模块面板式土工格栅加筋土挡墙动态特性试验研究

为了研究模块面板式土工格栅加筋土挡墙在高速铁路列车荷载作用下的动力响应规律,分析其作用机理,结合室内模型试验进行了包括加筋土挡墙墙面变形、墙体加速度、动土压力、残余土压力及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究。结果表明：墙面累积水平位移沿墙高呈单峰值分布,最大值位置靠近墙顶;挡墙内竖向加速度受频率影响较大,8 Hz时加速度出现大幅增长,加筋体内加速度沿墙高出现衰减;动土压力主要受荷载幅值及加载次数的影响,在加筋体内沿墙高逐渐衰减,垂直动土压力的衰减速率逐渐增加,水平动土压力的衰减速率逐渐减小;随加载次数的增加,残余土压力逐渐增大,沿墙高墙体中部的残余土压力稍大;筋材累积应变随加载次数的增加略微减小,沿筋长呈单峰值分布,峰值位置距墙脚水平距离从高到低逐渐减小。     

重复荷载作用下土工格栅包生态袋加筋土挡墙动力特性试验研究

设计并制作了土工格栅包生态袋加筋土模型挡墙,测试了模型挡墙在不同幅值、不同频率重复交通荷载作用下的加速度、动土压力、累积变形和土工格栅拉应变,获得了挡墙在重复交通荷载作用下的动力特性和累积变形发展规律。研究表明：在交通重复荷载作用下,土工格栅包生态袋加筋挡墙顶层的加速度响应最大,沿墙高按指数模型衰减,且水平加速度衰减较竖向加速度快;挡墙内的动土压力也是在顶层最大,随墙高降低而减小;挡墙的变形和土工格栅拉应变增量在加载初期较大,随加载次数的增加而增大,受荷载幅值的影响明显,受频率变化的影响较小;竖向累积变形主要来自挡墙上部土体的沉降;水平累积变形总体上为上部大下部小。     

高速移动荷载下弹性半空间饱和地基动应力响应

对承受高速移动荷载的饱和多孔地基动应力响应开展了解析理论研究。引入势函数,进行Helmholtz代换,通过傅里叶变换得到了承受矩形分布的竖向与水平向移动荷载的三维饱和地基动应力的基本函解,数值积分求解逆变换,进而得到移动荷载下饱和地基动应力响应的理论解。基于饱和多孔介质的动应力理论解,分析了移动荷载速度及频率的动应力响应,进一步分析了水平及竖向移动荷载耦合作用下饱和地基的动应力。理论分析表明,荷载速度及其频率诱发地基动应力水平的放大效应,动应力水平随荷载移动速度增大呈现指数型放大效应,移动速度接近剪切波速时动应力水平达到峰值,而荷载速度与频率引发的动应力放大效应随地基深度增大而增强。考虑水平动载的耦合效应,地基的动剪应力和水平向正应力水平显著增大,而竖向动正应力变化不大。     

双向增强体复合地基桩土应力比计算

针对竖向增强体-水平增强体-桩间土的整体相互作用特点,将水平向加筋垫层视为具有一定刚度的板,竖向桩体及桩间土简化为刚度不同的弹簧系列。以单个竖向桩体影响范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,基于Winkler弹性地基圆板理论推导出水平加筋体的挠曲函数表达式,导出双向增强体复合地基桩土应力比计算式。最后对某工程算例进行计算分析,对路堤荷载大小、工后沉降值、面积置换率、桩土刚度比进行了参数研究,并探讨了桩土应力比随其主要影响因素的变化规律,计算与实测结果吻合较好。     

饱和土中摩擦桩竖向振动解析解及应用

采用与频率相关的桩土接触面模型建立了三维轴对称条件下摩擦桩在饱和土中的竖向耦合振动模型,通过势函数分解法和分离变量法求解了饱和土动力固结方程,利用桩土耦合条件得到摩擦桩竖向振动解,对桩周剪应力分布、桩顶的频率和时域响应进行了参数研究.结果表明,桩底支承系数和桩土接触面动刚度对桩土荷载传递有明显影响,频率相关的阻尼系数可...     

高铁桩网复合路基环境振动影响因素分析

为了研究高速列车动荷载引起的桩网复合路基环境振动的影响因素,运用ABAQUS有限元软件,建立了包含垫层、桩帽、桩体的轨道-路堤-桩网复合地基三维有限元模型。首先以京沪高铁苏州站东侧某段桩网复合路基为背景建立模型,将模拟结果与实测结果对比,验证了该数值模型方法的可靠性。在此基础上,分析了车速、路堤高度及土体阻尼比对高铁复合路基地面环境振动的影响。研究表明,近轨道中心处,车速与路基土体的共振条件决定地面振动大小;距轨道中心远处,地面振动主要由车速决定;路堤高度越高,复合路基中加固范围越大,对列车动荷载引起的地面振动减小越大,原因是垫层和桩体将振动波向路基深部传播;土体的材料阻尼比决定路基远处地面振动,材料阻尼越大,地面振动随距离衰减越快,因此预测路基远处地面振动需要合理的获取确定土体的阻尼比。     

层状饱和地基-轨道-列车耦合系统轨道不平顺引起的振动分析

采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模拟为弹簧和阻尼元件连接的多刚体系统。振动输入由钢轨的竖向不平顺提供。通过地基表面轨道中心处竖向位移与道砟位移相等实现层状饱和地基和轨道的耦合,通过在车轮与钢轨间引入Hertizian接触弹簧来实现轨道与列车的耦合,首先求得频率-波数域内解答,然后通过Fourier逆变换求得时间-空间域内振动响应。文中验证了方法的正确性,并进行了数值计算分析,研究表明钢轨不平顺引起的列车动荷载振动频率较低时,随着列车运行速度的增大地基表面位移幅值逐渐增大;振动频率较高时,列车运行速度对位移幅值峰值的影响不明显,但列车驶过后地基的振动明显增大,振动时间变长。     

高速铁路路基模型列车振动荷载模拟

针对高速铁路轨道-路基实尺试验模型提出了列车振动荷载模拟装置,该装置由反力架、作动器及分配梁等组成。参照实尺模型,建立了轨道-路基三维有限元数值模型,以运行速度为350km/h的CRH380型动车组、CRTSⅡ型无砟轨道为研究对象,计算并分析了列车移动荷载加载和作动器加载时路基的竖向动应力和竖向动位移,结果表明采用作动器联动加载可较好地模拟列车动力荷载。为获得动力加载时程曲线,采用数值模型建立相邻车厢的两个相邻转向架经过轨道时扣件点反力时程曲线,结合分配梁体系的传力特性和MTS伺服加载试验机对输入时程曲线的要求,通过对扣件点反力时程曲线进行叠加和傅里叶变换得到了作动器的输入时程曲线。     

运行列车引起地面振动的理论模型及振动特性分析

根据车辆动力学、轨道动力学及地基土振动Green函数,建立了列车-轨道-地基土相互作用理论分析模型.该模型不仅考虑了车辆自身的振动,而且考虑了由轴重荷载组成的准静态激励力和单一波长轨道不平顺引起的轮轨问动态激励力.列车模型、轨道模型和地基土模型之间分别通过轮对-钢轨之间的Hertz接触和轨枕-地基土的动力平衡关系进行耦合.根据该模型通过-算例对地面的振动特性进行了分析,并通过移动的单位常力荷载和单位简谐荷载作用下的地面振动分析了车速和地基土特性的影响.计算结果表明,运行列车引起的地面振动特性与荷载移动速度和地基土特性紧密相关,列车移动速度线和地基土频散曲线的相交频率是引起地面振动放大的一种共振频率;运行列车存在临界速度,且临界速度接近地基土模型中的最小表面波波速;轮轨接触表面不平顺引起的动激励力振源对地面振动的高频成分产生较大的影响.     

高速列车荷载作用下无砟轨道地基竖向耦合动力响应研究

建立高速列车荷载作用下车辆系统-无砟轨道-地基耦合动力模型,通过Fourier变换求解弹性半空间地基土体的动力控制方程,同时根据轨道底座与半空间的接触条件得到了弹性半空间表面竖向位移在频域内的表达式,再采用快速Fourier 变换求得了时域内的土体位移解。结合算例,分析了列车速度、轨道结构参数等因素对地基动力响应的影响。研究结果表明:板下调整层弹簧刚度系数越大,地基土动力响应越大,地表振动越大;底座弯曲刚度越大,地基土动力响应越小;随着列车速度增加,地基土动力响应增大;距离轨道中心处越远,地基土动力响应越小。     

土工格栅加筋桩承路堤应力集中效应分析

一、引言桩承土工合成材料加筋路堤是一种将桩作为竖向增强体、土工合成材料作为水平增强体构成的复合路堤。加筋体的存在协调了桩、桩间土、垫层的变形,防止桩头刺入垫层和填料刺入软基。近十年来,桩承加筋路堤技术在我国主要用于交通部     

振动压实填石路堤动力响应试验研究

对贵州三穗-黎平高速公路风化板岩路堤试验段路基不同深度埋设动土压力盒,用两种重型压路机振动压实测试不同深处竖向、水平动力响应。结果表明,振动波在土中近距离传播时频率基本保持不变或略有降低,土粒在动应力作用下处于加压-卸载的循环过程;大功率压路机对表层土产生明显推挤作用并造成表层填料松散;动应力在土中以一定角度向下扩散,不同压路机扩散角亦不同;据波动理论推导所得动应力在土中随深度以指数函数衰减获得试验数据验证,竖向动应力衰减系数是水平动应力衰减系数的2倍;超大功率压路机产生的动应力水平远大于重型压路机,重型压路机在土中局部产生共振现象;实测动侧压力系数非固定值且随深度增加线性增大。     

高速铁路富水黄土隧道隧底循环动载试验研究

在高速列车循环振动荷载作用下,隧道仰拱和仰拱底部地基土中垂直振动速度和土压力沿深度的传递与衰减规律,是隧道设计不可缺少的重要参数。对于洞身位于地下水位以下的隧道,还需要考虑水压力的影响。国内外尚未见到有关这些问题研究的任何报道。依托铁道部科技研究开发计划重大课题,首次在富水黄土隧道内进行了模拟高速列车振动效应的循环动载试验,获得了不同加载频率下隧底垂直振动速度和土压力沿深度的衰减规律、恒定加载频率下不同深度的土压力变化规律、仰拱底部超静水压与不同频率下加载次数的关系。研究成果为隧道仰拱厚度和填充材料的优化设计提供了可能,为类似条件下隧道的设计和施工提供了试验依据和技术支持。     

半正弦循环交通动载下加筋砾性土动力特性研究

为研究交通荷载下加筋砾性土的动力特性,以土工格栅为加筋材料,开展了多级长期循环荷载下无筋、平铺、环形竖向及环形立体组合加筋等不同加筋形式的半正弦循环荷载下加筋饱和砾性土动三轴试验,同时也进行了半正弦循环荷载下土体阻尼比计算公式的推导,并研究了加筋层数和围压对环形立体组合加筋砾性土阻尼比、骨干曲线等动力特性的影响规律。试验结果表明:多级循环荷载下砾性土试样的阻尼比呈现前期增大随后减小的规律,阻尼比在动应变达到1%左右达到峰值,且加筋能够减小砾性土试样的阻尼比;Hardin-Drnevich模型适用于描述加筋砾性土的骨干曲线,且模型参数a、b与围压和加筋层数之间分别存在线性关系和指数关系,基于此提出适用于不同围压、不同加筋层数下环形立体组合加筋砾性土的骨干曲线方程。     

半正弦循环交通动载下加筋砾性土动力特性研究

为研究交通荷载下加筋砾性土的动力特性,以土工格栅为加筋材料,开展了多级长期循环荷载下无筋、平铺、环形竖向及环形立体组合加筋等不同加筋形式的半正弦循环荷载下加筋饱和砾性土动三轴试验,同时也进行了半正弦循环荷载下土体阻尼比计算公式的推导,并研究了加筋层数和围压对环形立体组合加筋砾性土阻尼比、骨干曲线等动力特性的影响规律。试验结果表明:多级循环荷载下砾性土试样的阻尼比呈现前期增大随后减小的规律,阻尼比在动应变达到1%左右达到峰值,且加筋能够减小砾性土试样的阻尼比;Hardin-Drnevich模型适用于描述加筋砾性土的骨干曲线,且模型参数a、b与围压和加筋层数之间分别存在线性关系和指数关系,基于此提出适用于不同围压、不同加筋层数下环形立体组合加筋砾性土的骨干曲线方程。     

新型加筋土挡墙动变形特性试验研究

对加筋格宾挡墙、绿色加筋格宾挡墙以及柔性网面土工格栅加筋土挡墙三种新型加筋土结构进行室内试验研究,施加了五种频率、四种振幅的动变循环荷载。每种挡墙累积振动次数达到200万次,得出了影响加筋土挡墙动变形特性的因素及其显著性,以及三种新型挡墙在不同频率、不同振幅的动荷载作用下的侧向变形和竖向变形的发展和变化规律,并对分级卸载时的挡墙的变形特性也作了研究。三种新型的挡墙在试验荷载作用下动变形特性表现出了很大的共性。     

轴荷载作用下铁路交通地面振动的半解析法研究

根据波数域内分层地基波动方程的求解理论，推导铁路有砟轨道、无砟轨道与地基的耦合振动方程，得到了波数域内的统一表达形式。材料阻尼采用粘滞阻尼。利用Fourier变换，在频率。波数域内求解振动微分方程，再通过Fourier逆变换得到大地表面的振动响应。分析了轨道和地基之间的能量传递特征，简谐荷载对振动衰减的影响，并对列车轴荷载引起的地面振动进行了仿真分析。结果表明：铁路有砟轨道和无砟轨道与地基之间的动力作用有较大差别；在简谐荷载作用下，地面振动的衰减曲线出现波动；本文方法具有较大的计算域，可以模拟编组较长的列车通过时引起的地面振动。     

高铁移动荷载作用下桩承式路基的振动特性

采用ABAQUS有限元计算程序,建立轨道结构-路基-地基相互作用三维有限元模型,通过编制FORTRAN子程序实现列车荷载的施加,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,计算分析250km/h列车荷载作用下钢轨振动位移幅值、加速度时程和频谱。讨论列车移动荷载作用下桩身直径、桩长和桩间距等参数对桩承式路基振动的影响。计算结果表明:钢轨竖向振动位移幅值较大,约为水平振动位移幅值的16倍。钢轨竖向振动主频分布较广,低频、中频和高频皆有分布。桩承式路基基床表面位移振动幅值较自由式路基的振动幅值明显减小,约为自由路基的60%。桩的振动主频随桩长和桩身直径的增加先增大后减小,桩长为10m和桩身直径为1.0m时桩的振动主频最大。     

高铁荷载下准饱和分层地基环境振动特性研究

本文基于Biot理论,首次提出更符合软土地区的列车-轨道-准饱和地基的2.5维有限元理论。在验证本文程序的可靠性后,计算分析高铁荷载作用下车速对准饱和分层地基环境振动的位移、孔隙水压力和衰减规律的影响,对比准饱和与饱和地基的振动差异性。结果表明:当车速小于表层土体瑞利波速时,准饱和地基的环境振动位移时程曲线在轨道中心和远离轨道处均能观察到明显的列车轮轨分布,衰减曲线平滑,衰减较快;当车速大于表层土瑞利波速时,远离轨道的位移时程曲线变的模糊,衰减曲线具有波动性,衰减速率减缓。地表以下0.5 m处超孔孔隙水压力最大,车速250 km/h～350 km/h时超孔隙水压力随深度的衰减规律相似,当车速进一步提高到400 km/h时超孔压衰减曲线不再光滑,有较多折点。准饱和地基振动的竖向位移峰值大于饱和地基,而超孔隙压则相反。     

浅谈振冲碎石桩复合地基处理方法

振冲碎石桩是利用一个产生水平向振动的管状设备,以高压水流边振冲边冲在软弱粘性土地基中成孔,在孔内分批填入碎石加以振密制桩,与削围粘性土形成复合地基,又可称为振冲置换法,这种方法的优点是加周期短,可以采用快速连续加载方法施工路堤,对缩短工基十分有利。本文结合工程实例,介绍了振冲碎石桩法处理软土地基的施工工艺及注意事项。