摘要：随着地铁建设的快速发展,隧道上方松动土压力的计算成了隧道工程领域的研究热点,而隧道松动区的确定对松动土压力的计算至关重要。为简便而准确地确定松动区的范围,首先假设松动区的边界为倾斜直线,然后基于Mohr-Coulomb破坏准则并考虑隧道尺寸、埋深等因素的影响推导滑裂角计算式,进而确定隧道周围地层的松动区范围。最后结合松动区土体主应力轴旋转理论以及倾斜滑裂面的假设,推导出滑裂面上的侧压力系数以及隧道松动土压力的计算式。结果表明:滑裂角随土体内摩擦角的增大而增大,随隧道埋深比的增大先减小然后趋于稳定;大主应力轨迹线为圆弧时计算更为简便、更易推广,可采用圆弧形大主应力轨迹的假设计算隧道松动土压力;松动土压力计算式所得结果和实际的试验结果吻合较好,因此该计算式可应用于砂土地质条件下浅埋盾构隧道上方的松动土压力计算。

摘要：钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。研究结果表明:各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。

摘要：为研究波形钢腹板-钢底板组合箱梁在火灾作用下的挠变规律及耐火极限,本研究以一试验梁为研究背景,采用有限元软件ANSYS建立波形钢腹板-钢底板组合箱梁数值模型开展热-力耦合分析,研究不同升温曲线、受火区域、荷载比及高跨比等因数对其耐火性能的影响。结果表明:组合箱梁钢腹板和混凝土顶板沿梁高方向存在明显的温度梯度且受火时间越长温度梯度越明显;波形钢腹板-钢底板组合箱梁跨中挠度时程曲线主要分为两个阶段,前期为缓慢增长阶段,平均增长速率1.5 mm/min,后期为快速增长阶段,平均增长速率5 mm/min;组合箱梁在HC火灾作用下的耐火极限最短,在相同荷载比作用下较ISO834标准升温曲线作用下的耐火极限下降了71.8%;组合箱梁受火区域越大,耐火极限越小,且受火区域越靠近跨中截面,耐火极限越小;荷载比对组合箱梁的抗火性能有较大影响,荷载比由0.2增长到0.4时,组合箱梁的耐火极限降低了40.4%;高跨比越大的组合箱梁,虽然受火前期的耐火性能有明显的提高,但是后期随着温度的不断升高其耐火极限反而小于高跨比小的组合箱梁,且随着组合箱梁的高跨比从0.088增长到0.147,其耐火极限降低了23.1%。研究成果可为波形钢腹板-钢底板组合箱梁的防火设计提供一定的参考。

摘要：盾构隧道在下卧地层软硬突变、局部堆载等因素影响下易产生不均匀沉降,可能诱发管片环间错台、螺栓断裂和接缝渗水等病害,危及隧道安全。然而,现有试验研究在隧道模型上多将纵向接头简化处理,难以反映盾构隧道纵向受力变形特性,对于隧道下卧软硬突变地层等工况的模拟也较为缺乏。为此,提出一种可同时模拟抗拉、抗弯刚度的“弹簧+螺栓型”接头,并以此接头制作可满足纵向力学性能相似的隧道模型,对盾构隧道进行下卧软硬突变、局部堆载等工况下的模型试验,进一步探明不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理,并采用数值模拟验证了试验的可行性。研究结果表明:1)较单一地层而言,隧道下卧软硬突变时纵向沉降曲线呈现明显的非线性,其隧道沉降及差异沉降最值显著增大,软土侧隧道沉降较硬土侧更为显著,最大沉降、沉降差均出现在突变区软土侧衬砌处;2)下卧地层突变导致隧道横向收敛变形在纵向上分布不均,使软土侧衬砌收敛变形减小,硬土侧衬砌收敛变形显著增大;3)局部堆载对管片弯矩分布影响较小,对弯矩最值影响较大;4)下卧软土区隧道结构内力分布明显变异,隧道衬砌正弯矩区域显著增大,负弯矩区域略有减小,且弯矩最值提升显著。因此针对软硬突变地层,必要时在硬土侧隧道可采用粘钢法等方法提升衬砌横向刚度,以控制其收敛变形;软土侧隧道建议对管片进行螺栓复紧,并加强接缝防水,以减小下卧地层弱化对隧道结构产生的不利影响。

摘要：长期循环荷载作用下高铁路基会出现累积沉降变形,对轨道平顺性、列车运行的舒适性与安全性等产生不利影响。为预测高铁路基累积沉降变形,基于考虑颗粒材料系统流动性及历史应变的状态演化模型,采用有限差分法进行求解,得到预测长期循环荷载作用下路基累积变形的计算方法。开展分级荷载及长期循环荷载作用下的路基累积沉降变形缩比尺模型试验,对试验结果进行分析,并验证状态演化模型预测路基累积变形的合理性;提出三阶段拟合法,通过0~10000 s循环荷载作用下的路基累积变形试验数据拟合得到模型的关键参数,并对10000~25000 s的路基累积变形进行预测;最后深入分析初始状态模量、特征应变和特征参数对计算结果的影响。研究结果表明:路基累积沉降变形达到稳定值所需的时间随着荷载幅值的增加而增加;状态变量与荷载大小密切相关,随着荷载增大而增大;初始状态变量、特征应变及特征参数越大,路基的流动性及累积应变速率越大。所提方法可以很好地反映分级荷载及循环荷载下路基的累积变形,实现通过现有数据对路基未来累积沉降变形进行有效预测,为长期循环荷载作用引起的高铁路基累积沉降变形提供了实用的预测方法。研究结果可为高铁路基设计及变形控制提供参考,具有较高的实用价值和工程意义。

摘要：多级边坡常承受复杂荷载影响,且现有多级边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征.为详细分析基于岩土材料非线性特征下多级边坡在不同工况时的安全性能,基于极限分析上限定理和强度折减技术,结合非线性破坏准则,考虑地震效应和坡顶超载的影响,构建边坡对数螺旋线非线性能耗分析模型,根据虚功原理推导出边坡安全系数解析式;采用序列二次规划迭代方法,通过MATLAB优化计算,运用蒙特卡罗边坡可靠度方法,结合边坡工程案例探讨了非线性系数、地震效应及坡顶超载对三级边坡稳定性、潜在滑动面位置及可靠度指标的影响规律.研究结果表明:随着非线性系数、地震效应比例系数、坡顶超载的增大,边坡安全系数显著降低,可靠度指标逐渐减小,失效概率不断增加,边坡发生失稳的可能性逐步递增,在复杂工况下其发生失稳的范围更大;若非线性系数取值越低,会越高估复杂荷载对边坡稳定性的影响,不利于正确评估其稳定性;随着非线性系数、坡顶超载的增大,地震效应比例系数的减小,边坡坡顶滑出点与坡肩距离逐渐增加,潜在滑动面逐步向坡内偏移,失稳发生的范围显著加大;当地震效应比例系数、坡顶超载越大时,非线性系数对边坡稳定性影响越显著;随着非线性系数越大、坡顶超载越小,竖向地震效应对边坡稳定性影响越明显;而当地震效应比例系数越小、非线性系数越大时,坡顶超载对边坡稳定性影响越显著,在坡顶超载为0~20 kPa阶段尤为明显,类似边坡工程设计时应重点注意.

摘要：为解决考虑结构随机的设计震致轨道几何不平顺等效问题,建立了高速铁路轨道-桥梁系统的数值仿真模型,基于短时傅里叶变换和假设检验原理构造了设计震致轨道几何不平顺,建立了设计震致轨道几何不平顺的等效拟合模型和等效幅值反应谱,提出了考虑结构随机的等效幅值反应谱修正方法,结合震后实测轨道几何不平顺对设计震致轨道几何不平顺等效方法的合理性展开了评价。分析结果表明:在不同墩高条件下,采用正弦函数和一次函数的组合作为等效拟合模型可将设计震致轨道几何不平顺的拟合误差控制在10%以内;在设防地震和罕遇地震作用下,当修正系数分别取为3.0和1.5时,等效拟合模型与修正系数相乘得到的修正拟合模型可以满足随机结构的适用性需求;地震前后实测轨道几何不平顺形状和幅值均无明显差异,对应的横向车体加速度幅值误差小于5%,当地震强度较小时列车可正常运行,无需大幅度减速;与震后实测轨道几何不平顺相比,设计震致轨道几何不平顺使横向车体加速度幅值提升了近50%,基于设计震致轨道几何不平顺计算得到的震后行车速度阈值具有合理安全余量;建立的高速铁路桥上设计震致轨道几何不平顺等效方法可为高速铁路震后行车速度阈值确定与基于震后行车性能的抗震设计提供快速准确的手算方法。

摘要：目前现浇X形桩(XCC桩)的研究主要集中于黏土地基,而对于砂土中XCC桩的相关研究却很少;此外,在研究XCC桩贯入问题时,主要分析的是沉桩挤土效应,而忽略了实际工程施工中挤土位移荷载会对邻近既有桩产生附加桩身响应这一关键问题。为此,利用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)大变形数值技术,建立了相邻贯入XCC桩-砂土-既有XCC桩的整体CEL有限元数值模型,并且将数值结果与室内模型试验测量数据进行比较,验证了CEL数值技术在分析相邻XCC桩-土体-既有XCC桩相互作用的可行性和有效性。然后,开展了一系列参数研究,探讨了贯入深度、相邻桩与既有桩的间距、既有桩桩头边界条件等因素对既有桩侧向响应的影响。最后,基于参数分析的结果,编制了一套可用于岩土工程师在设计初期阶段评估相邻XCC桩贯入引起的既有XCC桩最大侧向响应的设计图,以减轻桩基施工带来的相关风险。

摘要：较一般成层场地而言,软弱夹层场地中地下结构抗震与减震问题更为突出。以双层双跨矩形框架地铁车站结构为研究对象,基于有限元软件ABAQUS,建立土-结构体系的静动力耦合有限元分析模型,研究软弱夹层对地铁车站结构的地震响应规律的影响,并对比分析了设置摩擦摆支座的车站结构在均质场地和软弱夹层场地的减震效果。结果表明:软弱夹层穿越地铁车站结构时,结构的整体和中柱的变形以及中柱底部的内力会大幅度增加,且随着夹层厚度增加,结构变形和内力的增加幅度更为明显。在中柱顶部设置摩擦摆支座,中柱的最大位移以及内力值均减小,且软弱夹层场地中摩擦摆支座的减震效果要明显优于一般均质场地,建议在软弱夹层场地地下结构中采用摩擦摆支座进行减震设计。

摘要：为探究冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片的影响,依托南昌地铁1号线东延段瑶湖东站—麻丘站区间2#联络通道工程开展现场测试,对邻近管片水土压力、结构内力、竖向位移、净空收敛以及地表沉降进行长期监测。结果表明:(1)联络通道开挖前,受冻胀力影响,邻近盾构隧道管片环外水土压力有所增大,其最大值分别为170 kPa、150 kPa,相较于冻结前分别增大11.1%、15.4%;土体稳定后水土压力最大值分别为173 kPa、148 kPa,相较于冻结前分别增大12.4%、13.8%。(2)受地层冻结影响,邻近管片最大弯矩、轴力分别为-103.1 kN·m、2314 kN,相较于冻结前分别增大28.09%和19.8%。(3)受冻胀力影响,邻近冻结侧管片安全系数降低,拱底附近安全系数降幅最大,为22.9%;土体解冻稳定后各管片安全系数增大但小于冻结前。(4)整个施工期间,地表最大隆起为2.18 mm,最大沉降为1 mm,管片最大上移量为2.3 mm,最大下沉量为0.9 mm,管片收敛变形最大值不超过3.4 mm,表明地铁联络通道冻结法施工具有较高的可靠性。