土钉支护抗震性能的振动台试验研究

为研究土钉支护结构体系的抗震性能,设计并完成了土钉支护边坡1：12比尺的振动台试验,研究了土钉支护边坡的动力反应特征和规律。结果表明：土钉支护边坡坡面的最大变形主要发生在边坡坡腹处,坡顶与坡趾的变形相对较小;增大土钉倾角会增大边坡的侧向位移,增加土钉长度以及减小土钉间距则会减小边坡侧向位移;土钉支护最大作用带基本位于土钉支护区的中前部,呈折线形,与计算假设的圆弧形不同,而且该作用带与滑裂面的位置并不相同;边坡土体中部和下部的加速度放大系数较小而且比较接近,边坡上部土体的加速度放大系数则较大。     

基坑锚杆与土钉复合支护的FLAC数值分析

预应力锚杆+土钉复合支护技术在基坑工程中的应用已越来越广泛.本文以郑州市王家寨基坑工程为实例,采用FLAC数值分析法建立了基坑锚杆与土钉复合支护计算模型.对土体选取理想弹塑性本构模型,对预应力锚杆和土钉选取cable单元,同时考虑支护体系与土体之间的相互作用,对基坑的开挖支护的动态过程进行了模拟分析,研究了基坑开挖对土体的扰动、基坑位移变化以及土钉和锚杆的内力分布规律.研究结论对锚杆与土钉复合支护设计具有一定借鉴意义.     

季节冻土区土钉支护边坡地震反应动力特性分析

为了更科学地评价地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡的抗震性能，基于热-动力理论控制方程，应用大型非线性有限元软件ABAQUS，建立带有黏弹性人工边界的地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡的数值模型，对比分析夏季和冬季这两个典型季节时的加速度响应、位移响应以及土钉轴力响应。结果表明：无论是夏季还是冬季，加速度峰值随着季节冻土边坡高程以及激振加速度峰值增加而增加，在夏季时刻的季节冻土边坡坡顶位置处达到最大。此外，在不同地震波峰值加速度作用下，相同位置处的位移响应峰值却有明显的不同，同一地震烈度地震波激震时，夏季的季节冻土边坡坡顶位移最大，表明地震荷载对夏季的季节冻土边坡坡顶破坏效应最为明显，土钉轴力具有高程放大效应和坡面放大效应，季节冻土边坡坡底至坡顶的土钉端部轴力峰值逐渐增大。文中数值模拟模型及结论可为制定地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡抗震设计提供一定的参考。     

花管土钉抗拔力学模型研究

花管土钉已被广泛应用于基坑工程中,但其抗拔承载机理尚不明确。根据花管土钉的支护原理,分析其三种破坏形式,提出花管土钉的四个受力阶段;基于库仑土压力理论,将滑动土体上方看作均布荷载,推导出花管土钉极限抗拔承载力的计算公式;结合兰州某基坑实例,将《建筑基坑支护技术规程》中的花管土钉极限抗拔承载力计算方法与本文计算方法进行拉拔试验,并对结果进行对比分析。研究表明：花管土钉的破坏模式主要为花管杆体被拉断、出浆锚固体被剪断及出浆锚固体前端土体变形过大;花管土钉的四个受力阶段包括静止阶段、塑性区产生阶段、塑性区扩张阶段和破坏阶段;在花管土钉极限抗拔承载力的组成中,出浆锚固体提供的抗拔力所占比重随花管埋深的增大而显著增大,是花管土钉极限抗拔承载力的重要组成部分。     

土钉拉拔机理的试验及理论研究进展

简要介绍了近年来土钉支护技术在国际上的研究进展状况,选取了一些具有代表性的国家和地区,对该技术的发展历程进行了对比和归纳。同时,分析了目前现场、室内土钉拉拔的试验方法、相关设备及其工作原理,对拉拔试验结果的影响因素进行了论述。在此基础上,对理想弹-塑性模型、双折线模型和双曲线模型等常用的土钉拉拔模型分别进行了阐述和评价,并总结了以有限单元法为主要方法的土钉拉拔数值模拟的研究近况。最后概括了土钉拉拔研究中存在的一些问题,介绍了近期的研究新动向,并针对新型材料土钉及其时间效应的研究提出了具体的建议。     

液化场地桥梁足尺桩抗震简化分析方法

采用国际VELACS项目中离心机试验标定的内华达砂的动力计算参数,建立液化场地足尺桩-土动力相互作用分析的三维有限元模型;获得不同幅值的正弦波作用下桩-土动力相互作用的p-y曲线,修正并发展一种可用于液化场地桩-土动力相互作用分析的宏单元模型,并基于非线性文克尔地基梁模型建立桥梁足尺桩抗震分析的数值模型与简化方法,通过有限元分析结果验证该简化方法的正确性。     

基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场及土压力的计算

提出基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场的数值模拟方法,并得到相应的土压力分布。首先,将土体划分为若干三角条块,引入带参数的条间力函数,建立土体极限平衡方程;然后,由最优控制理论得到一系列互不相交的临界滑动面,选定通过墙脚的临界滑动面,根据平衡方程求解格式,不断调整条间力函数中的参数,使土体满足力与力矩的平衡;最后,利用有限差分法,由墙面上各离散点的临界推力计算墙面上的土压力分布。数值计算结果表明,此方法适应性强,可计算任意倾斜角度的填土和墙体,且精度高、与现有解析解一致,可用于工程计算。     

非饱和土的固结与水力特性研究

采用平均土骨架应力代替Bishop的非饱和土的有效应力,基于分析体积变形连续性条件建立了简化的一维非饱和土固结方程,分析计算了非饱和土在固结过程中孔隙压力、平均土骨架应力、饱和度的变化情况。同时建立了耦合水力特性的非饱和土本构模型和屈服方程。算例计算结果表明本文提出的非饱和土简化固结理论和耦合水力特性的非饱和土应力应变本构模型的有效性。     

雨水入渗对土钉支护体系稳定性的影响研究

为深入研究雨水入渗对土钉支护体系稳定性的影响,以郑州市某基坑工程由降雨引发的工程事故为背景,采用有限元方法建立了土钉支护体系的三维数值分析模型。仅考虑雨水入渗对土体抗剪强度及自重的影响,研究雨水入渗位置对土钉轴力、基坑侧移及稳定性安全系数的影响规律。结果表明:在入渗深度与宽度保持不变的条件下,随着入渗位置逐渐远离开挖面,基坑侧移先增大后减小,且存在突变点;安全系数先减小后增大,在土钉末端入渗时,达到最小值。研究成果为加强土钉支护的结构设计提供了理论基础。     

一种计算地下结构地震主动土压力的新方法

针对目前地下结构地震土压力设计方法的研究现状,介绍了计算挡土墙地震主动土压力的物部·冈部公式及浅埋隧道谢家然围岩压力理论。并结合物部·冈部公式、谢家然理论提出了一种适用于计算地下结构地震土压力的新方法。该方法基于极限平衡理论,根据谢家然理论提供的滑裂面参数构造了滑动土体,采用物部·冈部公式计算了滑动土体作用在地下结构边墙上的地震土压力。最后结合工程实例,将本文方法与其它计算方法进行了比较,评价了该计算方法的优缺点。     

Seismic active earth pressure of cohesive-frictional soil on retaining wall based on a slice analysis method

The M–O (Mononobe–Okabe) theory is used as a standard method to determine the seismic earth pressure. However, the M–O theory does not consider the influence of soil cohesion, and it cannot determine the nonlinear distribution of the seismic earth pressure. This paper presents a general solution for the nonlinear distribution of the seismic active earth pressure of cohesive-frictional soil using the slice analysis method. A new method is proposed to determine the critical failure angle of the backfill wedge under complex conditions, and an iterative calculation method is presented to determine the tension crack depth of the seismic active earth pressure. The considered parameters in the proposed method include the horizontal and vertical seismic coefficients, wall inclination angle, backfill inclination angle, soil friction angle, wall friction angle, soil cohesion, wall adhesion and uniform surcharge. The classical methods of the M–O and Rankine theories can be regarded as special cases of the proposed method. Furthermore, the proposed method is compared with the test results and previously existing solutions to validate the correctness of the results. Additionally, the parameters׳ effect on the critical failure angle, the resultant force, the application-point position, the tension crack depth and the nonlinear distribution of seismic active earth pressure are studied in graphical form.     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

地震中整体面板式土工格栅加筋土挡墙动土压力研究

土工格栅加筋挡土墙是一种柔性挡土结构,目前尚未建立较严密的设计方法,作用在土工格栅加筋墙壁上的地震动土压力研究是抗震设计的重要内容之一。应用基于拉格朗日法的完全非线性动有限差分法研究整体面板式土工格栅加筋土挡壁在地震作用下各设计参数对挡壁动土压力的影响。采用弹塑性模型模拟填土,采用耦合弹性参数描述格栅与土接触界面特性,参数包括加筋间距、长度、刚度、地震强度和填土性质等,分析墙壁的动土压力沿墙身的分布特征,得出了影响地震动土压力的显著参数,证明了土工格栅加筋墙体的优异吸震能力,研究结果为整体面板式土工格栅加筋土挡墙抗震设计中的动土压力研究提供参考。     

烟囱水平地震力的简化计算法

对于烟囱这种高柔结构,按反应谱理论计算水平地震力,一般需要考虑三个振型,相当麻烦.我国的抗震规范除了规定振型分解法为一般计算法外,为了节约工程师的时间,还提出简化计算法.本文内容将包括下列两个方面.1.以振型分解法为准,本文首先论述美国加州1952年侧力规范最初提出、后来为很多国家规范采用的先计算基底剪力再分配于各高程处的办法以及略加修改订入我国1974年规范的计算法都将产生巨大的误差.2.提出两个误差远比上述二法为小、计算又非常方便的简化计算法,以供讨论.      

Seismic active pressure distribution history behind rigid retaining walls

Evaluating the seismic active earth pressure on retaining walls is currently based on pseudo-static method in practices. In this method, however, it is not simple, choosing an appropriate value for earthquake coefficient, which should fully reflect the dynamic characteristics of both soil and loading is an important problem. On the other hand, by using only two extra dynamic parameters that are shear wave velocity of soil and predominant frequency of probable earthquake, one can benefit from another more accurate tool called pseudo-dynamic method to solve the problem of earth pressure.In this study in the framework of limit equilibrium analysis, pseudo-dynamic method has been applied into horizontal slice method of analysis to account for the effect of earthquake on lateral earth pressure history behind rigid retaining walls. The pressure history resulted from a number of analyses shows that before and after reaching the peak resultant force, different pressure distributions occur behind a wall that put more local pressure than the same at peak. This method would be a tool to control this phenomenon in wall design.     

瑞典圆弧法水平条分模型的误差分析

根据瑞典条分法忽略条间力的假设,建立3类边坡破坏模式的计算模型,以水平土条划分为依据得到积分形式下的边坡稳定性解析式。与5个算例对比表明,水平条分的积分解形式简单,计算的稳定性系数偏小,与Bishop法最大偏差不超过13%,说明水平条分可获得较为安全的稳定性系数。水平条分法结果偏小主要原因在于没有考虑条间力,土条只满足力矩的平衡,而不能保证力的平衡。水平土条周身力与竖直土条不同,重力产生的下滑力与抗力到圆心的距离不同,因此在不满足力平衡的基础上会放大下滑力矩,导致整体稳定性系数偏小,由此可知水平条分法是稳定性系数的下限解。水平条分法的优势在于计算区间少,对竖向划分层次多的土体适用,因此在评价边坡稳定性方面仍具有实用价值。     

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。