悬臂桩桩间有效卸荷区研究

根据悬臂桩的传力特征,研究了其桩间土拱效应的形成机理。按其在空间坐标系的位置,将桩间土拱分为水平拱、竖向拱及临空面拱,指出水平拱效应对卸荷区分布规律起主控作用,继而定义了有效卸荷区范围。从分析桩间土拱效应破坏模式入手,结合岩土强度理论及土拱静力平衡原理,建立了考虑桩间土自重应力及滑坡推力的卸荷区计算模型。基于该模型对滑体强度与临界高度及卸荷区矢高的关系作了一定研究,探讨了几种典型桩背土压力分布模式对卸荷区分布范围的影响。最后采用一工程实例对该模型进行验证。     

大跨度悬臂墙建筑SAP模型应力和位移分析

针对一座大跨结构,且具有下沉庭院导致地下室周边大量外墙无楼板内撑、形成悬臂外墙的山区博物馆,提出了墙外水平拱板、外墙加强措施、外墙与内部楼板连接处加强措施、大跨部分结构形式等处理;通过建立SAP三维结构模型,对其在侧向土压力作用下的应力及位移情况进行了分析,并得到了初步结构设计解决方案。分析结果也可以为此类大跨度悬臂的结构设计提供参考。     

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。     

建筑地基中人防洞的受力分析与加固

分析了人防洞卸荷压力拱存在的条件及其承载力的大小,给出了人防洞荷载的计算方法,并结合工程实践提出建筑地基中人防洞的几种加固处理方案。     

集中荷载下水平弹性约束圆弧拱的屈曲分析

支承于其他结构上的拱结构的拱脚常受到弹性约束而出现水平位移,进而影响拱的力学性能.本文得到了水平弹性约束圆弧拱承受面内跨中竖向集中荷载作用的内力及位移的解析解.通过构造无量纲化柔度系数这个参数提出了计算拱跨中轴力和拱脚支座位移的理论公式和近似表达式.根据跨中轴力大小在线性计算范围内得到了拱与拱形梁的划分标准.使用有限元程序分析了拱的分支屈曲模态、临界荷载及跨中临界轴力与支座刚度的关系,得到了拱由反对称屈曲转变为对称屈曲时柔度系数的界限值,提出了临界荷载和临界轴力的计算表达式.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥的自振特性及稳定性

对一大跨中承式钢管混凝土拱桥分别进行了自振特性分析及稳定性分析,研究了设计荷载、拱肋矢跨比、拱面内倾角对大跨中承式钢管混凝土拱桥自振特性、弹性稳定性及弹塑性稳定性的影响。研究表明,降低拱肋矢跨比或将拱面内倾均可有效改善大跨钢管混凝土拱桥的横向面外刚度,提高结构的面外振动频率,并使结构稳定性呈现不同的变化规律。综合考虑自振特性及弹性稳定性两种分析结果比单纯依靠自振特性分析结果评价结构参数取值更合理。本文讨论的360m跨度中承式钢管混凝土拱桥矢跨比宜在1/4附近取值,拱面内倾角度不宜超过10°。     

地铁车站复合墙结构体系受力特性

针对地铁车站复合墙体系受力变形规律与理论计算结果存在较大差异,围护结构土压力分布规律和主体结构内力具有不确知性的问题,采用EPS板(聚苯乙烯泡沫)代替防水垫层进行模型试验和数值模拟,对比分析复合墙和叠合墙体系受力、变形特性,得到墙后水平土压力、周围地表沉降、结构体系内力等变化规律。结果表明:复合墙技术具有良好的卸荷作用,可有效改善地铁车站主体结构受力状态;卸荷效果随EPS板厚度增大或弹性模量减小而增强,但地连墙弯矩会随着卸荷作用的增大而增大,因此,并非EPS板厚度增大或弹性模量越小就越好,而是需要确定合理的减载参数;复合墙体系会引起较叠合墙体系更大的周围地表沉降,本文条件下的主要影响区域为0.60H～1.25H(H为基坑深度),沉降差约为12%。     

钢筋混凝土板的压力膜效应承载力计算方法

基于钢筋混凝土板的压力膜效应受力机理及极限状态下的几何条件,以侧向约束力为中间参数,提出了一种压力膜效应的极限承载力计算方法。该方法基于附加承载力理论,将压力膜效应承载力看作纯弯曲作用下的弯曲承载力和三铰拱作用下的附加承载力之和,采用计算机辅助的程序化算法分别计算可以较方便地获得满足要求的计算结果。设计了一组剪力墙约束钢筋混凝土板,采用侧向约束刚度为定值的水平支座约束试件的侧向变形,试件的极限承载力较屈服线法的计算结果平均提高了38.3%。与其他方法的计算结果对比表明,该方法使用简便,且具有较高的计算精度,适于工程应用。     

黄土基坑卸荷影响深度的试验研究及工程应用

通过不同固结压力的常规固结回弹试验模拟了黄土基坑大面积卸荷回弹,分析了不同深度土体的卸荷回弹特征,分别得到了卸荷比与回弹率、卸荷比与回弹模量的关系曲线,并由此得出了西安黄土的临界卸荷比和极限卸荷比,间接确定了回弹变形的最大影响深度和强回弹区范围,为计算黄土基坑底回弹变形量提供了理论依据.最后,综合西安某黄土基坑的现场实测数据及理论计算结果,证明了本文研究结论的可行性.     

大跨度悬臂墙建筑SAP模型屈曲模态分析

针对某大跨度大悬臂结构建筑,结构设计中采用了外墙加强和水平拱板等措施以增强结构稳定性。在前期研究证明上述增强措施是有效的基础上,侧重对在地震作用下的屈曲模态与系数进行的分析,证明墙外水平拱板、外墙加强措施、外墙与内部楼板连接处的加强措施等结构形式处理可以有效提高结构稳定性。     

厚沙土层下采场顶板关键层上的载荷分布

基于现场实测发现的采动厚沙土层载荷传递现象,应用开发的动态载荷相似模拟系统,得出了厚沙土层采动破坏特征、工作面顶板关键层全结构的载荷总体分布规律以及顶板结构中A,B和C关键块的动态载荷传递规律;发现了周期来压期间二次“卸荷拱”现象,揭示了关键块载荷小于栽荷层全厚载荷的机理;提出了载荷传递因子的概念,给出了卸荷拱高度的计算公式和载荷传递因子的计算公式,解决了关键块上的载荷计算问题．     

坑周土压力与土体变形关系的试验研究

用武汉地区具有代表性的粉质粘土,在等压固结条件下进行保持轴向应力1σ不变、卸载侧向应力3σ的排水试验,模拟基坑开挖过程中坑周土体的应力路径,探索应力-应变关系的变化规律.研究表明：侧向卸荷应力路径下,该土样轴向和侧向的应力-应变关系呈双曲线型,且轴向破坏应变大于侧向破坏应变;一般轴向切线变形模量大于其侧向切线变形模量值.     

高速铁路轨道板先张预应力同步放张器的研究

为实现新CRTSIII型轨道板先张工艺生产过程中张拉钢筋的同步放张,设计一种高速铁路轨道板先张预应力同步放张器,以使轨道板承台剪切力为零,同时提高轨道板强度,减少板的裂纹。对该放张器进行分析、计算和验证,得到具体参数:活塞杆直径15 mm、缸筒壁厚8 mm、缸筒底部厚度13 mm、油腔内的额定最大压力102 MPa,放张开启压力0.87 MPa。对活塞杆进行有限元分析,得到其伸长量仅为0.12 mm。该设计为我国高速铁路新CRTSIII轨道板采用先张工艺的技术改造提供理论参考。       

抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

开孔卸载对巷道围岩承载拱的影响

本文论述了围岩承载拱的一般知识，并通过巷道开孔卸载的弹塑性有限元计算，指出卸载孔起到改变巷道和承载拱形状、保护巷道周边围岩和进一步发挥外部围岩承载力的作用．     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC^3D建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明：桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。     

抗滑桩土拱效应的时效性试验分析

土拱效应是保证抗滑桩桩后土体稳定的重要因素,由于岩土体具有蠕变特性,必然导致桩间土拱的形成具有一定的时效性。笔者设计了抗滑桩室内推桩模型试验,分析了1 kN、2 kN恒定外推力条件下,抗滑桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性。沿法向布置的土压力计量测数据表明,土拱效应随着推力的增大而增强。随着时间的推移,土拱作用厚度相对增加;沿推力方向布置的土压力计量测数据表明,水平土拱效应伴随推力增长呈现出先增强而后逐渐扩展的现象,随着时间的增长,应力沿着法向扩散的范围有很大的增长。     

现浇混凝土空心楼板的简化计算及应用

根据刚度、面积等效的原则,介绍了将跨度近似相等的现浇混凝土空心楼板转化为等厚度实心楼板的计算理论的推导过程;并通过工程实例进行比较分析,证明现浇空心板较传统梁板体系更为经济。     

山区公路曲线拱桥合理悬臂长度计算

为了研究山区公路曲线拱桥设计方法,以跨径120m、桥面平曲线半径400m、拱肋轮廓曲线半径900m的曲线拱桥为研究对象,根据桥面各种受力工况及桥梁本身的受力情况,通过整桥有限元模型分析,研究拱脚、1／4拱肋和拱顶处扭剪应力与桥面悬臂长度的变化关系,从而获得合理的桥面悬臂长度;同时通过对其他跨径进行有限元分析计算,得到不同跨径、不同平曲线半径桥面合理的悬臂长度,并给出了不同跨径、不同平曲线半径下桥面悬臂长度的计算公式。提出的设计方法可为曲线拱桥的设计提供参考。