粉土地层中盾构施工对临近高铁桥桩的影响

针对地铁盾构隧道近接高铁桥桩施工的影响问题,以郑州西区地铁隧道侧穿高铁桥桩为工程背景,对周围土层和桥墩位移进行现场实测,并采用ABAQUS数值模拟软件,对盾构侧穿施工全过程进行动态模拟,研究了土层注浆加固措施对于土层位移及桥桩位移和内力的影响。结果表明:盾构侧穿高铁桥桩会使桥桩在盾构隧道埋深处的桩身产生最大水平位移、弯矩和侧摩阻力;对穿越区域土层先行注浆加固后再进行穿越,可大幅降低盾构施工桥桩的扰动,桥墩最大沉降量降低约72.6%,桩体水平位移、弯矩及侧摩阻力最大值分别降低58.3%、37.6%和23.7%;土层注浆加固施工工艺对桥墩的保护作用明显,说明加固方案可行。现场实测数据与数值模拟结果规律一致,验证了使用ABAQUS模拟盾构施工对高铁桥桩的影响是可靠的。     

既有单桩在邻近基坑开挖下的水平向响应简化分析

为了探究既有单桩在邻近基坑开挖作用下的水平向响应规律,提出基于虚拟镜像技术的基坑开挖引起邻近单桩水平向响应解析解. 发挥基坑围护结构变形易于实测的优势,借鉴虚拟镜像技术,考虑土体位移的实际情况,修正土体的等量径向移动模式,推导出土体非等量径向移动模式下基坑开挖引起的坑外土体水平位移场. 基于Pasternak双参数地基,引入修正地基反力模量以考虑埋深效应,利用两阶段法,将土体水平自由位移场视为外荷载施加于邻近单桩,建立在邻近基坑开挖扰动下既有单桩的水平向位移控制方程. 与三维有限元数值模型、既有理论解及已发表案例的工程实测数据的对比,验证该方法的正确性及适用性. 参数分析表明：提高地基反力系数和单桩抗弯刚度有助于减小单桩最大水平位移;当桩与基坑间距较远时,单桩最大水平位移几乎不再受自身抗弯刚度的影响.     

明挖基坑对邻近高铁桥梁变形影响因素分析

以邻近运营高铁桥梁建设的明挖基坑实际工程为背景,采用数值模拟的方法建立了二维有限元模型,探讨了围护结构的插入比、设置内支撑的数量、隔离桩及基坑距高铁桥墩距离四个因素对高铁桥梁变形的影响。结果表明:插入比对桥墩水平位移最大变形及整体沉降影响不大;设置支撑能够减小桥墩水平位移及沉降,增加支撑道数对变形影响小;隔离桩不能减小变形;距离显著影响水平位移和整体沉降,但对沉降差影响不大。     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

盾构穿越富含水砂性土地层高铁地基安全性评价

结合国内某城市轨道交通盾构隧道高铁加固区的工程实例,采用三维数值分析的方法,分析了盾构穿越的安全性,研究了加固体对地层变形和桩身轴力等的影响。穿越前预留加固体可以显著改善土体的整体性,并可起到土层位移重分布的作用,加固深度穿透盾构扰动范围的加固桩,可起到显著隔离作用。     

预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验研究及数值分析

整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大,难以满足桥梁的纵向变形,提出一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型（无、有预应力）,并对其进行水平低周往复荷载试验,通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等研究其耗能能力及抗震性能。结果表明：无预应力阶梯桩的破坏位置在3倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为8~10 mm;有预应力阶梯桩的破坏位置在6倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为10~15 mm。说明预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能,并满足整体桥水平变形需求。采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行参数分析发现,预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力。     

跨地裂缝带云轨桥梁结构变形与力学特征

地裂缝作为西安市典型城市地质灾害,给城市交通建设带来了巨大潜在危害,引起工程界的高度关注。以西安市高新区云轨示范线工程跨地裂缝带为研究背景,基于有限元数值模拟,分析了云轨简支梁桥正交跨越地裂缝带轨道梁、桥墩及桩基础等结构的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用导致云轨轨道梁产生竖向沉降差异,跨地裂缝段竖向位移差异和水平位移最大,其水平位移最大约为地裂缝位错量的1/4; 桥墩出现竖向沉降,且向地裂缝带倾斜,其顶部水平位移上盘大于下盘,水平位移最大约为地裂缝位错量的1/3; 地裂缝两侧桥梁桩基础产生以水平位移为主的倾斜变形,土体对下盘桩产生正摩擦力,对上盘桩产生向下的负摩擦力,下盘桩受压,上盘桩受拉。上述研究结果可为桥梁跨地裂缝带工程设计与防灾减灾提供参考和指导。     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。     

高铁站场宽路基复合地基二维模型适用性分析

为评价二维建模方法在高速铁路站场宽路基复合地基中的适用性,以京沪高铁济南西站站场路基为例,根据5种方法建立相应二维模型分析复合地基受力及变形特征,并与三维模型计算结果及实测结果进行对比。研究表明:在分析地基沉降、桩土应力和路基坡脚水平位移时,等弹性模量法计算结果精度最高;但在分析地基超静孔隙水压力和边桩弯矩时,所有二维模型结果均不可靠,此时须采用三维模型进行分析。     

黄土地区深大基坑桩锚支护结构监测与数值分析

基于黄土地区深大基坑桩锚支护结构变形、位移,锚索轴力及建筑物沉降等监测数据与数值计算结果的对比分析,得出以下结论:基坑支护结构桩顶水平位移、桩顶沉降、桩身水平位移,临近建筑物沉降等监测值均远小于规范规定的预警值,表明该基坑支护结构设计合理;基坑降水,尤其降水速率的变化,对地表及临近建筑物沉降有显著影响;桩身底部向基坑内的最大水平位移为8.9 mm;基坑开挖过程中支护结构的监测值与数值计算结果吻合较好.     

套护筒间碎石填充对桩基荷载传递的FLAC-PFC耦合数值模拟

以贵南高铁某桥梁桩基套护筒间填充碎石保持长桩垂直度为工程背景,研究碎石对桩基荷载传递的影响,通过碎石孔隙率模拟填充松紧,建立了碎石不同填充松紧程度下的FLAC-PFC桩基荷载传递耦合数值模型。数值分析结果表明,竖向荷载主要依靠桩端阻力承担,桩周碎石竖向位移较大,随孔隙率增加而增大,水平位移较小,与孔隙率关系不大。     

明挖地铁车站围护结构内支撑力学参数研究

以北京某地铁车站深基坑工程为研究对象,结合现场监测数据,分析基坑开挖过程中围护结构的水平位移随开挖深度和时间的变化规律,同时,运用FLAC3D进行有限差分法数值模拟,对比分析围护结构水平位移的监测值与模拟值,并对钢支撑在不同预加轴力及刚度作用下的桩体水平位移及弯矩进行量化分析.主要结论有:1)实测值和模拟值的桩体水平位移曲线变化趋势大体相似,都表现出两头小、中间大的括弧状,最大变形都发生在基坑侧壁中部上下;2)预加轴力的大小对桩体位移变化有一定影响,因此在基坑施工中应合理地选择钢支撑的预加轴力来限制围护结构变形;3)在基坑施工中,对变形要求严格的工程,可通过加大钢支撑的刚度来减小桩体的水平位移.     

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。     

郑州市某建筑深基坑监测

对郑州市某拟建大楼深基坑支护结构的桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力及周边建筑物沉降变形等进行跟踪监测,分析其变化情况.结果表明:桩顶水平位移随着基坑开挖,总趋势是逐渐增大,其大小受桩顶荷载影响明显,靠近基坑转角处的监测点,其水平位移发展快;在冠梁处的深层水平位移发展得慢,到后期,深层水平位移曲线图发展成"两头小,中间大"的鼓腹状形态;锚索轴力在张拉锁定后短时间内发生较大的预应力损失,锚索轴力有些波动,达到最大值后基本保持恒定;建筑物沉降随着基坑深度的逐渐增加而不断增大,表现出"慢—快—慢,小—大—小"台阶式的变化规律.由监测结果可知,该工程的支护方案效果良好,满足设计和环境的要求.     

双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计.结果表明:隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其...     

预应力旋喷搅拌锚桩在基坑支护工程中的应用

从钻进成孔搅拌、提钻杆复喷、张拉锚索3个层面,描述了某基坑支护工程预应力旋喷搅拌锚桩技术,并通过基坑坡顶水平位移和坡顶沉降监测,结果说明,自钻式预应力旋喷搅拌锚桩加冲钻孔灌注围护桩的基坑支护形式,具有基坑开挖施工便捷、基坑边位移小和总体造价低等优点,在周边场地允许的情况下,对于大跨度深基坑支护有很好的适用性和经济性。     

拱脚位移对圆弧形拱管平面外稳定性影响的有限元分析

平面外失稳为圆弧形拱式跨越管道常见的失稳形式之一,为了解多荷载下圆弧形拱管的稳定性,利用ANSYS软件对正常工况下的圆弧形拱管受风荷载和竖直分布荷载的工况进行模拟,对拱脚位移对极限竖直分布荷载的影响进行有限元计算分析.分析结果表明,拱脚水平位移对极限竖直分布荷载影响最大,且存在极限竖直分布荷载随拱脚水平位移增大而迅速下...     

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.     

西部农村适用桥型探究

介绍了目前西部农村建造中小跨径桥梁常用的桥型结构及特点;阐述了目前西部农村建桥的三大困难：建桥资金缺、施工难度大、建设工期长;经过几种不同桥型的分析比较,确认了一种具有广阔应用前景的钢-混凝土组合桥梁。与其他桥型相比较,此桥型具有建桥投资省、施工难度低、建设工期短的突出优点,可作为西部农村中小跨径桥梁较为适用的桥型。