基坑周边荷载引起支护结构上土压力的分析

通过理论分析和数值模拟对现行规范规程中有关基坑周边局部荷载引起支护结构上附加土压力的计算进行讨论。从弹性理论解确定了附加土压力值最大点的位置;利用有限元法对比分析了土体抗剪参数c和φ对附加土压力弹塑性解的影响,发现其与静止侧压力系数呈正比;针对土体分层情况,利用有限元法分析附加土压力的分布形式,并与均质地基时的情况进行对比;针对基坑周边建筑物荷载的作用,分析基础埋深对附加土压力的影响。     

交通荷载作用下埋地管道纵向受力计算

为研究车辆行驶通过未经处理的埋地管道上方时管道纵向应力分布形式及其影响因素,采用Winkler弹性地基梁模型,提出相应的简化计算方法,并通过现场试验和数值模拟进行验证。对比理论计算、现场实测数据及数值模拟结果发现,三者所得的管道纵向应力分布规律一致,随管道埋深和管径变化的规律一致;由于存在荷载动力放大效应,管道实际纵向应力明显大于理论计算结果。结果表明:运用Winkler弹性地基梁模型和本文的简化方法计算交通荷载作用下埋地管道纵向应力是可行的;理论计算公式中附加应力扩散角和地基系数取值会对计算结果产生一定影响,但影响较小;可引入动力影响系数对计算结果进行修正,并给出影响系数的建议值。     

ANALYSIS OF EARTH PRESSURE ON THE RETAINING STRUCTURE DUE TO SURCHARGE NEAR THE EXCAVATION

通过理论分析和数值模拟对现行规范规程中有关基坑周边局部荷载引起支护结构上附加土压力的计算进行讨论。从弹性理论解确定了附加土压力值最大点的位置;利用有限元法对比分析了土体抗剪参数c和φ对附加土压力弹塑性解的影响,发现其与静止侧压力系数呈正比;针对土体分层情况,利用有限元法分析附加土压力的分布形式,并与均质地基时的情况进行对比;针对基坑周边建筑物荷载的作用,分析基础埋深对附加土压力的影响。     

考虑刚性桩复合地基影响的主动土压力强度计算方法研究

针对坑外邻近刚性桩复合地基条件下侧向土压力的计算,规范采用的是朗肯土压力作图法按天然地基计算,未能考虑桩体的荷载传递效应及附加应力随深度的变化。基于桩侧摩阻力分布假设,采用Mindlin解和Boussinesq解分别求得桩体与桩间土产生的竖向附加应力,并结合Mohr-Coulomb强度准则,依据极限平衡法推导出既有刚性桩复合地基条件下主动土压力强度计算公式,并将本文算法与规范算法和朗肯主动土压力进行对比分析。结果表明,本文计算土压力强度分布大于朗肯主动土压力而远小于规范计算值,并随深度呈非线性分布,桩体的荷载传递效应会对桩端附近土体产生附加土压力,0.5倍桩长范围内仅考虑桩间土的附加土压力。最后,通过室内模型试验结果与本文计算结果进行对比,证明了所提算法的合理性与有效性。     

侧压力系数对临界荷载的影响分析

取消现有公式中与实际不符的假定,考虑土体实际应力条件,重新推导了临界荷载公式,给出对任意侧压力系数均适用的临界荷载计算公式,并将超固结比OCR引入临界荷载的计算中。在粘聚力、内摩擦角、基础埋深、基础宽度、土体重度、超固结比等因素变动的情况下,着重分析了侧压力系数对临界荷载的影响规律。     

稳态流下非饱和土地基承载力模型

基于稳态流下吸应力剖面具有明显非线性的特点,在仅考虑竖向稳定渗流条件下,通过补充普朗德尔假定,利用刚体平衡方法,推导普朗德尔滑动面范围内滑动土体稳态流下非饱和土地基的极限承载力计算模型,讨论地下水埋深和比流量变化对地基极限承载力的影响。结果表明:稳态流下非饱和土地基的极限承载力公式考虑了滑动土体内吸应力非线性分布特点对地基极限承载力的影响;当土体内吸应力随深度增加呈现出先增大后减小的特点时,地基极限承载力随地下水位埋深减小呈先减后增的变化趋势;当滑动土体内吸应力随比流量的增大呈现先增后减的趋势时,地基极限承载力呈现先减小再增大的变化趋势。     

不同边载条件下刚性桩复合地基桩土荷载分担试验研究

本文通过室内模型试验,结合现场实测资料,对刚性桩复合地基在不同埋深条件下的桩土荷载分担特性进行研究。试验以边载模拟埋深,对不同边载条件下刚性桩复合地基中桩土荷载分担进行实测与分析,结合工程实测,探究不同埋深情况下复合地基的桩土荷载分担规律,得到认识如下:①埋深效应导致桩间土承载力提高,因此随着边载提高复合地基承载力增大;②边载增加,土荷载分担增加,桩荷载分担降低,桩的承载力发挥系数λ降低;③随着总荷载增加,桩荷载分担增速加快,在桩的承载力设计和桩身强度设计中应考虑相应安全储备。上述研究结果丰富了复合地基的理论,对提高复合地基的认识,具有积极的指导意义。     

循环荷载作用下粉土地基中刚性桩桩土相互作用研究

针对近海风机单桩基础,采用室内模型试验,对粉土地基中刚性桩循环加载条件下的桩土相互作用规律进行研究,实时监测了加载过程中荷载、位移和土压力的变化。研究发现循环荷载作用下桩周土压力最大值和最小值没有明显的弱化;循环加载模式下,刚性桩变形转动中心在0.85埋深以下;基于静力加载条件下的水平非线性地基反力系数,提出了粉土地基中刚性桩循环荷载作用下土的水平抗力-位移曲线。在此基础上,提出循环荷载作用下预测超大直径单桩基础变形的简化计算方法。     

线性地基附加应力系数及其适用条件的探讨

采用极坐标系对集中荷载作用下线性地基土某点处垂直压应力进行推导,并对集中荷载和均布荷载作用下线性地基土附加应力系数的计算进行探讨,提出附加应力系数及平均附加应力系数的适用条件。     

挡墙平动模式下邻近长-短桩复合地基基坑土压力试验研究

针对邻近长短桩复合地基基坑土压力，通过室内模型试验，研究邻近长-短桩复合地基基坑开挖过程中，随着基坑侧壁水平位移的发展，基坑土压力分布曲线的变化规律。研究表明：挡墙发生位移时，短桩加固深度范围内，邻近长-短桩复合地基挡墙土压力小于天然地基条件下的土压力，短桩桩端下部挡墙土压力则显著大于天然地基条件下的土压力；在计算邻近长-短桩复合地基挡墙土压力时需考虑短桩桩端附加荷载的影响；邻近长-短桩复合地基条件下的基坑土压力可近似等效为桩间土附加应力、短桩附加应力与长桩附加应力分别产生的基坑土压力的代数和，据此建立了邻近长-短桩复合地基基坑土压力的简化计算方法。     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估。研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大。但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值。同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大。根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态。     

矩形断面巷道冲击地压机理研究

基于顶板剪切梁模型研究矩形巷道冲击地压发生问题,得到矩形断面巷道发生冲击地压的临界塑性软化区深度和临界载荷,分析巷道宽度、巷道高度或煤层厚度、顶板厚度等几何因素,以及煤层与顶板刚度比、煤的模量比、煤的强度参数、侧压力系数和水平应力分布指数等煤岩力学性质因素对临界条件的影响规律。结果表明:巷道顶板岩层以剪切变形破坏为主,当临界塑性区深度与临界载荷较小时,易于发生冲击地压,其发生频度较高,强度较小,破坏性较小;反之,冲击地压不易发生,其发生频度较低,一旦发生其强度会较大,破坏性较大。临界塑性区深度与巷道宽高比、初始黏聚力的大小无关,随顶板厚度、刚度比、模量比、水平应力分布指数的增加而增大,随煤层塑性软化刚度、内摩擦角、侧压力系数的增加而减小。临界载荷随巷道宽高比、煤层塑性软化刚度、水平应力分布指数的增加而降低,随顶板厚度、刚度比、模量比、初始黏聚力、内摩擦角、侧压力系数的增加而增大。     

转弯移动荷载下机场复合道面轮辙研究

复合道面转弯区因同时受竖向力和水平侧向推力作用,再加上速度慢、作用时间长和高温天气条件,容易产生轮辙破坏,威胁航空器安全运行。因此,通过分析转弯移动荷载作用次数,基于复合道面三维有限元模型采用变形等效原则将转弯移动荷载等效为循环荷载波形式,并结合昆明地区环境温度条件建立转弯区轮辙分析有限元模型,分析温度、转弯速度、加铺层厚度及胎压对轮辙变形的影响规律发现：温度对轮辙发展影响巨大,20℃~30℃时轮辙变形很小,最大为3.05mm;40℃时轮辙量达14.5mm,50℃时轮辙量达22.74mm;随着转弯速度的增加,轮辙深度逐渐减小,超速较低速时减小23%,而综合轮辙深度指标（CRD）逐渐增大,超速时为低速时的8倍,表明水平侧推力对轮辙变形影响增强;轮辙深度随加铺层厚度先增大后减小,而CRD值随加铺层厚度增加小幅降低,加铺层厚度由10cm增加至20cm时,CRD值仅降低0.03;轮辙深度随胎压呈线性变化。进一步考虑温度、速度、加铺层厚度和胎压修正系数建立复合道面转弯区轮辙发展预估公式。     

汽车荷载下高压旋喷桩对现役高速公路加固效果分析

针对高压旋喷桩对现役高速公路的加固问题,利用ABAQUS有限元软件建立数值模型,研究不同车道数加载下地基动偏应力的变化规律,计算地基不同位置处的沉降,并且对比了加固前后的处理效果,分析加固直径、加固间距参数对加固效果的影响。研究结果表明：地基未经处理下,单车道和三车道加载的影响深度分别达到7m和20m;路堤边坡对于最外侧车道的影响大于内侧车道;地基经过高压旋喷桩处理后,动偏应力在15m深度处发生突变;当土体深度小于15m时,加固直径和间距越小,动偏应力越大;深度大于15m时,直径和间距越大,动偏应力越大。     

柔性基础下复合地基模型试验研究

应用室内模型试验,对柔性基础下复合地基的桩间土应力、桩体轴向应力、桩顶应力进行了测试,研究不同工况下的变化规律,结果表明桩体轴向力在基础以下两倍桩径深度以内基本相等,从两倍桩径深度以下到有效桩长处,桩体应力随深度的增加而减小;桩土应力比随着桩底持力层强度的提高而增大,随着上部荷载的增加而逐渐趋于稳定。     

非对称荷载基坑内支撑支护结构设计计算方法

从分析深基坑内支撑式支护结构水平刚度系数不动点调整系数着手,探讨了非对称荷载条件下深基坑内支撑式支护结构设计计算方法。归纳了非对称荷载的5种典型类型;总结了非对称荷载条件下,内支撑式支护结构受力变形以及坑外地面沉降的差异特征;为实现不动点调整系数量化取值,提出了非对称荷载土压(力)比的概念和计算公式;根据非对称荷载土压比的大小,建立了不动点调整系数与非对称荷载土压比的线性关系式;利用内支撑两端轴力相等原理,提出了内支撑支护结构变形控制设计方法。并用本文推荐的不动点调整系数计算方法和数值分析方法对工程实例进行了支护结构受力变形和地面沉降计算。     

加筋土挡墙土压力及土压力系数分布规律研究

通过对加筋土挡墙大型模型试验土压力测试分析,提出加筋土挡墙的土压力系数应区分为填土自重土压力系数和超载土压力系数。自重土压力系数在墙顶为主动土压力系数,至墙底为静止土压力系数,其间按直线规律变化;超载土压力系数随超载的大小而变化,按从小到大的顺序分别取值Ka,2Ka,2.5Ka和3Ka,它们沿墙高均近似取为常数。土压力系数与土压力数值大小的变化规律相一致。     

水泥土桩复合地基荷载传递及变形的原位试验研究

为了获得桩长、置换率等对水泥土桩复合地基荷载传递及变形的定量影响,在5组4桩群桩和5组9桩群桩复合地基的桩体内埋设应变计,在桩间土体内埋设深层沉降标,实测到4桩群桩和9桩群桩复合地基中桩体轴力分布、桩侧摩阻力分布和桩间土变形分布。发现置换率相同时,承台板宽度大,水泥土桩的荷载临界深度也大,桩侧摩阻力分布深度下移。承台板宽从1.0m增加到1.5m时,荷载临界深度由14倍桩长增加到18倍桩长。变形影响深度约为承台板宽度的(1.8～2.5)倍。最大摩阻力出现在承台下1.5m处,该处的竖向偏应力最大,桩体容易在这里破坏。增加桩长能有效减少沉降。荷载水平达到70%以后,变形影响深度下移不再明显。     

竖井衬砌主动土压力在一般环向压应力系数下的简化滑移线解(英文)

引进一个广义环向压应力系数来修正空间轴对称滑移线问题中的哈尔-卡门(Haar-Von Karman)完全塑性假定, 采用简化滑移线方法, 在竖井衬砌后背光滑,水平填土的条件下,得到竖井衬砌上主动土压力的解析式。分析表明:环向压应力系数对竖井衬砌上的主动土压力有较大的影晌,若采用哈尔-卡门完全塑性假定,其所求得的主动土压力最小,在工程应用中偏于危险。笔者建议在工程应用中采用环向压应力系数为静止土压力系数 K0时所求得的竖井衬砌上的主动土压力值。     

地表移动荷载对既有地下隧洞动力影响解析研究

为获得地表移动荷载对地下隧洞的动力影响,首次给出了地表移动荷载作用下半空间隧洞动力响应解析解。地表移动荷载采用移动简谐荷载模拟,含隧洞半空间地基通过各向同性弹性介质模拟。基于弹性地基控制方程在直角坐标系和柱坐标系下基本解及平面与柱面波函数波形转换,结合地基表面和隧洞柱面施加边界条件,在频域中求得移动荷载下半空间弹性地基与隧洞解析解答,并结合快速Fourier逆变换求得隧洞时域动力响应。利用本解析模型,可计算获得地面移动荷载引起的地下隧洞振动影响,通过与已有研究对比,对本模型正确性进行验证。计算分析了不同荷载移动速度与隧洞埋深下,隧洞表面位移、加速度和地基中动应力响应。研究表明,随着荷载移动速度增加,隧道拱顶地基中动应力与振动加速度均显著增加。地基中动应力随隧道埋深增加迅速衰减,隧洞加速度随埋深衰减相对较慢,但当隧洞埋深超过某一临界深度时,隧洞振动可低于我国规范规定限值。在低速范围,隧洞临界深度随荷载速度线性增加,但当荷载速度超过一定值,隧洞临界深度随着荷载速度呈指数型增长。