格构梁锚杆加固滑坡地震动力响应分析

挡墙、抗滑桩、锚杆等多种支挡构造物中,锚固系统抗震性能良好,其治理后的边坡失稳可能性极小。为研究地震作用下格构梁锚固滑坡的动力响应,开展大型振动台模型试验,以汶川波、El Centro波以及不同频率的正弦波为输入波,研究不同激励强度、不同频率条件下锚固滑坡及锚杆的动态响应特征。结果表明:地震激励作用下,锚固体的动力响应分为三个阶段:适应调整区段(0. 05g～0. 20g)→平和抗震区段(0. 20g～0. 40g)→激烈抗震区段(0. 40g～0. 60g);锚固系统的自振频率和PGA放大系数随之呈现高→低→高的走势。激励强度不同,激励作用的频谱不同,同列锚杆的应变振型也不同;自振频率附近的正弦波激励(15 Hz)由于共振作用,在锚固体上部产生的不协调变形较大,同列锚杆的应变走势随着激励强度的增加从中间小上下大的"C"型调整为上大下小的"Г"型;正弦波超低频率(5 Hz)激励作用下,同列锚杆的应变走势则一直保持上小下大的"L"型;实际的汶川波和EL Centro波由于组合了不同的频谱,同列锚杆的应变走势则呈现中间小上下大的"C"型。强震地区锚固系统设计时,建议同时加长坡顶与坡脚的锚杆设计,以抑制坡顶滑面处的拉张裂缝及坡脚的剪切裂缝。     

不同含水状态堆积体边坡地震响应特性大型振动台模型试验

堆积体边坡动力响应特性复杂,影响因素众多。已有的大型动三轴试验结果表明,含水状态对堆积体的动剪切模量比与阻尼比有重要影响。针对含水状态这一因素,开展了2组不同含水率的1:12比尺的大型振动台堆积体边坡模型试验,对比分析了其在连续地震荷载序列作用下的加速度响应特性与坡顶位移发展趋势。试验结果表明：2组边坡模型均表现出第一阶自振频率随着加载序列递减、阻尼比随着加载序列增大的现象,但含水率为6.6%时,边坡第1阶自振频率与阻尼比均大于含水率为0.7%的堆积体边坡。堆积体边坡含水率为6.6%时的输入地震动峰值加速度（PGA）放大系数大于堆积体边坡含水率为0.7%时的工况。2组模型坡顶水平响应加速度的傅里叶频谱特征相似,均表现出输入地震波的特征频率越接近模型第1阶自振频率,坡顶水平加速度放大效应越明显,而且从低频侧接近第1阶自振频率的响应比从高频侧接近的要显著。含水率为6.6%的堆积体边坡在多级地震荷载作用下的坡顶永久位移均大于含水率为0.7%的边坡,堆积体边坡含水率为6.6%,坡顶永久位移对输入地震波的频谱特性更敏感。研究结论有助于增强不同含水状态对堆积体边坡动力响应规律影响的认识。     

地裂缝场地地脉动响应特征初探——以西安F6地裂缝为例

地裂缝灾害是西安市主要的环境地质灾害问题,严重地制约着城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,本文以西安F₆地裂缝场地为研究对象,基于现场地脉动测试及其频谱分析,分析了地裂缝场地地脉动响应的加速度幅值、卓越频率、放大效应等动力响应特征。研究表明,测试场地卓越频率大小与测点位置无明显关系,其中傅里叶谱卓越频率为2.79Hz左右,反应谱卓越频率为4.17Hz左右;靠近地裂缝区域,场地动力响应具有明显放大效应,上下盘影响范围基本一致,约为15m左右;地裂缝上盘放大倍数大于下盘,其中傅里叶谱峰值放大倍数分别为1.92和1.81,反应谱峰值放大倍数分别为1.68和1.63。     

钢管微桩+锚杆在狭窄场地基坑支护中的应用

在城市建设或工业建筑的改扩建中,经常在有限狭窄场地开挖基坑,为保护基坑周边建筑物和坑内施工作业的安全,基坑边坡必须得到安全可靠的支护。利用钢管微桩＋锚杆联合支护体系能很好地解决有限狭窄场地的基坑支护问题。通过2个工程实例,阐述了钢管微桩＋锚杆联合支护体系设计思路、设计及施工注意事项。     

双排护坡桩基坑支护技术应用

针对某深基坑施工场地狭小、周边环境复杂、基坑支护施工难度大的特点,采用了技术与经济均合理的双排桩基坑支护方案。在分析工程场地环境条件的基础上,设计选择双排桩加锚杆支护的体系,护坡桩施工采用人工挖孔的成孔工艺,并在前排护坡桩桩顶设置了位移观测点。结果显示,施工过程中,该边坡与周边环境安全稳定,边坡最大位移在规范允许的范围之内。作为双排桩支护成功案例,可为类似工程提供借鉴。      

特大断面隧道地震动力特性的振动台试验研究

以福州市二环路金鸡山隧道扩建工程为背景,设计制作了特大断面隧道的1/30缩尺模型,并在福州大学土木工程实验中心的双向地震模拟振动台上,完成了21种工况下的模拟地震动试验。对试验数据进行傅立叶分析,发现浅埋条件下特大断面隧道的存在,显著地改变了原场地的动力特性;第一卓越频率主要体现原场地的动力特性,而第二卓越频率主要体现衬砌结构的动力特性。对试验数据进行频响分析,发现地震波自下而上传播至衬砌结构顶部以后,其第二卓越频率附近的频率成分发生了显著增益;其最大增益频率大致等于第二卓越频率。分析特大断面隧道动力特性与输入地震动幅值的关系,发现经历大振幅地震波激励后,衬砌结构上裂缝发展较为显著,其整体刚度明显降低,从而导致第二卓越频率和最大增益频率出现较为明显的下降。基于上述研究成果,进一步提出了特大断面隧道抗震设防的工程建议。     

对某钢厂建设中边坡支护问题的研究

利用修整斜山坡场地的边坡支护的实践经验,研究了扶壁式＋预应力锚杆挡墙、板式锚杆挡墙、格构式锚杆挡墙和岩石锚喷支护方式在边坡支护中的应用,可为以后类似工程的设计与施工提供参考依据。     

微型桩群桩支护均质土滑坡的振动台模型试验

为研究地震作用下微型桩群桩支护均质土滑坡的地震动力响应特性,依托大型振动台,设计完成几何相似比为8:1（原型:模型）的物理试验模型。试验以El Centro波、汶川波、Kobe波以及不同频率的正弦波为激励波,研究地震动力作用下微型桩群桩的破坏模式、加桩后土质滑坡的加速度响应规律等。试验结果表明:（1）地震激励后微型桩的破坏模式与静力情况类似,呈反"S"型变形,弯曲破坏范围主要分布在滑面上1.4~4倍桩径内和滑面下1.4~3.4倍桩径内。（2）不同频谱特性的地震波激励时,滑坡加速度响应不同。激励频率越靠近滑坡自振频率,其加速度响应越强烈。微型桩群桩支护滑坡的加速度响应具有高程放大效应,且激励频率越靠近坡体自振频率,其高程放大效应越显著。（3）微型桩群桩支护结构对地震波有一定的阻滞作用,支护部位（尤其是坡脚）坡面的加速度响应明显弱于坡内,可限制坡表效应,但伴随坡高的增大,这种阻滞作用趋于减弱,无支护部位的上部坡体仍会出现坡表效应。     

隧道围岩全长黏结式锚杆界面力学模型研究

分析围岩弹塑性介质中全长黏结式锚杆的锚固界面层应力分布和变化特征,对研究隧道工程初期支护系统的力学效应具有重要意义。根据全长锚杆微段的受力平衡以及锚固界面层剪应力的传递机制建立了关于锚杆轴向位移的微分方程,通过求解锚杆轴向位移的微分方程可得到锚杆与围岩相互作用下的轴向载荷和锚固界面剪应力的分布函数。然后将锚杆界面剪应力对围岩的支护反力转化为圆形隧道轴对称径向体积力,进而求解有锚喷支护作用下圆形隧道围岩塑性区半径。在此解析模型基础上,可对隧道围岩-支护系统进行详细的分析和评判。算例分析表明,初期支护时机的选择对锚固效应和围岩稳定性有较大影响;适当增加全长黏结式锚杆的锚固层厚度能明显降低锚杆端部剪应力的应力集中度,能有效改善锚杆的锚固效果。     

凤城国贸工程超深基坑桩锚支护设计与施工

桩锚支护结构体系是将护坡桩与土层锚杆相结合的一种支护方法,安全经济的特点使它广泛应用于边坡和深基坑支护工程中,但在超深基坑中的应用仍在探索中。在凤城国贸超深基坑工程中,根椐场地的工程地质条件、水文地质条件,充分考虑到周边条件,通过分析论证不同的基坑支护方案,选择技术上可行、经济上合理、整体性能好、同时便于基坑支护开挖及后续施工的桩锚支护体系。然后对基坑支护结构进行了土压力计算、灌注桩设计、锚杆设计、稳定性的验算,并通过后期变形观测,验证桩锚支护型式对于此超深基坑是安全经济适用可行的。     

钻杆振动频率检测系统的研制与应用

在钻进过程中,当钻杆的固有频率与外部激励频率一致时,会产生共振现象。共振会使钻杆疲劳破坏,导致钻杆失效,造成严重后果。为了避免这种破坏,研制了一套基于微机电系统（MEMS）传感器的检测钻杆振动频率系统。此系统采用微型三轴加速度传感器测量钻杆3个方位的加速度变化,用LabVIEW编写的上位机软件进行存储、上传、显示、处理数据,将得到的数据进行快速傅里叶变换后分析出钻杆的振动频率。最后将此系统安装在钻杆上进行了钻进试验,分析得出了钻杆的纵向、横向、扭转振动频率及转速,为避免钻杆共振破坏和调整现场钻进参数提供了准确的信息。      

An automatic procedure for train speed evaluation by the dominant frequency method

This paper proposes an automatic procedure for train speed evaluation by the dominant frequency method based on the ground vibration characteristic induced by the trainload. A number of field measurements, a total of 154 runs with different train speeds of 198–303 km/h, were carried out to test the stability and accuracy of the proposed evaluation procedure. The evaluation differences of the train speed by using the opposed photoelectric sensing approaches and dominant frequency method are less than 3%, which means that the proposed procedure for automatic train speed evaluation is applicable and accurate. The advantages of the dominant frequency method for train speed calculation are in its mobility and cost-savings with regard to the installation and repair work, especially for long-term monitoring programs at elevated railway systems. Thus, the proposed procedure increases the applicability and potential of the dominant frequency method for train speed monitoring in real-time field measurement, since the evaluation work does not have to be done manually.     

地铁列车进出站时土层空间振动特性分析

地铁列车进、出站引起的土层振动是一种振源特性丰富且复杂的特殊振动。为了研究地铁进、出站时引起土层振动差异性和空间振动特性,首先将地铁进、出站过程中变速移动的振源简化成振动频率、车离站相对位置及行驶位置不断变化的柱面振源。基于波动原理,采用波函数展开法建立空间振源在土层内的波动场表达式;利用反射定律推导不同波型反射波的传播方向,再根据Graf加法公式以及贝塞尔函数的变换特性将波场表达式转换到统一坐标系下,利用大圆弧地表的边界条件求解不同振源位置下的待定波场系数;最后根据频域内振动叠加原理,确立在整个列车进、出站过程中变速移动振源的总波动场。通过比较计算得到的列车进、出站时地表振动频谱和实测地表频谱特性,验证柱面振源的有效性,发现进、出站引起的地表振动低频特性更明显。参数分析表明,启动最大加速度和制动初速度的增加都将使地表竖向振动响应增大。     

盾构隧道与周围土体在列车振动荷载作用下的动力响应特性

为研究列车振动荷载作用下盾构隧道结构及周围土体的动力响应特性,采用模型试验方法,通过布置在盾构隧道底部的激振器施加扫频激振荷载和列车振动荷载,采用频率响应函数FRF与最大加速度分析了盾构隧道衬砌结构与周围土体不同位置处的动力响应及其衰减规律。研究结果表明：FRF是隧道衬砌结构和周围土体自身的动力响应特性的体现,与激振力的大小、扫频方向及扫频时间无关;在隧道管片衬砌结构的底部和顶部均体现出高频响应大于低频响应的特性,隧道顶部加速度响应沿隧道纵向衰减幅度明显小于隧道底部;隧道周围土体的动力响应沿深度有明显变化,但均表现出沿隧道轴向衰减的规律。隧道结构上部第1层测点土体的动力响应在全频域内随频率的增加逐渐增大。但在第2层和地表的第3层测点,土体的动力响应在30～90 Hz区段线性增长,在90～300 Hz区段出现波动变化,并无明显增大趋势;与扫频激振荷载引起的动力响应规律一致,由列车运行振动荷载引起的隧道管片衬砌结构和周围土体的振动沿隧道轴向逐渐衰减,隧道底部的加速度响应大于顶部,随着列车车速的增大,在隧道内部引起的加速度响应将显著增大。同时,在列车振动荷载作用下发现地表存在加速度放大效应,地表第3层测点的加速度响应均大于隧道结构上部第1层测点。     

城轨交通高架线环境振动的仿真与预测

基于轮轨相互作用原理,建立了城轨交通高架线路列车振动荷载激励函数。将该激励力作用在有限元软件建立的三维轨道支承结构和土体传播路径计算模型上,对地铁运行引起的周边环境振动响应进行了仿真模拟,并利用现场实测数据进行了比较和验证。进一步,分析了列车运行速度和场地土特性对环境振动的参数影响。在对各参数的影响特征进行了定量分析的基础上,通过统计分析,建立了城市轨道交通高架线路环境振动的振级预测公式,并利用现场实测数据进行了验证。研究表明,仿真模拟和预测结果能够较为真实的反映城轨交通高架线路运行引起的环境振动的实际情况。     

深部地质钻探孔内钻杆动力响应特性研究

深部地质钻探时,钻杆受力条件复杂,振动形式多变且剧烈.为认识钻杆的动力学特征,减少钻杆失效风险,提高钻进效率,建立了仅考虑纵向振动和扭转振动耦合作用下的深部地质钻杆动力学分析模型,并推导了钻杆固有振动频率公式,在此基础上,借助ANSYS软件进行仿真分析.研究成果表明:在纵向(扭转)振动下,随着模态阶数的增加,钻杆的轴向...     

列车激震荷载下地铁双圆隧道的动力响应研究

以上海地铁杨浦线(M8)黄兴绿地站到翔殷路站区间隧道双圆盾构工程为背景,研究了列车激震荷载作用下软土地铁双圆隧道的动力响应规律。通过对地铁盾构隧道-地层体系进行模态分析,得到地铁双圆隧道-围岩体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。采用车辆-轮轨模型,计算列车振动荷载,然后确定软土双圆隧道初始地应力,最后运用时程分析方法分别研究在单、双列列车动载两种情况下,软土地铁双圆隧道的随机动力响应及其薄弱部位和相应的位移场和应力场,从而为软土地铁双圆隧道的抗震设计提供借鉴。     

温度场中桥面矩形薄板动力稳定性研究

分析温度场中桥面矩形板受横向均布简谐激励作用的动力稳定性问题。应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。利用稳定性理论分析其运动稳定性,给出系统随控制参数变化运动稳定性规律。利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振的近似解,系统主共振幅频响应曲线具有跳跃现象和明显的硬刚度特性。     

秦－沈铁路列车运行引起的地面振动实测与分析

秦皇岛－沈阳铁路是国内一条快速客运专线, 2002年由铁道部组织了第2次综合试验,对垂直线路不同距离、不同行车速度下的地面振动进行了现场测试。首先分析了实测地面竖向振动加速度特征,重点讨论列车编组及行车速度对地面振动的影响。将轨道作为弹性地基上的梁,考虑轨枕的离散作用,建立了运行车辆-轨道-地面振动模型。基于薄层法原理,推导了柱坐标系下的二次形函数薄层法,求得分层土体的稳态响应,首次对秦皇岛－沈阳快速客运专线产生的地面振动进行了分析。结果表明：移动轴重作用率对加速度频谱起控制作用;因列车速度远小于地基的瑞利波速,故未出现地面振动放大现象;振动加速度与轮轴荷载呈线性增加趋势。     

航空重力减振系统振动测试与分析

航空重力系统测量中,飞机发动机及机载环境引起的高频扰动将会严重影响航空重力系统的测量结果,而航空重力减振系统是有效解决高频振动的主要途径.因此,航空重力减振系统的减振效果,模态参数(固有频率、阻尼比和模态振型)是减振系统结构设计、评价的重要依据.笔者针对航空重力减振系统进行了多项振动试验,结果表明其固有频率避开了飞机发动机的周期振动频率,并且测点1在100 ～ 500 Hz高频中振动传递率在-18 ～-38dB,减振效果显著.