交通荷载引起的软土地基累积沉降计算方法研究

软土地基在交通荷载下的沉降计算和稳定性保证,是修建低路堤公路的重要环节,而科学的计算方法是其前提和基础.文章以新河（青潍界）至辛庄子高速公路寿光段为例,通过利用循环荷载作用下软粘土不排水累计变形模型-Chai-Miura模型,结合利用Flac3D有限差分程序计算地基中的动、静应力,对软土地基的累计沉降进行了计算.结果表明:对修建在软土地基上的低路堤,反复的交通荷载引起的累计沉降很大,同时变形随深度衰减很快,当深度大于8m后,变形与地表的相比小得多;路基沉降速率与运行时间关系较大,且随时间非线性增长,其中累积沉降及总沉降在通车初期累计沉降发展较快,且累积沉降远大于固结沉降,占总沉降的90％多.     

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.     

考虑软土软化特性的软基加筋道路动力响应

为了研究交通荷载作用下考虑软土软化效应的低路堤软基加筋道路的动力响应问题,以室内动三轴试验为基础,研究了循环荷载作用下初始偏应力以及荷载作用次数对软土刚度软化的影响,通过回归分析得到了软土在循环荷载作用下刚度软化的经验公式;然后编制了用户子程序将经验公式导入有限元分析软件ABAQUS中,采用ABAQUS对软基加筋与不加筋道路在交通荷载作用下的动力特性进行对比分析.结果表明,软土的软化特性对软基加筋道路的动力响应有重要影响.同时,加筋可以提高道路的整体强度,使土体应力均化,约束土体的水平变形,减少道路的整体沉降,并降低道路的不均匀沉降.     

地铁列车荷载下软土的动力响应和长期沉降分析

为揭示地铁列车荷载作用下隧道结构和软土的动力响应和沉降特性,使用A baqus商业有限元软件建立三维分析模型,对比分析不同列车时速下土体和衬砌的动力响应,并使用经验公式预测软土地基在长期循环列车荷载作用下的累积变形.研究结果表明:相同速度下,隧道衬砌结构各部分沉降规律并无明显区别,隧道周围土体的沉降随分析点深度的不断增...     

交通荷载作用下道路与软土地基弹塑性变形分析

建立了循环荷载作用下软黏土地基中孔压发展的经验模型，通过回归分析得到了模型计算参数.采用动态弹塑性有限元法分析了交通荷载作用下道路与软土地基共同作用的变形特性，考虑了孔压对软土地基变形特性的影响.提出了交通荷载在软土地基中的“临界影响深度”的概念，通过计算实例分析表明,在给定工况下交通荷载在软土地基中的临界影响深度约为10 m，有效影响深度约为18 m，为道路工后沉降计算提供了参考.     

交通荷载作用下低填道路软土地基的动力响应分析

为了揭示交通荷载对低填道路下卧软土地基的动力影响规律,对软土地基的动孔隙水压力进行了现场测试,分析了不同上部路堤厚度和行车速度工况下地基孔隙水压力的分布规律,并据此借助数值模拟对长期交通荷载作用下软土地基的附加沉降进行计算分析.结果表明:上部路堤结构对交通荷载的动力激励具有消减作用,填筑厚度越小,下卧软土地基的动力响应越明显,且随着深度的增加动孔隙水压力呈衰减趋势,长期交通荷载作用下软土地基的附加沉降呈近似指数型非线性增长.     

循环荷载下桩网复合地基受力变形模型试验研究

采用缩尺比例为1∶10的桩网复合地基模型,对循环荷载下软土地区桩网复合地基的受力变形特性进行试验研究。通过试验分析了循环荷载幅值、频率以及土工格栅层数对循环荷载下软土地区中桩网复合地基受力变形特性的影响,并结合曲线拟合方法探讨循环荷载下桩网复合地基中桩基的桩端阻力、桩侧总摩阻力与沉降变化之间的关系。研究结果表明：桩网复合地基沉降在循环荷载作用初期时发展速率较快,增加荷载幅值和频率会增大沉降,而上层格栅的加入能减小沉降。循环荷载下桩身轴力随桩深的增加先增大后减小,桩网复合地基桩身轴力随循环荷载幅值、频率和土工格栅层数的增大而增加。桩端阻力会随着地基沉降的发展而增大,桩侧总摩阻力则随着地基沉降的发展逐渐减小,不同荷载幅值、频率及土工格栅层数下桩网复合地基中的桩端阻力与桩侧总摩阻力随沉降的变化规律可分别用幂函数和多项式函数描述。研究结果可为软土地区高速公路设计与施工提供一定依据。     

低活性粉煤灰处理桥头跳车问题的研究

目的为粉煤灰在沈阳地区公路工程中的推广应用提供理论依据和实践经验.方法在对低活性粉煤灰进行物理力学参数室内试验的基础上,运用弹塑性理论和有限元分析方法,对粉煤灰路堤自重作用下软土地基表面的沉降变形,以及交通重复荷载作用下粉煤灰路堤自身的累计塑性变形问题进行理论分析,同时将分析结果与相同工况条件下正常填土路堤的力学行为进行比较分析.结果在自重荷载作用下以粉煤灰作为路堤填筑材料,地基表面的最大沉降量以及坡角的最大拱起量明显小于正常土填筑路堤的沉降量;在交通重复荷载作用下,其累计塑性变形量明显小于正常路堤填土的量值.结论以粉煤灰作为填料解决桥头跳车的方法是可行的,可以减少桥梁台背处的沉降差异,进而解决桥头跳车问题.     

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型（HSS模型）;重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现：当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。     

软土地基上循环荷载作用下加筋碎石垫层 工作特性分析

通过模型试验研究了循环荷载作用下土工格栅、土工格室及纯碎石垫层在软土地基上的承载特性;分析不同工况下沉降、桩身应变及桩土应力比随循环次数、峰值荷载的变化规律。研究结果表明:在动载条件下,加筋碎石垫层能有效地限制垫层的位移,显著减小复合地基的累计沉降;加筋后的碎石垫层强度和刚度均得到增强,能有效调节桩-土应力分布,改善碎石垫层的受力特性,大幅度提高桩-土应力比,有效减小桩身应变;同等条件下,土工格室碎石垫层对于减小桩顶沉降、提高桩-土应力比和降低桩身应变的性能略优于土工格栅碎石垫层,并随着循环峰值荷载增加,两者的作用效果更好。     

循环荷载作用下有无侧向约束复合地基沉降对比分析

为探讨循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的变形性状,进行了循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基室内大比例模型对比试验,基于模型对比试验实测结果,分析了侧向约束对夯实水泥土桩复合地基变形性状的影响。结果表明:有侧向约束的夯实水泥土桩复合地基的沉降明显低于无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的沉降。侧向约束对降低复合地基沉降的效果随着循环荷载比的增大而变得更加显著。因此,侧向约束对限制软土的侧向变形、降低复合地基的沉降具有良好的作用。     

地铁循环荷载作用下上海软土路基的长期沉降计算

采用数值模拟与经验方法相结合,计算地铁循环荷载作用下轨道地基的长期沉降.以人工数定激励力法模拟列车荷载,以FLAC3D软件建立隧道以及周围土体的数值模型,计算第1次加载后模型的变形和应力.分别结合3种不同的经验算法,以分层总和法计算轨道地基的长期沉降,结果表明:3种算法计算得到的长期沉降和年沉降量分布规律相似,均随深度的增大而增大;算法2所得的平均沉降的计算值结果偏大,算法3偏小.     

深基坑基底注浆加固效果数值模拟分析

采用高压旋喷注浆工艺对软土地区的基坑底部土体进行加固是保证深基坑施工安全与工程稳定常采用的方法。基于某地铁站监测数据,利用PLAXIS 2D软件建立了其数值计算模型并进行模型校核,对加固和未加固两种工况进行了数值模拟,对比分析了地连墙的位移和弯矩、地表沉降等开挖响应。研究表明,对软土地区基坑进行基底注浆加固,能有效减小地连墙的侧向变形和地表沉降。并针对加固区厚度、地连墙嵌入深度及刚度、软土层厚度4个参数进行了分析与讨论,优化了加固区的合理厚度、地连墙的合理嵌入深度,研究了基坑变形受地连墙刚度和软土层厚度影响的敏感性。     

局部荷载作用下软土盾构隧道纵向沉降数值分析

基于摩尔-库伦准则,建立隧道衬砌与土体相互作用的三维有限元模型,模拟了软土盾构隧道下卧土层性能和隧道上方局部荷载对隧道沉降的影响,揭示了隧道的纵向变形规律.结果表明:隧道纵向沉降最大值与软土夹层弹性模量、纵向长度以及均布荷载集度呈线性关系;隧道沉降值随均布荷载作用长度和宽度增加而增大.     

隧道开挖对邻近土体位移影响的数值分析

在城市修建地铁的过程中,隧道洞口开挖会不可避免地对隧道洞口周围的土体产生影响。采用有限差分软件FLAC3D来分析由于隧道开挖而引起的土体位移。在数值模型中,假设衬砌为线弹性材料;而土体则是由Mohr--Coulomb破坏准则控制的弹塑性材料。将采用有限差分软件计算得到的土体位移结果同采用解析法以及经验法得到的位移结果进行对比。并结合不同土层刚度以及衬砌刚度的情况,来分析以上两个因素对土体位移的影响。经过分析得到的结果表明：（1）通过有限差分软件计算得到的地表土体沉降曲线能够与采用解析法以及经验法得到的沉降曲线很好的吻合,但是采用数值方法得到的沉降曲线相对较宽并且较浅。（2）在上软下硬土层中,地表土体的最大沉降值将变大而沉降曲线将变窄;而在上硬下软土层中,地表土体的最大沉降值将变小而沉降曲线将变宽。（3）随着衬砌刚度的增大,土体的位移将会减小。     

考虑软化特性的软黏土动应力-应变关系研究

针对在地震、波浪、交通等循环荷载的作用下饱和软黏土残余孔隙水压力上升，从而导致软黏土刚度、强度发生软化的这种现象，对循环荷载作用下考虑循环软化特性的饱和软黏土动应力-应变进行了研究.以往的研究大多忽略初始偏应力对软黏土循环软化及动应力 应变关系的影响.通过对萧山正常固结饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验，研究了循环次数、循环应力水平、初始偏应力对饱和软黏土刚度软化及应力 应变关系的影响.试验结果表明，随着循环次数的增加，土体刚度逐渐减小；循环应力水平的提高和初始偏应力的施加都将加快刚度软化和累计塑性应变的发展，从而加速土体的破坏.同时，在试验的基础上推导了反映土体刚度软化规律的经验公式，利用该公式并结合修正的Masing准则对软黏土的动应力-应变关系进行描述.     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

块石压填法处置软土路基的敏感性参数分析

为了更好地评价天然软土路基加固处理效果,采用基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型,表征天然软土地基的力学特性,利用大型有限元软件ABAQUS建立模型,模拟路堤分层填筑过程,获取采用块石压填法处置后的软土路基承载力和变形特征。分析了不同块石换填层厚度、变形模量、不同堆载荷载及填筑时长对软土路基的承载力以及工后沉降变形的影响特征。结果表明:基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型能够有效地模拟软土路基的变形特征,能用于复杂路基的工后沉降分析;块石压填层的厚度以及变形模量均对地基承载力有显著影响,块石压填层的厚度、填筑时长以及堆载均对工后沉降有显著影响,而块石压填层变形模量并不对工后沉降产生明显影响。