预应力锚索桩板墙的地震响应及影响参数研究

汶川地震震害调查表明,使用预应力锚索的桩板墙变形协调性更好,抗震性能提高,但目前在预应力锚索桩板墙的抗震设计理论研究方面仍比较落后。本文利用FLAC^3D对预应力锚索桩板墙的地震响应特征进行了研究,包括桩身土压力分布、桩身变位及锚索内锚段应力的动力响应特性等,并通过改变地震动参数、材料参数和结构设计参数,进行了多种工况的分析,系统研究了影响参数对桩-土-锚动力耦合相互作用规律的影响。通过对FLAC^3D的数据分析,其研究结果表明:锚索限制了桩板墙结构的运动,墙后土压力在锚索附近显著增大;桩前基础表面的土体易损坏,因此,应高度重视桩前位置,这对抗震设计有积极影响;随着内聚力和内摩擦角的增大,桩的位移、应力和锚固轴力等减小;锚索存在临界有效锚固长度,在临界范围内,通过减小桩间距来提高加固效果并不明显。研究成果加强了对预应力锚索桩板墙抗震表现的认识,也为深化抗震机理研究提供了可靠的依据。     

预应力锚索桩板墙抗震设计计算方法研究

由于预应力锚索桩板墙结构体系受力复杂，目前一系列基础研究问题仍没有解决，理论研究远落后于工程实践，特别是在抗震设计方面。为弥补此空白，在已有研究基础上，提出一套简化抗震设计计算方法，该方法考虑了锚索对悬臂段桩背所受土压力的影响，探讨地震综合影响系数Cz对桩身受力的影响，并通过大型振动台试验验证该计算方法和对Cz提出修正建议。经比较发现，实测各工况下的桩身地震土压力和轴力分布与计算结果接近，说明此方法具有一定的适用性，并且该方法涉及方程简单，求解容易，更易于工程师在抗震设计中应用。     

地震作用下边坡预应力锚索振动台试验研究

为研究边坡预应力锚索在地震作用下的动力响应,采用振动台进行预应力锚索支护岩质边坡模型试验。模型试验相似关系依据重力相似律及量纲分析法推导。输入Wolong,El Centrol,TAFT三种地震波,监测锚索轴力、坡面加速度和位移时程,研究预应力锚索轴力和预应力损失在地震作用下的动力特性、边坡在锚索支护下的整体稳定性。结果表明:不同地震作用下,锚索的轴力和预应力损失动力响应不同,试验中锚索的预应力损失最大达15.7%,随着输入地震波峰值的增大,锚索预应力损失呈先增大后减小的趋势,达到临界值后,不再发生预应力损失。建议预应力锚索抗震设计时,施加的预应力应该达到预应力设计值的1.1～1.2倍,高于静力情况下的值。该研究结果可为更加合理的进行边坡预应力锚索抗震设计提供良好的基础。     

预应力锚索桩板墙设计绘图系统的研究

根据高轻型支挡结构的设计理论和计算方法,建立预应力锚索桩板墙计算机辅助设计模型,采用基于施工工况的弹性地基梁有限差分法开发出预应力锚索桩板墙设计、计算绘图系统软件,解决了如何准确快速地对预应力锚索桩板墙进行计算、设计及绘图这一难题．从而大大提高设计绘图效率。     

预应力锚索桩板墙在山区公路的应用

在山区公路施工过程中,经常会遇到高填方路段,需要使用高支挡结构进行施工。以实际工程为例,对预应力锚索桩板墙在山区公路中的应用进行分析,对预应力锚索桩板墙的受力原理、结构组成、施工工艺等进行介绍,并对施工过程中遇到的问题进行总结和分析,可供参考。     

预应力锚索桩板墙支护在铁路建筑中的应用

结合某预应力锚索桩板墙支护技术的工程实践 ,对其设计方案、技术措施及施工方法作了阐述 ,提出了现场的质量控制标准 ,并指出该工程质量完全符合标准要求 ,取得了良好的技术经济效益。     

高路堤预应力锚索桩板墙承载特性分析

以昆明—曼谷国际公路k70路堤加固工程为背景,采用原位测试方法,完成了不同工况下预应力锚索桩板墙承载特性的现场试验。通过观测结构位移、土压力、桩身内力以及锚索预应力等,系统分析了预应力锚索桩板墙的受力特性与力学行为。锚索桩板墙对高路堤的加固效果显著,填筑初期结构位移随填土高度线性增加,锚索施工后增速有所减缓;初始填筑阶段,抗滑桩变形以刚性倾斜为主,随着锚索张拉和桩后填土不断增高桩身产生了较为明显的弯曲变形。作用在抗滑桩后的土压力大致呈三角形分布,板后土压力大致呈抛物线型分布;相同埋深条件下作用在抗滑桩上的土压力明显大于挡板,原因在于相邻抗滑桩间产生了明显的土拱效应,下部相邻抗滑桩间的土拱效应更强;与解析解的对比结果表明,实测最大桩后土压力与滑坡推力接近,远小于被动土压力;实测板后土压力与主动土压力接近,工程设计中可选取Rankine主动土压力作为挡板的设计荷载,在不利位置采取增大板厚等措施避免挡板发生破坏。采用弹性弯曲梁理论对锚索桩板墙内力计算的结果与实测结果基本一致。张拉锁定初期锚索预应力损失较大,约为设计荷载的10%,后期锚索预应力逐渐趋于稳定,锚索预应力长期损失约为设计荷载值的12%~15%。     

双排桩加预应力锚索加固边坡锚索轴力地震响应特性研究

利用大型振动台,设计并进行了双排抗滑桩加预应力锚索加固边坡的模型试验,试验结果表明:锚索轴力的变化体现了坡体稳定性的发展过程,小震作用下锚索并未开始工作,在地震的扰动下所有锚索均出现预应力损失。随着输入地震波强度增大,坡肩部分出现局部失稳,锚索开始受力导致轴力增加,直至边坡整体出现失稳趋势,所有锚索均开始受力引起轴力增加,随后边坡与锚索形成新的平衡体系。在新的平衡体系下,锚索轴力在地震扰动作用下继续降低。试验中最大锚索预应力损失比例为16.28%,因此锚索预应力施加初始值应为设计值的1.2倍左右。坡腰抗滑桩以上#2锚索动态响应峰值较大,坡腰抗滑桩与坡脚抗滑桩之间7号锚索轴力动态响应峰值较大,#4,#5,#6号锚索轴力动态响应峰值随高程增加而增大。同一工况下坡面所有锚索轴力的动态响应峰值出现时间接近,且锚索轴力的动态响应峰值出现时间随着输入地震波强度的增大而提前,锚索轴力动态响应峰值出现时间在激励地震波的峰值时间附近。在预应力锚索抗震设计时应采用"分区设计"的思想,即根据不同区域内锚索的动态响应特征对边坡拟加固区域进行锚索设计分区,在不同分区内做针对性的锚索设计。     

锚索抗滑桩地震响应的离心振动台模型试验研究

 锚索抗滑桩的抗震性能是建立和改进其抗震设计方法的基础。为深入理解其抗震性能,以汉源背后山堆积型滑坡锚索抗滑桩加固工程为参考原型,采用能实现原型仿真的50 g离心振动台模型试验,输入不同峰值的汶川地震清溪台基岩波作为基底激励,利用布设的不同类型传感器,记录锚索抗滑桩加固堆积型滑坡体的加速度、桩身弯矩、桩土间的动土压力和锚索轴力全过程的时程数据,揭示不同峰值的地震动作用时加固滑坡体加速度、抗滑桩弯矩、桩土间的动土压力和锚索轴力的定量化响应规律,为验证和发展锚索抗滑桩的抗震设计理论、数值模拟方法、厘清抗震加固机制及破坏模式提供翔实的资料。     

预应力锚索桩板墙变形特性研究

为了掌握预应力锚索桩板墙的变形规律,查明其影响变形的参数,通过现场实测与数值计算方法对预应力锚索桩板墙的变形进行了研究。实测结果表明,预应力锚索桩板墙在施工阶段最大变形发生在墙的中部,施工完成后,由于锚索的预应力损失、岩土体蠕变以及车辆荷载的作用等原因,变形最大位置逐渐转移到了墙的上部;计算结果表明,墙后填料强度、墙背粗糙度、桩板的柔度、锚索预应力和位置等都对挡墙的水平位移影响显著。为控制挡墙的最大变形,在填料选择方面,要采用变形模量较大,摩擦角较大的填料进行填筑,填料摩擦角以不能低于20°为宜;在桩板的选择方面,要保证桩板粗糙度较大,桩板柔度较小的桩体,桩板的柔度系数宜控制在0.25～0.5范围内;在锚索预应力的大小与作用点位置选择方面,锚索预应力不宜超过600 kN,单排锚索宜作用在0.2H～0.3H高度位置。     

夹心保温砌体房屋振动台试验研究

黏土砖是我国北方地区广泛使用的主要建筑材料。通过水平灰缝和竖向灰缝连接成整体砖墙,承受竖向荷载和水平荷载。传统的砌体墙热工性能差,在我国最寒冷的地区其厚度可达半米,过大的厚度,一方面使建筑自重过大,抗震能力较差,另一方面也占用较大的居住面积。为解决这一矛盾,文中研究的夹心保温砌体砖墙黏土夹层砖墙是通过在钢筋网连接的两层较薄的砖墙之间插入隔热层,形成夹心保温砌体房屋。为研究其抗震性能,对一个1/2比例的4层黏土夹层砖墙结构进行不同地震烈度下的振动台试验,对其抗震性能进行试验评估,包括动力特性和响应、破坏模式、荷载和变形能力以及损伤演化等。试验结果表明：由于水平拉结钢筋网和构造柱的约束,外墙、保温层和内墙能较好地协同工作;黏土夹芯砖墙结构能满足我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定的7度抗震设防的要求。     

非液化土-群桩基础-结构体系相互作用动力响应振动台试验研究

为深入研究非液化场地中桩-结构体系地震响应和土-结构动力相互作用问题,进行了含有一定深度的松砂层非液化场地土-结构体系动力相互作用大型振动台试验,分析非液化场地和群桩基础的加速度地震响应特征,并对土体侧向变形规律以及桩基弯矩分布进行了分析。结果表明：当输入0.05g拍波时,土体与桩基对加速度反应表现出放大作用,且距离结构较远处土体对加速度放大作用更加明显;当输入0.3g汶川地震卧龙台地震记录时,加速度只在远离桩基的土体中加速度反应有一定放大;桩身最大弯矩均超过60N·m,并且桩基弯矩幅值呈现出桩顶弯矩小(靠近桩顶处)、下部弯矩大(靠近桩端处)的规律,且在土层交界面附近弯矩存在突变;上部结构加速度反应自上而下有一定程度的减小,地震动Arias强度值减小明显,刚性场地上的结构地震动Arias强度是位于土体上结构的3~4倍,说明土体的耗能作用明显。     

预应力锚索抗滑桩施工方法

以某高速公路路堑边坡预应力锚索抗滑桩为例,从桩井开挖、钢筋笼制作、混凝土灌注等方面和钻孔、下料、组装、安装、注浆、预应力张拉、封口注浆及封锚等方面介绍了预应力锚索抗滑桩施工方法,积累了预应力锚索抗滑桩施工经验。     

液化场地-群桩基础-结构体系动力响应分析—大型振动台模型试验研究

进行了液化场地-结构体系动力相互作用大型振动台试验,对土体和桩基的加速度反应、饱和砂土层的孔压反应等进行了测试。重点阐述了土体和群桩基础的加速度地震响应特征和饱和土体的孔压发展规律,并对土体侧向变形规律进行了分析。试验研究结果表明：0.05g拍波输入时,土体和桩基对加速度反应有着明显放大作用,土体各处孔压比增长幅度不大,土体侧向位移较小;0.3g汶川地震卧龙台地震记录输入时,桩基加速度反应规律与土体反应基本一致,土体孔压比增长明显,上部土体完全液化;土体水平侧向变形较大。本文成果可为液化场地-群桩基础动力相互作用研究做对比分析和验证数值模拟工作提供参考。     

体外预应力自复位钢筋混凝土框架#br# 抗震性能振动台试验研究

体外预应力自复位框架结构（EPSCF）是一种新型结构控制抗震结构,主要结构控制技术包括铰接节点构造、提供结构抗侧刚度的体外预应力措施以及采用阻尼器的位移控制措施。在已有二维EPSCF结构基础上提出三维EPSCF结构,并进行1/3比尺三维EPSCF模型结构振动台试验研究其抗震性能,试验内容包括模型设计与制作、测点布置以及结构地震响应分析。试验结果表明：罕遇地震作用下,经过设计的EPSCF结构的加速度地震响应仅为常规设计框架的1/3~1/2,而位移地震响应能满足预设要求,罕遇地震作用下的层间位移角约为1/60、接近于常规设计框架,试验结果表明EPSCF结构具有更小的加速度响应,位移响应能得到有效控制。在地震作用下,EPSCF主体结构无损伤、残余变形很小、仅阻尼器屈服,表现出良好的免损伤、易更换的韧性结构特性。     

纤维混凝土隧道衬砌地震动力响应特性的振动台试验研究

 为研究纤维混凝土隧道衬砌在地震动力作用下的动响应特性,对普通混凝土隧道衬砌与纤维混凝土隧道衬砌开展大型振动台模型试验,分析隧道衬砌的震害特征、地震动应变、结构内力和应变基线响应规律。试验结果表明：水平地震荷载及地层压力共同作用下,2种隧道衬砌均为仰拱最先开裂,其次为拱腰开裂,衬砌结构破坏模式主要为开裂、掉块和裂缝两侧挤压破坏;素混凝土隧道衬砌出现开裂破坏早,裂缝易贯通,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移大;纤维混凝土隧道衬砌出现开裂破坏晚,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移小,裂缝呈挤压破坏状;纤维延缓衬砌结构裂缝的产生和阻碍裂缝的扩展;地震波加速度峰值从0.1 g增大到1.0 g时,素混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度显著增大,而纤维混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度先在一定范围内缓慢增长然后迅速增大,但最终2种衬砌动应变极值和裂缝宽度大致相等,说明纤维混凝土隧道衬砌在一定地震荷载范围内可以有效避免开裂和减小裂缝宽度;纤维混凝土隧道衬砌压缩变形率较小,当输入地震波加速度峰值为0.1 g和0.4 g时,纤维混凝土隧道衬砌结构动弯矩极值较低,受力更均衡,能有效地抵御地震荷载。