资建民[1]2008年在《高填方路基快速施工与沉降控制研究》文中认为高填方路基相对一般路基而言,具有填筑高度大,填筑断面面积大,路堤本身累积沉降大,稳定性需进行专门分析和验证等特点。在公路工程中高路堤一般是最受重视的分项工程之一,路基沉降,特别是不均匀沉降,导致路面开裂、沉陷,严重影响道路的行驶质量及使用寿命。有效减小路基沉降,消除其所带来的危害是公路建设科技领域的一个重要课题,其研究意义重大。基于我国目前道路建设现状和工程实际问题,本文结合湖北省科学技术厅科技攻关项目,“特殊荷载作用下高填路堤的沉降分析及其控制的数字仿真研究”(编号:2004AA101C92),针对空军某机场道路对路基的特殊要求,进行高填方路基的快速施工技术及沉降计算与分析方法研究。(1)常用的公路软弱地基方法种类繁多,效果、适用范围、经济性等也各有差异。在对各种公路软弱地基处理方法进行分析比较的基础上,针对所研究工程的特殊情况,比选出施工方便、技术可靠、经济快速的软弱地基处理方案。(2)对不同路堤填筑方式所能达到的路堤填筑压实质量进行研究,优化推荐合理的高填方路基快速填筑施工技术方案。根据有限元分析结果确定了合适的路堤填筑压实标准。针对本文所研究的特定条件,提出了最佳分层填筑厚度的概念。(3)采用动力有限元法分析振碾冲压处理对减少路堤不均匀沉降的作用;分析论证冲击压实的有效处理深度和对路基沉降及压实度的影响,对含有复杂地质条件的特殊路段进行分析,用有限元强度折减法分析边坡的稳定性,并验证处理方案的合理性,为路基的合理优化设计与施工提供依据。(4)从岩土材料的弹塑性特征、路堤填料的压实特性和地基土表面附加应力的变化规律等方面对高填方路基的特征进行分析研究。从沉降观测数据和数值模拟计算结果及自重变形等方面,对特殊荷载下快速施工的高填方路基进行沉降过程分析。(5)建立并实施沉降变形观测体系,对软基上的高填方路堤在快速施工及承受特殊施工荷载过程中的沉降发生、发展及变化情况进行跟踪观测,总结分析该段路堤的沉降变形规律及差异沉降情况,为我国道路建设高速发展期间的大量类似工程积累宝贵的原始数据和有益的工程实践经验。(6)应用灰色理论对高填方路基后期沉降进行较准确的预测分析,根据道路工程的特点,在等间隔GM(1.1)模型基础上,建立改进的非等间隔GM(1.1)模型,编制相应计算程序(附录3)。使用该改进的非等间隔GM(1.1)模型对高填方路基沉降进行预测计算,所得预测结果与实际情况相当一致,证明该改进GM(1.1)预测模型,完全满足工程实际需要;误差校验表明本次建模精度检验合格,且精度高于等间隔GM(1.1)模型。
张栋[2]2015年在《桩网结构低路基土拱效应及加筋垫层动力特性研究》文中提出桩网结构路基的桩、加筋垫层和土体相互作用强烈,尤其路基高度较低时,基床受列车荷载影响较大,路基中的土拱效应及张拉膜效应会发生变化从而影响桩网结构路基功能的发挥。研究列车荷载下桩网结构低路基土拱效应及垫层中土工格栅特性具有重要的理论意义和工程价值。本文运用PFC3d离散元软件建立了桩网结构路基简化模型对土拱效应进行了细观研究分析,进而基于遂渝线现场动车试验测试断面运用ABAQUS有限元软件建立叁维桩网结构路基动力模型,对列车荷载作用下桩网结构低路基的土拱效应和土工格栅受力及变形开展研究,本文主要内容及结论如下：1、运用PFC3d软件建立桩网结构路基简化模型模拟土拱效应,对颗粒间的接触力链,颗粒的竖向及横向位移,路基的竖向应力分布等进行分析,表明桩土发生差异沉降后路基中会形成应力拱,应力拱内包含多个虚拟土拱。动荷载作用时路基中会形成动力土拱,动力土拱的高度与动荷载的大小有关且动力土拱高度要低于静力土拱。位移拱范围内桩顶上方颗粒的横向位移较大,向四周逐渐减小。等沉面形成与位移拱有关,位移拱范围内桩顶上方颗粒挤入桩间土区域从而导致位移拱范围外桩顶上方颗粒竖向位移增大而桩间土上方颗粒竖向位移减小。2、运用ABAQUS软件建立叁维桩网结构低路基动力模型,采取相应方法对列车荷载、动力边界等条件进行设定。现场动车测试与模拟计算的动应力、动位移结果对比验证了本文所建模型的可靠性。3、基于动力有限元模型分析列车荷载作用下桩网结构路基中竖向应力分布、等沉面高度、桩土应力比等变化规律,表明列车荷载作用下路基中动应力的分布会受到土拱效应影响,表现为桩间土上方的动应力转移到桩顶上方且在土工格栅附近转移现象最明显。列车荷载作用过程中,桩土应力比峰值逐渐减小且趋于稳定。布置桩体纵断面的等沉面高度大于没有布置桩体纵断面的等沉面高度,且沿路基中心到路肩同一类型纵断面的等沉面高度降低,列车荷载作用后路基中心处的等沉面高度升高。另外分析了桩间距、路基高度、桩端土体模量等因素对土拱效应分析参数及其在列车荷载作用后变化的影响规律。4、分析列车荷载作用下的土工格栅受力及变形规律,表明路基中心处桩顶上方土工格栅竖向位移要小于桩间土上方土工格栅竖向位移。横向土工格栅竖向变形量及变形变化量要大于纵向土工格栅。垂直桩帽边的纵向土工格栅动位移要大于平行桩帽边的纵向土工格栅动位移,横向土工格栅动位移从路基中心到坡脚呈现递减规律。路基中心桩帽边缘处土工格栅拉力及动拉力大于桩间土及桩帽中心处土工格栅,横向土工格栅最大拉力及动拉力大于纵向土工格栅。垫层布置双层土工格栅相对单层土工格栅能够减小路基沉降及不均匀沉降,能够提高路基抵抗列车荷载造成路基不均匀沉降的能力,并有利于土工格栅在列车荷载下的受力稳定。另外分析了桩间距、路基高度、桩端土体模量等因素对土工格栅拉力及变形及其在列车荷载作用后变化大小的影响规律。
吴冬华, 阮改娣, 王延龙[3]2011年在《基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析》文中指出为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间叁维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明:该程序计算结果与实际结果吻合较好,与ANSYS计算结果相近,具有较好的计算精度.
陈昕[4]2005年在《连拱隧道爆破震动效应研究》文中认为连拱隧道的出现,给隧道的设计和施工带来了新的挑战。连拱隧道开挖断面大,结构形式特殊,隧道开挖方式也与一般隧道也有所不同。掘进爆破作为岩质地区公路隧道的一种主要施工方法,在施工过程中不可避免的要产生爆破地震效应。爆破地震效应直接影响到隧道围岩和结构的稳定,也影响到邻近建筑物或构筑物的安全。连拱隧道的特殊结构形式和开挖方式对爆破震动效应有着一定的影响,因此,有必要对连拱隧道情况下的爆破振动效应进行研究。 本文以湖南省邵阳至怀化高速公路洞口塘连拱隧道工程实例为背景,进行了连拱隧道掘进爆破震动效应现场测试研究。通过测量爆破引起的地表的质点振动速度以及中隔墙的质点振动速度,研究地表的爆破地震波的传播规律和中隔墙的动态反应特性。 结合洞口塘隧道工程实例,利用大型动力有限元数值分析软件,对不同情况下的爆破震动效应进行了模拟分析。分析计算了不同弹性模量围岩情况下的爆破振动效应;分析了连拱隧道左右洞不同开挖顺序对爆破震动效应的影响,就地表建筑物爆破地震安全性问题提出偏于安全的左右洞施工顺序;对不同微差时间爆破产生的影响进行了分析;对洞口塘隧道左右洞爆破进行了爆破振动效应模拟分析,并用实际振动速度测试结果进行了验证,模拟计算的结果与实际测试结果基本相符。
郭尤林[5]2008年在《动力荷载作用下边坡内孔压变化规律研究》文中研究表明概述了国内外边坡静力和动力稳定分析方法的特点和研究现状,并分析了边坡稳定的影响因素,特别是地震荷载作用下边坡稳定的影响,发现地下水对边坡稳定的影响是一个重要因素,特别是在动力荷载作用下边坡内孔压不断变化影响了边坡的稳定性,针对这一问题本文采用了边坡动力有限元分析方法,对地震荷载作用下边坡内孔压变化和高填土路堤的稳定性进行了研究。针对高填土路堤边坡,按路堤填土高度分别为18米、30米、40米、50米,及路堤采用不同坡比和路面宽度的条件下,分别输入El centro地震波、人工波1和人工波2,输入不同的地震烈度,对其进行了静力和动力稳定性分析,研究在有无地下水影响情况下,安全系数的变化规律,及地震荷载作用下边坡内孔压变化时程曲线,根据孔压时程曲线来分析各工况得到孔压的分布规律,为山区高填土路堤边坡的抗震稳定性分析设计提供了理论计算的依据。根据车辆动荷载理论,土动力学和地震工程学原理,计算出车辆动荷载作用的加速度时程曲线,将加速度时程曲线输入有限元分析计算软件,得到车辆动荷载作用下高路堤边坡的动力分析结果。分析结果表明,考虑车辆动荷载作用其路堤的安全系数降低较为明显,在车辆动荷载作用下边坡内孔压有所升高,特别是路堤脚处升高较大,这对边坡稳定性影响较大,所以车辆动荷载对高路堤边坡稳定性的影响我们在设计中应该考虑的一个重要因素。
王涛[6]2018年在《落石冲击下拱形护桥明洞受力机理研究》文中研究说明山区铁路往往跨越沟谷、依山傍河,隧道洞口大多处于“V”型沟谷处,坡面陡峭且多有危岩落石分布,是落石灾害多发地段。拱形明洞作为一种有效的危岩落石防护工程,具有抗冲击性能强、受力合理、地质扰动小及环保等优点,日渐成为落石多发区普遍采用的防护措施。本文以我国客运专线常用的双线拱形护桥明洞结构为研究对像,通过资料调研、理论分析和数值模拟,对落石冲击下拱形护桥明洞结构的力学响应及作用机理进行研究,主要研究内容及成果如下:(1)运用动力有限元方法对拱形结构和平顶棚洞结构的落石冲击荷载作用机理进行研究,结果表明落石质量和落石下落高度是影响落石冲击力、落石冲击荷载及落石冲击深度的重要因素,但对落石冲击影响范围的影响较小;并且发现了落石冲击力与落石冲击荷载有很好的相关性,可以找到一个合适的幂函数来反映他们的关系,并根据数值模拟结果确定了函数的参数值。(2)运用数值模拟方法对拱形护桥明洞结构的力学响应进行研究,明确了结构应力、应变、位移、落石冲击力、冲击荷载的变化规律,并确定了落石冲击作用下结构的受力最不利部位为拱顶和桩基;在此基础上研究了落石冲击角度对结构的影响,结果表明落石沿垂直方向冲击的力学响应明显大于落石沿其他方向冲击的力学响应,认为在防落石明洞的设计中应把垂直冲击作为不利工况进行结构承载力的检算。(3)运用数值模拟方法对拱形护桥明洞结构的回填方式进行研究,结果表明缓冲层可以吸收和分散落石冲击的能量,改善结构的受力状态,而且得到了比较合理的回填方式:在拱圈和耳墙间采用较坚硬的回填材料可以有效改善上部结构的受力状态,在拱顶上部采用较松软的轻型回填材料时缓冲效果更好,更有利于结构受力。
何兆益, 雷婷, 陈洪兴, 王国清, 候岩峰[7]2008年在《沥青路面车辙变形的叁维粘弹性动力有限元分析》文中研究表明基于车辆对路面的动力作用,建立路面不平整度引起的汽车动荷载简化模型,通过室内高温蠕变试验获得不同沥青面层材料的粘弹性模型,以弹粘塑性理论、动力学基本理论和有限元方法作为理论基础,采用动力有限元分析方法对沥青路面车辙进行了计算与预估,并分析了车辆轮胎压力、车速、作用时间、路面温度及轴载作用次数对沥青路面车辙深度的影响。通过河北邯郸~长治高速公路实体工程验证表明,采用基于动力有限元方法的车辙理论计算值与实测值误差仅为8%~9.5%,具有较高精度,研究成果为进一步完善车辙计算方法及工程应用提供理论依据。
阮永芬[8]2011年在《复杂高边坡的动力和静力稳定性分析及空间变异性研究》文中认为边坡动力稳定的影响因素是复杂多变的。为了更好的了解动力稳定对各种影响因素的敏感度,进行了多参数影响下的动力稳定分析。同时对高路堤填土进行大量室内及现场试验,来研究环境、荷载、岩土结构特征等因素对岩土工程可靠度的影响。应力和位移是描述物体变形形态的重要物理量,依据监测的应力和位移数据,分析岩土工程的演化规律,预测其发展趋势,及时掌握其稳定情况在工程上具有重要的意义。分析小湾饮水沟堆积体边坡的变形及其特殊的地质情况发现,研究其变形的发生和发展,就要考虑开挖和降雨的影响,即仔细分析堆积体边坡实际的监测资料,寻找出分析研究问题的着手点。要全面了解其地质情况的特殊性,应从空间变异方面着手。所以针对以上问题,本文的研究工作主要包括以下部分：(1)针对高填土路堤边坡,考虑路堤填土材料的物理力学指标、填土高度、坡比、路面宽度、路堤弹性模量、有无地下水以及不同的地震烈度等参数的变化,分别输入美国EL Centro也震波和按规范反应谱拟合的人工合成的地震波,采用静力分析法、拟静力分析法和动力有限元分析法,对高填土路堤边坡稳定性系数的变化规律、动力响应特征及地震荷载作用下边坡内孔压的分布规律进行分析；深入研究地震动峰值加速度沿路堤各高度放大系数的取值,为拟静力法分析计算公路路堤抗震稳定的作用效应和抗力时,如何计入其影响提供计算方法,为山区高填土路堤边坡的抗震稳定性分析提供理论计算依据。(2)对高路堤边坡的填土进行大量的现场及室内试验,分析其抗剪强度指标的影响因素,以及抗剪强度与影响因素之间的相关关系。参数确定后,采用不平衡力传递法和分块极限平衡法,对同一工程边坡所处的叁种状态进行稳定性计算,比较分析两种方法的适用特点及存在的问题。(3)由于堆积体空间变异的特殊性,用加权多项式回归法进行球状模型的理论变异函数方法拟合,误差很大,有时甚至无法拟合出变异函数。针对这一问题,结合遗传算法原理,充分利用遗传算法在求解非线性问题时具有全局寻优的特点,拟合出球状模型的理论变异函数参数,并以小湾水电站左岸堆积体边坡的变形监测数据为例进行计算。结果表明用遗传算法来拟合变异函数是可行的,计算结果值与实验变异函数值比较接近,具有较高拟合精度,是非线性、不连续可微模型参数估计的好方法。(4)克立格估值是地质统计学在空间变异上的主要应用,但长期以来,克立格估值权系数一直都没有很好的解决负权值问题,这不但影响着地质统计学的发展,还给实际估值带来非常大的误差,甚至是错误。针对这一问题,采用熵权理论从克立格方程组出发,解决负权值问题,并用小湾坝前堆积体边坡监测资料对其可行性进行了验证。对负权值进行改进时,即考虑了权值系数的修正也考虑了样品点距离的修正。(5)为能充分的体现出堆积体边坡的方向变异性,对所研究堆积体的空间变异性做出定量评价,本文在区域化变量空间分析的基础上,构造出方向综合变异指标Ov来定量描述堆积体边坡的方向变异性。(6)对小湾堆积体边坡进行空间分析后发现,可用克立格法来估计边坡待测点位移。这种方法在没有监测点布置或很难施工监测点时非常有用,不但可以节约建设成本,还可以少受地理位置的限制。可在工程中给予推广(7)基于遗传算法,对改进的BP神经网络的结构参数进行优化,用实际监测的变形资料,对建立的遗传-改进BP神经网络预测模型进行学习训练,用训练好的模型对滑坡变形进行预测。此模型避免了仅用神经网络预测时易陷入局部极小值的缺陷,提高了预测的精度,并考虑了降雨对边坡变形的影响,编制了相应的计算程序,使边坡变形的研究在一定程度上达到智能化。用提出的计算模型对叁峡永久船闸叁闸首中隔墩岩体的开挖变形、小湾电站边坡变形以及新滩的滑坡变形的预测中进行应用,预测结果均与工程实际稳定性状况和变形实测值相符合,预测的相对误差基本小于5%,从而验证了所提理论方法的可靠性和有效性,能满足中长期的边坡变形预报。(8)为了能很好的研究降雨对大型堆积体边坡变形的影响,应用信息熵理论,通过信息的传递性和相关性原理来分析降雨对边坡变形速率的影响。并以小湾电站左岸引水沟堆积体边坡变形详实丰富的表面监测数据为例进行计算分析,建立了降雨量、时间因子和变形速率之间的信息传递函数。实例分析表明,该方法简便适用,且信息熵在分析边坡变形这类多因素影响的复杂问题时有很大的优势,方法本身对问题的处理不作任何的假定。
陈立伟[9]2004年在《地震作用下黄土暗穴的稳定性分析》文中提出随着我国西部黄土地区基础建设的进行，发育在黄土浅层的暗穴对公路工程设施的危害日益明显和严重。黄土暗穴的稳定性不仅与黄土自身的工程地质特性有关，而且还与各种自然条件及人为因素有关。我国的黄土地区大部分处于地震多发区或受地震影响区，因此本文针对黄土暗穴可能遭受地震荷载的影响采用动力有限元方法进行了响应分析。 地震作用下黄土暗穴的动力响应分析可视为土体中无支护与无衬砌的空洞在地震作用下的动力响应问题。首先根据暗穴在黄土地区的发育特点，进行了地质模型的概化，并结合黄土暗穴的埋深、洞径大小、地层情况等实际特征建立了一系列相应的分析模型。考虑到实际洞穴形状及便于寻求计算结果的规律性，暗穴横断面的形状采用拱形，并按一定的宽高比建模。其次对野外调查中取得的原状黄土试样的动叁轴测试结果进行了统计分析，给出了动力有限元的模型材料参数。动叁轴试验数据处理结果表明黄土的动弹性模量随动应变的增加而降低，动应力-应变符合双曲线规律，而阻尼比随应力应变的变化关系比较离散。最后通过弹塑性动力响应分析，得出了地震作用下暗穴周围关键部位的应力、位移及加速度峰值，并给出了部分节点的时程曲线。 分析中主要考虑洞径及埋深两因素的影响，依据计算结果总结出了不同洞径及埋深的暗穴在地震荷载作用下的动力响应规律及其致塌机理。通过计算，认为：地震荷载作用下，处于同一水平位置土层的水平加速度峰值基本相近。暗穴的存在对水平加速度峰值有一定的放大效应；暗穴洞径大小或埋藏深浅对地表位移幅值的影响不大；地震荷载作用下，暗穴的周壁产生应力集中，这是造成暗穴顶板坍塌的因素之一；对比于相同洞径的暗穴，埋深越浅，在地面处引起的应力幅值越大；对于埋深相同的暗穴，则当洞径越大时在地面处引起的应力幅值越大，这说明暗穴直径大、埋深浅时在遭受地震作用时最不易于稳定；地震发生时，往往造成的是暗穴结构稳定性的丧失，是突发性的。
张蓓, 刘强, 钟燕辉, 王复明[10]2009年在《FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析》文中认为对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型。通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征。探讨了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率。结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值。
参考文献：
[1]. 高填方路基快速施工与沉降控制研究[D]. 资建民. 华中科技大学. 2008
[2]. 桩网结构低路基土拱效应及加筋垫层动力特性研究[D]. 张栋. 北京交通大学. 2015
[3]. 基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析[J]. 吴冬华, 阮改娣, 王延龙. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2011
[4]. 连拱隧道爆破震动效应研究[D]. 陈昕. 长沙理工大学. 2005
[5]. 动力荷载作用下边坡内孔压变化规律研究[D]. 郭尤林. 昆明理工大学. 2008
[6]. 落石冲击下拱形护桥明洞受力机理研究[D]. 王涛. 西南交通大学. 2018
[7]. 沥青路面车辙变形的叁维粘弹性动力有限元分析[J]. 何兆益, 雷婷, 陈洪兴, 王国清, 候岩峰. 重庆建筑大学学报. 2008
[8]. 复杂高边坡的动力和静力稳定性分析及空间变异性研究[D]. 阮永芬. 昆明理工大学. 2011
[9]. 地震作用下黄土暗穴的稳定性分析[D]. 陈立伟. 长安大学. 2004
[10]. FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析[J]. 张蓓, 刘强, 钟燕辉, 王复明. 公路交通科技. 2009
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