北京地铁浅埋暗挖施工对既有桥桩的影响分析

在隧道施工影响下,建（构）筑物的上部结构及其桩基础、地层、隧道施工四者处于一个共同作用的完整体系中,每一部分的工作状态都是四者协同工作、相互影响的结果。因此,应综合考虑各影响因素。首先,岩土体是隧道与桩基相互作用的重要媒介。地铁隧道浅埋暗挖施工时必然扰动地层,地层将施工产生的变形传递到临近桩基导致桩基承载力的降低,荷载变化通过桩基向上传递使上部结构产生沉降和变形。当变形超过一定程度时,将影响上部结构的正常使用和安全。因此,在施工影响下,对既有桩基进行分析和控制以确保上部结构的安全是隧道施工穿越既有桩基的关键。在对上部结构-桩基-地层-隧道施工四者相互作用关系、桩基变形机制以及注浆加固机制进行详细论述的基础上,采用2D－Sigma有限元软件模拟北京地铁5号线雍和宫站－和平里北街站区间过桥段浅埋暗挖施工对既有桩基的影响,得出桩基变形的一般规律。同时比较分析注浆前后桩基的不同响应,提出注浆加固地层的必要性及相关的工艺参数。最后,将桩基变形的预测结果与现场实测结果进行对比分析,两者规律基本一致。研究表明,注浆加固地层对减小桩基变形、确保上部结构安全是非常有效的,这将对以后的地铁施工具有指导作用。     

FE analysis of grid reinforced embankment system on soft Bangkok clay

The behavior of a reinforced embankment on soft Bangkok clay has been analyzed by plane strain finite element method. The finite element analysis considers the selection of proper soil/reinforcement properties according to the relative displacement pattern of upper and lower interface elements. The large deformation phenomenon is simulated by updating the node coordinates, including those of the embankment elements above the current construction level, which ensures that the applied fill thickness simulates the actual field value. A full scale test reinforced embankment with a vertical face (wall) on Bangkok clay has been analyzed by the proposed finite element method, and the numerical results are compared with the field data. The response of a reinforced embankment on soft ground is principally controlled by the interaction between the reinforced soil mass and soft ground and the interaction between the grid reinforcement and the backfill soil. The tension in reinforcement and lateral displacement of the wall face varied during consolidation of foundation soil. The maximum tension force occurred in the reinforcement layer placed at the base of reinforced mass, due to bending of the reinforced mass resulting from differential settlements. It is considered necessary to account for the permeability variation of the soft ground foundation in the finite element analysis.     

Use of sparse iterative methods for the resolution of three-dimensional soil/structure interaction problems

In this paper we present a study of the performance of sparse iterative solvers regarding the resolution of three-dimensional and non-linear problems encountered in soil/structure interaction. It is composed of two parts. In the first one, we present briefly iterative methods and preconditioners used in this study, then we analyse their performance on three soil/structure interaction problems: a shallow foundation under a vertical loading, a single pile subjected to a lateral loading and the construction of a lined tunnel in a soft soil. Tests are performed assuming an elastic–perfectly plastic constitutive law for the soil material with a non-associated Mohr–Coulomb flow rule. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Behavior of Reinforced Soil Retaining Wall With Limited Fill Zone Paramete

Several experiments are carried out to understand the deformation behavior of reinforced soil retaining wall with limited fill zones under vertical surcharge strip loading. Test set-up along with all the instrumentations is developed to carry out the experiments. Panel displacements and strain distribution along geogrid layers are observed. Effectiveness of the reinforced soil wall is also evaluated using a geogrid material. Finite element analysis is carried out using commercial software PLAXIS version 8 for the above problem without and with anchoring of reinforced soil retaining wall in the limited fill zone. The results are compared and reported in this present paper.     

储油罐环形加筋防护墙变形特征及其影响因素

储油罐环形加筋防护墙是由填土、筋体、格栅返包式面板组成的一个环形整体复合结构,具有明显的空间特性及其与储油罐之间复杂的相互作用,相关研究理论明显滞后于工程应用。由于环形加筋防护墙无法忽略其空间特性的影响,通过Plaxis 3D三维有限元软件进行数值模拟,采用小应变土体硬化模型作为加筋土体本构模型,研究储油罐环形加筋防护墙墙体的变形特征及加筋材料的受力特征,探讨墙体高度、厚度、墙面坡度及土工格栅刚度、加筋间距等因素对墙体变形特征的影响。结果表明:防护墙墙面侧位移随着防护墙高度、厚度和墙面倾斜角度的减小而减小,但墙体厚度过小和加筋间距过大将导致防护墙倾覆趋势增大,过小的土工格栅刚度会导致墙侧位移过大,因此需严格控制以上设计参数;加筋防护墙墙体的修筑将加大储油罐边缘处地基沉降,储油罐内燃油的装载状态不影响加筋防护墙地基沉降情况,但油罐地基最大沉降差随着储油罐内装载燃油的增多而减小;根据格栅最大拉应力位置所推测的加筋防护墙破坏面经过墙趾曲线,墙后土压力受墙面坡度影响巨大,设计时应根据坡度选择合适的设计方法。     

面板对加筋土挡墙影响的离心模型试验研究

加筋土挡墙因其特有的景观性能、协调变形性能而日益受到设计者青睐。面板作为加筋土挡墙的组成部分,对墙体的承载能力影响显著。针对现有设计规范无法考虑面板形式对结构自身力学变形特性的影响,设计并开展了整体式与分块式面板的离心模型试验。数据测试分析显示：整体式面板加载期的位移小于分块式面板位移;由于分块式面板位移较大,所以其水平土压力小于整体式面板土压力;加筋土挡墙面板底部存在应力集中现象;分块式面板筋-土界面的摩擦系数发挥值大于整体式面板数值,但两者均小于设计规范建议值;由于模型筋材长度较长并且连接件的存在,导致原型设计较为保守。     

支护结构前反压土计算方法回顾及一种新的简化分析方法

支护结构前设置反压土可有效减小支护结构的内力、变形与嵌固深度,取得良好的经济、环境效益。鉴于各类有关基坑支护的规范均未涉及反压土的设计、计算问题,且业内对此问题的研究不多又观点不一,整理、分析以往反压土体的计算方法,并将其归纳为4类：（1）支护结构前附加荷载;（2）Boussinesq附加应力近似;（3）改进的弹性地基梁;（4）整体有限元协同计算。指出了各法中存在的疑点、计算的要点、适用的条件,归结了反压土作用的本质机制。基于竖向弹性地基梁理论提出了一种新的简化分析方法,该法以反压弹簧和坑底超载的方式模拟反压效应,概念清晰、计算简单,并针对某基坑支护方案,考虑不设反压土台、设置反压土台、加固反压土台等3种情况进行对比计算,验证了方法的可行性和有效性,得出了普适性的结论,以期对支护工程的设计施工提供参考。     

地震作用下返包式加筋土挡墙数值模拟

返包式加筋土挡墙是一种柔性面板挡墙,因其良好的地基适应性及地震安全性广泛应用于交通、市政和水利等诸多领域中。本文使用FLAC^3D数值模拟程序对返包式加筋土挡墙墙面坡度、土工袋填料及筋材强度进行了抗震性能研究。研究结果表明：当墙面坡度<1∶0.30时,墙后侧向土压力分布均匀且数值较小,近似于一条竖向直线;当墙面坡度≥1∶0.30时,墙后侧向土压力分布规律一致且符合朗肯土压力理论。因此,当墙面坡度<1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土边坡进行设计;当墙面坡度≥1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土挡墙进行设计。土工袋填料种类对返包式加筋土挡墙地震动力响应几乎没有影响,在抗震设计时可不考虑其对挡墙的影响。筋材强度越高,返包式加筋土挡墙抗震性能越好,但筋材强度与挡墙的抗震性能不成正比例,由于加筋土结构的"加筋作用饱和"现象,大幅度提升筋材强度并不会使挡墙的抗震性能得到大幅度提升;因此,工程中在保证筋材强度达标的前提下需注意经济性。     

基坑预留土台的简化分析方法研究

利用有限元软件对基坑预留土台对围护结构的内力及变形的影响规律进行研究,并对预留土台作用下围护桩的内力及变形的简化计算方法进行探讨。分析结果表明,预留土台的存在对减小围护桩的内力及变形具有显著的作用,且随着预留土台宽度、高度的增大,围护桩的内力及变形呈明显的减小趋势,但当预留土台宽度增大至约1倍开挖深度时,围护桩的变形逐渐趋于稳定。当计算预留土台作用下的围护桩变形及内力时,先利用弹性地基梁法计算该开挖深度下的围护桩的变形及内力,然后乘以预留土台的面积折减系数,即可得到预留土台作用下的围护桩变形及内力。经实际工程验证,采用该简化计算方法可较为简便地计算预留土台作用下围护桩的内力及变形。     

加筋膨胀土不同布筋型式三轴试验研究

基于三轴试验方法,对不同布筋方式的加筋膨胀土试样的强度特性和变形过程进行研究。室内三轴试验表明,非均匀加筋型式较适合低围压、变形小的加筋土体工程;高围压、大变形的加筋土体工程采用均匀布筋型式将会取得较好的效果。试样变形过程表明,加筋试样随着轴压的增加,将会形成多鼓状变形,并且中间土体最终变形将超过端部土体变形;该变形过程可较好地解释加筋挡土墙随着时间和外部荷载的作用出现中间部分突出的现象。试验结果对加筋土体施工将会起到一定的指导意义。     

微型桩与帷幕的不同位置对复合土钉墙力学性状的影响分析

基坑工程中微型桩和止水帷幕的复合土钉墙是常用支护结构型式之一。在支护结构设计和施工时布置微型桩与帷幕的位置具有随意性,普遍忽视微型桩在帷幕内外不同位置对于支护结构力学性状的影响。依托济南某基坑工程,通过现场测试和数值模拟的对比分析,获得微型桩在帷幕内外两种位置条件下支护结构位移、土钉内力等变形及受力特征。分析结果表明,微型桩的位置不影响支护结构变形和内力的总体趋势;无坡顶荷载时,微型桩位置不同产生的差别不大;存在坡顶荷载时微型桩位于帷幕内侧时支护结构变形较小,土钉受力更合理,建议实际工程优先采用。     

钻孔灌注桩施工对邻近运营隧道变形影响研究

桩基施工将引起周边地层位移和邻近隧道结构变形,以南京龙津桥改建项目桩基工程为背景,通过现场实测,分析研究钻孔灌注桩施工全过程各工况条件对地层位移场和邻近既有隧道结构变形的影响规律。结果表明:由于钢套管的护壁作用,钻孔灌注桩施工过程中产生的最大地层位移和隧道结构变形较小,说明采用“钢套管边旋压边取土”、“群桩间跳施工”等工艺,对周围土体扰动影响程度较小,建议近隧桩基工程采用全套管灌注桩的施工方法,监测分析结果可为类似工程提供技术参考。     

包裹式加筋土挡墙在城墙修复中的应用

以南京市建宁路至挹江门段明城墙修复工程为例,介绍了包裹式加筋土挡墙在城墙修复中的应用。阐述了包裹式加筋土挡墙的作用机理、施工方法,并分析了作用效果。工程实例说明,在城墙内侧场地狭小、地基情况较差的情形下,采用包裹式加筋土挡墙护坡设计方案能够取得良好效果。     

高层建筑考虑桩-土-结构相互作用的地震响应分析

传统的抗震设计都是基于刚性地基的假设,然而在实际中,地基会发生变形致使上部结构的动力特性改变。本文结合工程实例,建立非线性有限元桩-土模型和土弹簧桩-土模型桩,用ANSYS建立了非线性有限元实体桩和土弹簧桩的房屋结构模型研究地震作用下结构在考虑桩-土-结构动力相互作用时的动力特性及其地震响应。     

静压沉桩引起邻近隧道水平位移计算方法研究

静压沉桩过程中会产生强烈的挤土效应,使得桩周土及邻近的地下电缆隧道产生扰动变形,如果变形过大,可能破坏隧道的防水结构,造成隧道渗漏水,严重影响隧道的正常使用及安全。在圆柱孔扩张理论及基床系数法的基础上,研究了饱和软土地区静压沉桩作用下周边地层及邻近既有电缆隧道应力及水平位移的理论计算方法;考虑群桩效应,推导了单排群桩施工造成邻近既有电缆隧道水平位移的理论计算方法,并研究了群桩效应影响系数的取值范围;最后,开展了实际工程的理论计算和数值模拟。研究结果表明：提出的方法可方便计算出单桩及单排群桩施工造成的邻近既有电缆隧道的水平位移,计算结果与数值模拟结果吻合性良好。研究可为有邻近桩基施工时电缆隧道的扰动预测及保护提供参考。     

上海中山医院基坑逆作法施工时间效应分析

软土具有流变性,因此,分析基坑开挖时需要考虑时间效应。逆作法施工时,由于出土条件和结构施工条件的限制,导致施工周期延长,因此,基坑施工的时间效应尤为显著。以上海中山医院工程为例,考虑软土流变效应,建立有限元模型对逆作法基坑的施工过程进行模拟,分析了施工期间各工况的围护和土体的内力与变形性状,并与实测结果进行了对比分析。结果表明,考虑土体流变的分析方法能较好的模拟逆作法施工的时间效应,并合理地反映基坑开挖过程对围护以及周边环境的影响。逆作法基坑施工过程复杂,开挖周期相对较长,应合理安排施工流程和施工速度,以达到控制围护结构及土体变形、保护周边环境的目的。     

塑性混凝土防渗墙土反力系数反演

塑性混凝土防渗墙内力分析及变形规律中的土反力系数通常采用原位试验确定,该法复杂的影响因素和对统计经验的依赖,使得测定值的准确度较差。利用相关理论及现场监测信息进行反演研究,能够给出一种相对准确的土反力系数值的研究思路。以某工程在既有塑性混凝土防渗墙上浇筑钢筋混凝土防渗墙加固改造工程为依托,借助钢筋混凝土防渗墙两侧的填土碾压工程监测信息和工程基础中的m法,对塑性防渗墙两侧土反力系数进行反演分析研究。建立塑性混凝土防渗墙土反力系数的解析方程,给出施工对塑性混凝土防渗墙土反力系数的影响规律,以及有效的反演确定方法及思路,为防渗墙内力及变形规律的准确分析奠定基础。     

The KC method: Numerical investigation of a new analysis method for reinforced soil walls

Reinforced soil walls commonly include facing elements which affect the mechanical behavior of the system. However, the design procedures involved in the existing codes and manuals (e.g. FHWA, BS8006, AASHTO, etc.) do not consider the structural contribution of the facing to the wall stability. Recently, a new computer based method for the analysis of reinforced soil walls which takes into account the interaction between the facing and the soil reinforcement layers was presented [Klar A and Sas T. Rational approach for the analysis of segmental reinforced soil walls based on kinematic constraints. Geotextiles and Geomembranes 2009;27:332-340]. This method demands full compatibility between the reinforcement layers and the deforming wall, and is solved as an optimization problem on this constraint. This kinematic compatibility (KC) method entails several assumptions regarding the interaction between the three components of the system (soil, wall, and reinforcement). This paper compares the KC method to a more rigorous continuum analysis. Results show that the KC method is capable of replicating the behavior of the more rigorous system, with a good agreement on both the value of maximum tensile forces in the reinforcement and shear and bending moment distributions along the wall. The KC method has a certain advantage over continuum methods, such as finite element or finite difference, since it requires limited input data that can easily be obtained from field tests.     

悬挂式防渗墙结合堤后压渗盖重防渗效果的试验研究

在实验室模型槽中进行了有悬挂式防渗墙以及堤后压渗盖重的渗流模型试验,取得了不同贯入度以及不同堤后压渗盖重宽度防止堤基渗透变形的系列试验成果。通过一系列试验结果表明,悬挂式防渗墙和堤后压渗盖重可有效地提高强透水层堤基抵抗渗透变形的能力,且在控制渗透变形向上游发展的作用上功效显著。研究表明,堤后压渗盖重的防渗效益往往低于较大贯入度的防渗墙,但从经济角度来看,不失为一种有效可靠的防渗措施。     

海沧大道软土路基施工侧向位移数据分析

就路堤侧向变形观测数据进行整理分析,探讨软土层厚度、反压护道、填筑速率对侧向变形的影响规律,确 定临界填土高度。