超大直径空心变阶桩沉降算法研究及应用实例

本文研究了超大直径空心变阶桩的沉降计算方法。基于弹性半空间Mindlin 解,通过考虑由桩侧摩擦力,桩身变阶处环状带的反力以及桩底反力三者共同作用引起的沉降,建立了超大直径空心变阶桩的沉降计算方法,将其与吉衡铁路深圳大桥超大直径空心变阶桩的沉降监测数据进行对比验证,结果表明:由理论方法计算得到的超大直径空心变阶桩的沉降值与实际监测数据吻合较好。在此基础上总结得到超大直径空心变阶桩桩周土应力扩散角g近似等于土体内摩擦角,应力扩散区域内的土体随着桩身一起发生沉降,并且桩周土的沉降分布近似呈对数形式,沉降值随沉降计算点距桩截面中心距离的增大而减小。     

基坑相邻地铁隧道变形与应力控制措施

基坑开挖对周边环境的影响已经成为很普遍的现象,如何在设计和施工中采取相应措施来保证在建和已有工程的安全成为关键部分。本文针对某邻近已建隧道的基坑,运用有限元软件plaxis对其施工对隧道的影响进行了数值分析研究。分析结果表明采取加强有关围护结构刚度以及分块对称开挖等措施能显著控制已建隧道的变形,通过和常规设计施工方法比较研究,证明了该工程的设计和施工能够保证已建隧道的安全,同时说明在基坑开挖前对其对邻近的地下建筑物的影响进行预研是十分必要的。     

任意荷载下成层弹性地基的一维固结

针对成层弹性地基模型，运用Ｌａｐｌａｃｅ变换及矩阵传递法求解了任意荷载下成层弹性地基一维固结问题，得到了频域内的通解，通过Ｌａｐｌａｃｅ逆变换，即可计算成层弹性地基在任意荷载下的一维团结。经典的Ｔｅｒｚａｈｉ一维固结理论解是一个特例。此外，结合三层的地基算例，对解进行了探讨，揭示了成层弹性地基的固结特性。     

轨道结构动力响应Newmark方法时间积分步长的确定

为了明确轨道结构动力响应计算中Newmark方法时间积分步长的确定依据,采用双层离散点支承轨道结构模型解析求解不同移动速度点荷载作用下的轨枕动反力频谱,进而采用模态叠加法和Newmark方法求解不同时间积分步长下上述双层轨道结构的位移和加速度响应,并与高精度的四阶Runge-Kutta方法计算结果对比.结果表明,不同荷载移动速度下的时间积分步长均应满足Nyquist采样定理,且采样定理中的频带宽度应至少包括由离散支承参数激励引起的轨枕动反力频谱的前二阶谷值.作为算例,根据上述采样定理确定的时间积分步长,采用Newmark方法计算了移动列车轴荷载作用下三层离散点支承轨道的枕木及道砟加速度响应.     

上覆弹性土层横观各向同性饱和地基竖向振动分析

针对上覆弹性土层横观各向同性饱和地基，采用半解析半数值的方法研究了其竖向振动问题．利用Hankel积分变换分别求解了横观各向同性弹性介质和饱和介质的动力控制方程，结合边界条件给出了谐和荷载作用下上覆弹性土层横观各向同性饱和地基表面位移积分形式解．采取数值Hankel逆变换结合数值算例，讨论了上覆弹性土层厚度、弹性土和饱和土各向异性对地基竖向振幅的影响．结果表明，地表竖向振幅随着上覆弹性土层及饱和土体弹性各向异性参数的增大而减少，而饱和土体渗透系数各向异性对地表竖向振幅的影响不大．     

瞬态扭矩作用下横观各向同性饱和地基的响应

通过Laplace-Hankel联合变换技术求解了横观各向同性饱和地基在瞬态扭转荷载作用下的动力方程，结合冲击荷载的具体分布形式，给出了地基内位移和剪应力在积分变换域内的解;通过Laplace Hankel逆变换给出了位移和剪应力的积分形式解.数值算例考虑了作用于地基表面圆形区域的荷载分别为线性分布和静刚性分布两种情况，分析了地基内的最大切向位移和最大剪应力沿径向和竖向的变化规律.数值研究表明,冲击剪应力的分布形式对地基内最大位移和剪应力的变化规律影响不大，土体的渗透系数对瞬态扭转荷载作用下地基的动力响应影响不明显，而地基的各项异性程度指标对最大切向位移和最大剪应力都有很大的影响.     

半空间饱和土在埋置扭转振动荷载作用下的响应

研究了埋置扭转振动荷载作用在半空间饱和土体的稳态响应问题，假设扭转振动荷载为柱坐标内轴对称分布的 剪应力，土体的运动方程为Biot饱和土波动方程，利用Hankel变换对基本方程进行求解，结合边界条件，求出变换后的 应力及位移，利用Hankel逆变换得出饱和土体内部的应力及位移，并分析了土体参数变化带来的影响.计算结果表明：荷 载频率对土体内部应力及位移的影响较大；在应力作用面附近，土体的应力及位移变化较急剧，而远离作用面其变化并 不显著；渗透系数的影响并不是很显著，当渗透系数较小时，渗透系数的变化对土体的应力及位移几乎没有影响.     

强夯加固地基土振动传播特性及隔振孔隔振分析

随着强夯法的广泛应用,强夯引起的环境振动问题越来越受到重视,通过理论分析,进行数值模拟,通过与实际施工情况进行比对,确认模拟的有效性。然后通过模拟改变单一变量,研究了强夯施工中的施工参数夯锤锤径、夯击能组合对环境振动的影响,并采用同样的方法,分析非连续性隔振屏障,隔振孔的三项参数孔径、孔间距及孔深,对于隔振效果的影响。发现同等锤重条件下,大锤径有利于减小环境振动,同等夯击能下,轻锤高落有益于减小环境振动;隔振孔孔深达到一定值时,孔径和孔间距比值越大,隔振效果越佳。研究结论对于强夯施工中的环境振动控制具有一定的参考价值。     

新建隧道下穿既有隧道引起的隧-土相互作用研究

基于隧道开挖下穿引起既有隧道变形的工况,获得了一种可计算既有隧道受力变形的解析方法。采用修正高斯公式解得既有隧道在盾构下穿作用下的附加应力,将既有隧道视为放置在Kerr地基上的无限长EulerBernoulli梁,结合隧道两端自由的情况获得上覆隧道受力变形响应。案例研究表明：与既有文献离心机试验比较,该方法计算结果符合离心机实测数据;与既有理论和可退化的Pasternak地基模型比较,该方法预测结果更贴近实测数据。进一步参数研究表明：双隧夹角的增大会引起既有隧道位移减小及弯矩增大;既有隧道的位移和弯矩会随着地层损失率的增大近似线性增大;既有隧道位移及弯矩会随着新建隧道埋深的增大逐渐减小。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3~0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35~0.45倍的开挖深度。