不同布置形式的排桩隔振效果的数值分析

迅速发展的高速铁路带来方便的同时也会对周围地基造成振动影响,对于以排桩作为隔振措施的研究目前多处于理论分析阶段。本文将列车行驶引起的荷载等效成可以应用在有限元计算中的Fourier表达形式,并应用ABAQUS软件建立了排桩隔振系统的三维有限元计算模型。应用控制变量法分析桩长、桩间距、桩身材料、双排桩距离和交叉布置排桩对隔振效果的影响,为施工设计提供依据。     

轨道交通荷载下桩板结构主动隔振效果研究

为了研究在轨道交通荷载作用下桩板结构主动隔振措施的隔振效果,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法在路基中建立桩板结构模型,并在沙土地基中设置混凝土桩板结构进行模型试验,通过模型试验对有限元数值模拟结果加以验证,将桩长、埋深及置换率3个因素考虑在内,研究其对隔振效果的影响。结果表明:模型试验验证有限元计算方法的可靠性;随桩长增加振幅降低比减小,隔振效果明显,随着振源距离增加其振幅降低比减小明显;埋深为桩板结构主动隔振措施中的主要影响因素,随着埋深增加振幅降低比明显减小,隔振效果越明显;有限元计算过程中置换率对隔振效果的影响不明显,但是在模型试验中置换率对隔振效果影响较显著。     

移动车辆荷载环境微振动的排桩隔振参数分析

为满足精密仪器振速控制要求,提出“群桩基础+隔振排桩”与空气弹簧的两级组合隔振措施。主要研究路面移动车辆荷载经过时,第一级隔振中排桩的隔振效果。实测土体小应变动力参数,通过编写车辆-路面耦合单元(VRI)子程序引入路面不平顺,并基于三维有限元法建立了道路-排桩-地基动力模型。将模拟振速经1/3倍频程滤波与实测进行对比,并对隔振排桩进行了参数分析。研究结果表明:两级隔振体系可满足VC-E微振动控制要求;排桩的间距、桩长和排数是影响隔振效果的主要因素,且竖向隔振效果较水平向好。研究成果可为今后环境微振动工程的设计与施工提供有益参考。     

双排弹性桩隔振屏障对平面SH波的多重散射

提出了一种新的求解任意排列、任意半径的弹性桩对平面SH波的多重散射的理论方法,以解决以往假设单重散射的计算方法中不考虑桩列作为整体屏障从而忽略桩间相互干涉关系的不足,并且可用于分析多排弹性桩对平面SH波的散射性状。在数值计算分析中讨论了散射重数,排间距,桩土剪切模量比,桩数等对双排弹性桩屏障隔离效果的影响,从而对实际工程中利用排桩进行振动污染的治理和屏障隔振设计提出了重要的理论依据。     

单排弹性实心桩对SH波的散射求解问题

采用波函数展开法结合格拉夫加法定理分析单排实心弹性桩的SH波散射问题,通过改变单一变量,分析桩土剪切模量之比、桩体个数等因素对排桩隔振的影响效果,得到如下结论：当无量纲频率为低频和中频时,排桩后无量纲位移曲线在无限远处趋于0,随着桩体根数的增加隔振效果逐渐提高;在排桩后0～70a(a为桩径)范围内无量纲位移之比变化幅度较大,且不稳定,隔振效果较差;当桩土剪切模量之比小于500时,在250a～380a范围内减隔振效果较好;当桩土剪切模量之比大于或等于500时,隔振效果并不会随着其增加而大幅增加,即此时可将桩体认为是刚性桩体。当无量纲频率为中频时,在100a～120a范围内隔振效果较好,之后此范围内无量纲位移之比先骤升后逐渐下降,但当无量纲频率上升为高频时,各桩体根数下排桩隔振效果相差不大,且会在距离排桩更近处就已经达到很好的隔振效果。     

空沟、碎石填充沟和排桩隔振效果试验研究

高速铁路、地铁、轻轨等轨道交通迅速发展深入城市内部人群密集地区,对环境产生的振动影响不容忽视。空沟、碎石填充沟和排桩是三种常用的轨道交通隔振措施。通过大比例尺试验,采用加速度作为振动的评价指标,分别研究空沟、碎石填充沟和排桩的隔振效果。各组试验除隔振措施外其他条件均完全相同,使不同隔振措施的隔振效果具有较强的可比性,通过比较三种隔振措施与无隔振措施下影响区的加速度衰减率,评价其隔振效果,同时通过三种隔振措施下距离振源不同位置处的加速度比较其隔振效果。研究成果可为轨道交通隔振措施及方案的选取提供依据。     

基坑排桩对建筑抗震性的影响分析

以往对建筑抗震性影响因素的研究仅限于施工材料、技术手段等外部条件,忽略了基坑土体安全系数、基坑状态对建筑抗震性的影响,一定程度上削弱了建筑的抗震性能。本文从基坑排桩角度对建筑抗震性的影响展开分析,通过有限元强度折减法获取土体的安全系数与基坑状态的判断标准,在该标准下基于土体安全系数采用有限元强度折减法计算公式,获取各个土层计算参数。基于该参数使用ABAQUS有限元软件构建基坑排桩有限元分析模型(土体和桩体分别采用莫尔-库仑弹塑性模型和二维弹性模型)。实验采用所提分析方法,从基坑排桩排距、刚度两方面对建筑抗震性能进行分析。实验结果表明,当基坑排桩排距进行适当取值时,建筑抗震性越好;双排桩的刚度越大,建筑抗震性越好,且随着刚度的增加建筑抗震性能趋于平稳。     

多排桩隔振的Floquet变换解法

基于Floquet变换方法,建立了周期性多排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了多排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了多排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得多排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Flo-quet逆变换,即得多排桩在空间域内的解。基于文中的数值模型,给出了一个算例。     

连续型隔振屏障在高速铁路环境振动问题治理中的应用研究

为探究高速铁路两侧隔振屏障隔振效果，采用有限元与无限元边界结合的方式进行分析，研究不同连续型隔振屏障及布置形式对隔振效果的影响。通过现场试验与同尺寸、同属性有限元模型对比试验，验证有限元模型合理性。计算结果表明:不同连续型隔振屏障中，空沟隔振效果最优，空沟隔振措施适合高速列车隔振；隔振屏障宽度为0.6～2.5倍波长时，其对隔振效果的影响较小，随着宽度的改变，隔振效果变化幅度较小；隔振屏障深度为3.8～15.2倍波长时，其对隔振效果的影响较明显，随着深度的增加，隔振效果增强；屏障位置对隔振效果的影响较大，建议屏障应靠近路基布置；连续型隔振屏障对高频的隔振效果优于低频。     

某高精密设备平台基础隔振措施分析

结合某高精密设备平台基础隔振实际工程,基于UPFs(User Programmable Features)二次开发特点,提出考虑基础-地基-基础动力相互作用计算基础隔振分析的三维有限元方法。该方法首先将动力机器、周围地基以及高精密设备平台基础作为完整的研究对象,通过引入三维紧支黏弹性边界单元模拟半无限地基辐射阻尼效应和远场介质的弹性恢复性能,并在通用有限元软件ANSYS中实现。进而基于最小二乘方法回归分析得到振动衰减关系曲线,通过其与数值分析结果的对比验证计算模型的合理性。最后针对此工程场地条件建立隔振沟减振隔振措施的有限元模型,并对隔振沟影响因素的减振效果进行分析。计算结果表明,隔振沟的位置、深度以及长度是实际工程中需要考虑的重要因素,对其进行合理的选取可获得较好的隔振效果。     

分层土地基中几何参数对单排混凝土桩隔振效果的影响

为了研究分层土地基（上层为粘土层,下层为砂层）条件下几何参数对单排混凝土桩的隔振效果,该试验通过缩尺比例为1∶15的缩尺模型试验,以激振器作为点振源产生振动波向四周扩散,通过对比单排桩前后两侧振动加速度极值,清晰地展现出了单排桩对振动波的的影响区域,并得到了几何参数的隔振影响作用。在该试验条件下得出结论:相对于其他影响因素,桩长是影响隔振效果的重要参数,当桩长参数由0.28增至0.57时可提高约9％的隔振面积,同时增加桩长和隔振区长度可使隔振区域振幅大幅度减小与有效隔振面积大幅增加,但同时会造成桩前一侧振动增强;对于低频振动,单排桩隔振屏障对中频和高频有更好的隔振作用,该试验条件下隔振效果可相差约3％,且频率越高,穿透性越强,且将在桩后形成一个振动加强区;增加振源距可有效提高隔振效果,但当频率较低时,中远振源的隔振效果相近。     

高速铁路空沟隔振措施隔振效果的有限元分析

高速铁路引起的振动对周边环境的影响是不容忽视的,需要采取相应的工程对策来减小其危害。采用空沟隔振施工方便,隔振效果能得到保证,故在实际工程中得到广泛应用。本文使用大型通用有限元软件ABAQUS对空沟隔振的效果进行数值分析。计算模型采用无限元和黏弹性边界吸收振动波,减小边界反射波对计算结果的影响;文中引入参数ARF来评价空沟的隔振效果,在此基础上分析不同的空沟尺寸及不同的荷载频率对隔振效果的影响,可供设计者参考。     

高速铁路空沟隔振措施隔振效果的有限元分析

高速铁路引起的振动对周边环境的影响是不容忽视的,需要采取相应的工程对策来减小其危害。采用空沟隔振施工方便,隔振效果能得到保证,故在实际工程中得到广泛应用。本文使用大型通用有限元软件ABAQUS对空沟隔振的效果进行数值分析。计算模型采用无限元和黏弹性边界吸收振动波,减小边界反射波对计算结果的影响;文中引入参数ARF来评价空沟的隔振效果,在此基础上分析不同的空沟尺寸及不同的荷载频率对隔振效果的影响,可供设计者参考。     

高速铁路填充沟隔振效果的2.5D有限元分析

高铁运行产生的振动对周边环境的影响不容忽视,空沟填充沟是高速铁路有效的屏障隔振方式之一.文中以饱和土2.5D有限元理论为基础,考虑轨道和路基的动力相互作用,建立轨道-路基-填充沟数值计算模型,编制FORTRAN计算程序,分析列车在低速和高速运行条件下填充沟的隔振性能及设计参数对隔振效果的影响.计算表明:填充沟对沟后区域...     

轨道交通典型隔振屏障隔振效果模型试验研究

为了研究轨道交通中几种典型隔振屏障的隔振效果,本文通过室外模型试验,以振动加速度级作为振动评价标准,对其做出分析并给出相应评价。结果表明:(1)土体振动主要是由中低频振动波引起的;(2)对比分析几种典型连续隔振屏障的隔振效果:空沟>地下连续墙>碎石填充沟>橡胶填充沟;综合考察几种非连续隔振屏障得出:混凝土桩的隔振效果优于隔振井;隔振效果优劣比较为:混凝土实心桩>混凝土空心桩>PVC空井>碎石填充井>橡胶填充井;(3)对于单排混凝土空心桩,空心率越大,隔振效果相对越差;空心桩内部形状的改变对隔振效果影响不大,外部形状的改变对隔振效果有一定程度影响,但效果不显著,且桩体外截面为方形时的隔振效果较圆形差。     

土体参数对空沟隔振效果的影响研究

为分析均质地基中各参数变化对土体振动响应和空沟隔振效果的影响,通过有限元软件建立二维均质地基计算模型,分析空沟尺寸、激振频率等对土体的影响,研究了不同土体弹性模量、密度及泊松比下的振动加速度差异。结果表明,空沟深度为重要影响因素,空沟深度越深,隔振效果越好;空沟宽度对隔振效果几乎无影响;弹性模量对空沟隔振效果的影响较密度大,且弹性模量越大,隔振效果越差;密度对土体振动加速度和振幅衰减系数的影响较小;泊松比对空沟隔振效果的影响大于密度,但低于弹性模量,泊松比越大,振动加速度越小,隔振效果越差;激振频率越大,空沟隔振效果越好。     

轨道交通连续型隔振屏障隔振效果有限元分析

为评价轨道交通连续型隔振屏障的隔振效果,通过Abaqus有限元数值方法,对空沟、填充沟等连续型屏障的隔振效果及其影响因素进行分析。结果表明：隔振屏障前侧振动加强,屏障后侧存在较好地隔振效果,屏障参数的变化对屏障前振动加强效果的影响较小,部分屏障参数的变化对屏障后侧隔振效果存在影响;屏障的隔振性能随屏障深度的增大而增强,受屏障宽度的影响较小;橡胶板墙隔振性能较差,空沟和混凝土板墙的隔振性能较强,空沟的隔振效果强于混凝土板墙;屏障距离路基越近隔振效果越好,建议工程上应用屏障隔振时,屏障靠近路基设置。     

均匀土-桩基-结构相互作用体系的计算分析

本文以结构－地基动力相互作用振动台模型试验为基础，结合通用有限元软件ANSYS，对均匀土－桩基－结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中土体采用等效线性模型，利用面－面接触单元考虑土体与结构交界面的状态非线性，计算与试验得出的规律基本一致。桩基与土体间发生了脱开再闭合和滑移现象。桩身应变幅值分布呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布，角桩的应变幅值较大，边排中桩和中桩的应变幅值较小。桩土接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。在沿振动方向的三排桩中，边排桩的滑移比中排桩的滑移量大。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构－地基相互作用的进一步研究奠定了基础。     

多排抗滑桩治理工程的有限元设计计算与优化

在现行计算方法中,通常采用不平衡推力法等传统方法设计抗滑桩。尽管国内外岩土工程技术人员通过研究使传统算法取得了较大的进展,但仍有许多不完善的地方,特别对于多排抗滑桩治理工程的设计计算,传统方法更难胜任,而采用有限元强度折减法则能解决这些问题。通过文中工程实例的设计计算可以看出,由于有限元强度折减法可以充分考虑桩—土之间的共同作用,可以得到推力与抗力的分布形式;可以分析不同桩长和桩位对治理工程稳定性的影响,并进行治理方案的优化设计;可以得到作用在埋入式抗滑桩上的推力与抗力,因此能较好地进行抗滑桩治理工程的设计计算。     

均质地基中桩-桩位移相互作用系数的有限元分析

在实际工程分析中用有限元法模拟无限域需要考虑很大一部分桩周土体来保证计算的精度,从而导致计算量的增大,同时对计算机的要求也很高。特别是对于大规模的群桩问题,有限元的计算工作量使一般的计算机无法满足其要求,这就限制了其在实际工程中的应用。本文基于叠加原理用有限元法计算桩-桩位移相互作用系数,不仅能减少群桩的计算量,又能提高计算精度。