭转角均显著高于非脉冲地震工况对应值。弹塑性工况比弹性工况增大效应明显,变形增大效应比力增大效应更为显著。随着偏心率增大,弹性和弹塑性层间位移角、扭矩和扭转角均增大,层间剪力则呈现减小趋势。增量动力分析结果亦表明,偏心和速度脉冲地震效应均会显著增大层间位移角。建议在新型重力柱-核心筒结构的抗震设计中,应充分考虑速度脉冲地震和偏心对其地震响应的耦合影响。

新型框架-调频减震墙抗震性能研究

地震是影响建筑结构安全的主要灾害之一,由于窄带控制特性和使用空间要求,调频减震技术用于结构地震响应控制受到较多的限制。为此,本文基于阻尼接地式振子和减震墙的概念,提出了新型调频减震墙的设计思路,与TMD(调频质量阻尼器)的减震原理相似,当框架受到地震影响时,墙体提供相反的惯性力使框架的振动衰减。首先建立了SDOF-DGTMD(单自由度-阻尼接地式调频质量阻尼器)体系动力方程,得到DGTMD最优设计公式;接着依据最优公式设计调频减震墙的质量、刚度和阻尼,建立相应的有限元模型;然后针对案例,设计了调频减震墙减震方案,开展了多遇、罕遇地震作用下的结构响应分析。结果表明,加调频减震墙后结构层间位移角均有所降低,多遇地震下薄弱层平均层间位移角降低29.3%;罕遇地震下薄弱层平均层间位移角降低22.9%。罕遇地震作用下,部分构件破坏,刚度降低,周期发生变化,考虑弹塑性阶段结构损伤来设计调频减震墙可改善罕遇地震下的减震效果。

长周期地震动作用下RC框架-剪力墙剧场结构弹塑性响应分析

剧场结构为一种典型的功能复杂、楼板局部不连续且跨度较大的结构。为了研究RC框架-剪力墙剧场结构在长周期地震动作用下与普通地震动作用下的响应差异,以某剧场为例,选取14条典型长周期地震动与7条普通地震动进行弹性及弹塑性时程对比分析。结果表明:长周期地震动作用下结构不能满足小震弹性的需求,观众厅、舞台楼板大开洞周围剪力墙及框架柱损伤较为严重,附属层以上竖向构件的损伤大于附属层以下。最后,提出了考虑长周期地震作用时的合理控制指标,并针对性地提出了结构的抗震措施建议。

正交各向异性冻土与建筑物相互作用的非线性有限元分析

将冻土与扩大墙基作为一个整体结构，将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料；将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数，按结构温度应力的计算方法，应用结构非线性分析的有限元法，对冻土与扩大墙基之间的相互作用进行数值计算，获得其应力场、位移场及冻土与扩大墙基之间的各种作用力；理论分析结果与模型试验吻合，提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法，供生产设计参考应用。

西安地铁二号线下穿古城墙段地表沉降控制标准研究

以地铁二号线下穿西安南门城墙为研究对象,建立能够反应城墙结构中沿着灰缝、外墙-土芯墙界面及结构内部预先存在的裂缝发生张拉或剪切破坏的特殊离散化有限元模型。采用直接输入位移荷载的方法来描述建筑物基础在盾构施工作用下产生的变形,从变形和力学两个角度量化分析城墙所能承受的极限变形能力,从而提出西安地铁盾构施工引起地表沉降的控制标准,为古建筑物临近地下开挖地表沉降控制提供参考。

RC框架核心筒结构的地震易损性研究

为研究高层RC框架核心筒结构的地震易损性,设计9榀相同层高但不同跨度和地震设防烈度的典型结构模型。考虑地震动输入的不确定性,采用Perform-3D对其进行弹塑性动力时程分析得到结构地震响应,进而结合我国抗震规范对框架核心筒结构体系性能水平限值要求建立相应的地震易损性曲线,对比分析了不同跨度和设防烈度下结构的地震易损性差异;结果表明:较低设防烈度结构的地震易损性曲线差别不明显,而较高抗震设防烈度下结构的地震易损性曲线差别显著;在相同设防烈度下,随着结构跨度的增加其地震易损性曲线变化不大,从一个方面验证了结构设计的不确定性对其地震易损性的影响较小。研究为进行城市高层建筑结构的地震灾害损失评估提供了理论依据。

软粘土地基中齿坎抗滑效应的研究

通过位于软弱地基中的无齿挡墙和齿坎式挡土结构物的现场抗滑试验,研究了齿坎对挡土结构物所起的抗滑作用,还用非线性有限元方法对现场试验成果进行分析。通过研究得出结论:尽管齿坎较短,但对挡土结构物的抗滑作用颇大,在试验齿长范围内,抗滑力与齿长成正比,当挡土结构物处于极限破坏状态时,齿前土压力达到‘破动’土压力值,而齿后主动土压力甚小:有限元分析与现场试验成果具有很好的一致性。最后用有限单元法研究了齿坎的临界长度。

近断层地震动对短肢剪力墙高层结构地震反应的影响

近断层地震动具有独特的上盘效应、破裂方向性效应和速度脉冲特征。本文分组考察具有这些运动特征的地震动对短肢剪力墙高层建筑结构地震反应的影响。选择台湾集集近断层地震动记录作为地震动输入,利用ANSYS软件对一幢12层短肢剪力墙结构建立空间杆件-壳元组合有限元模型,进行弹塑性时程分析。计算结果表明,近断层地震动上盘效应和破裂方向性效应明显增大短肢剪力墙结构体系的地震反应,短肢剪力墙高层结构的最大层间位移角发生在中部第5层,为0.98%,说明该结构已经达到中等破坏状态;脉冲型地震动效应与结构周期长短密切相关,对长周期结构脉冲效应显著。

冻土与扩大台基相互作用的有限元分析

以冻土与扩大台基作为一个整体结构，将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料；将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数，按结构温度应力的计算方法，应用结构非线性分析的有限元法，对冻土与扩大台基之间的相互作用进行了数值计算，获得其应力场、位移场及冻土与扩大台基之间的各种作用力；理论分析结果与模型试验吻合，并提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法。

一种新型挡土墙设计方法

结合某加油站挡土墙设计提出了一种在软弱地基上土-砌体组合挡土墙的设计方法,给出了相应的计算模型及构造措施,对其适用条件及优越性能进行了概述,并运用实际工程取得了良好效果。

近场地震下框架剪力墙高层结构地震易损性分析

结合已有的研究成果,总结近场地震动的主要特点;根据中国规范给出结构4个性能水平定义及相应的量化指标限值;根据断层距等因素选取近场、远场各20条地震波并对地震波记录进行调幅。考虑地震波的不确定性,对2栋不同高度框架剪力墙结构进行地震易损性分析,得到相应的地震易损性曲线,并对两结构的抗震性能进行对比。结果表明:20层结构的层间位移地震动需求大于30层结构;近场地震波将引起结构损伤且大于远场地震波。