轮缘槽宽度对固定辙叉轮轨关系影响研究 被引量：4

1

作者 赵卫华 曹洋 +2 位作者 王启云 康晶晶 马彬斌 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3190-3198,共9页

为明确固定辙叉轮缘槽宽度对辙叉区轮轨关系的影响,基于轮轨接触理论和车辆—道岔耦合振动理论,提出以轮载过渡断面等轮轨接触几何参数为主要评价指标的轮缘槽宽度优化方法,分析轮缘槽宽度对固定辙叉区轮轨接触几何关系和轮轨动力相互... 为明确固定辙叉轮缘槽宽度对辙叉区轮轨关系的影响,基于轮轨接触理论和车辆—道岔耦合振动理论,提出以轮载过渡断面等轮轨接触几何参数为主要评价指标的轮缘槽宽度优化方法,分析轮缘槽宽度对固定辙叉区轮轨接触几何关系和轮轨动力相互作用的影响。研究结果表明:在轮载过渡区,合理减小轮缘槽宽度可增大实际轮载过渡断面心轨轨头宽度且降低等效锥度发生突变几率;辙叉轮缘槽宽度变化对轮轨动力相互作用影响不大,各动力学指标幅值变化极小,进一步验证了以轮轨接触几何参数为主要评价指标的轮缘槽优化方法的可靠性。 展开更多

关键词 固定辙叉 道岔 轮缘槽 轮轨接触关系 轮轨动力相互作用

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高速列车荷载作用下粗粒土填料累积变形试验研究 被引量：11

2

作者 王启云 魏心星 +3 位作者 张丙强 林华明 肖南雄 罗才松 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期149-157,共9页

为揭示高速列车荷载作用下路基粗粒土填料的累积应变特性,构建室内单元模型试验系统,利用MTS模拟列车动载作用,开展5万次循环加载试验,获得了累积应变与加载次数的关系曲线,探讨动应力幅值、加载频率、降雨入渗量等因素对累积应变的影... 为揭示高速列车荷载作用下路基粗粒土填料的累积应变特性,构建室内单元模型试验系统,利用MTS模拟列车动载作用,开展5万次循环加载试验,获得了累积应变与加载次数的关系曲线,探讨动应力幅值、加载频率、降雨入渗量等因素对累积应变的影响。结果表明,在动应力幅值为25~200 kPa、加载频率为2~8 Hz的荷载作用下,粗粒土填料的累积应变在0.3%~1%之间,且随动应力幅值、频率的增加而增大。当加载频率超过6 Hz时,累积应变增加速率显著增大。降雨入渗导致粗粒土填料累积应变增加达1倍以上,且随着入渗量的增大,累积应变呈先急剧增大而后缓慢增加的趋势。根据试验结果提出粗粒土填料累积应变与加载次数的指数双曲函数预测模型,建立了模型参数与加载频率、动应力幅值及降雨入渗量的函数关系,利用试验数据验证了模型的合理性。研究结果可为高速铁路粗粒土路基工后沉降预测与控制提供参考。 展开更多

关键词 粗粒土填料 累积应变 模型试验 高速列车荷载 降雨入渗

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地铁长联络通道双侧冻结温度场及地表冻胀变形研究 被引量：6

3

作者 陈冠任 陈军浩 +3 位作者 李栋伟 赵振伟 姚志雄 陈美玲 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期193-198,共6页

依托福州市地铁2号线某区间长联络通道为工程背景,对双侧冻结模式下,地层冻结温度场和地表冻胀的发展规律进行研究。温度场实测分析表明:地层的温度场发展可分为3个时期,积极冻结前期土体温度迅速下降,开挖区和非开挖区冻结壁的发展速... 依托福州市地铁2号线某区间长联络通道为工程背景,对双侧冻结模式下,地层冻结温度场和地表冻胀的发展规律进行研究。温度场实测分析表明:地层的温度场发展可分为3个时期,积极冻结前期土体温度迅速下降,开挖区和非开挖区冻结壁的发展速度比约为1.0∶1.1;积极冻结后期受相变潜热影响,降温减缓;维护冻结期土体降温趋于稳定,但开挖区受施工干扰,温度有一定程度回升。利用ANSYS有限元软件,考虑土体的相变潜热建立有限元模型,与温度实测值进行对比,说明2种方法得出规律基本一致。地表冻胀监测研究表明:联络通道地表冻胀的关键区域为通道中部,其地表隆起值与增长速度均大于硐口处,最终隆起值约为硐口处的1.28倍,并对该区域的地表冻胀的发展以及所在断面的冻胀分布进行拟合,拟合结果与实测相符。 展开更多

关键词 地下联络通道 温度场 冻结施工 地表冻胀

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螺纹桩复合地基桩土应力比模型试验与数值模拟 被引量：12

4

作者 董俊利 陈军浩 +1 位作者 聂如松 李亚峰 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2966-2975,共10页

螺纹桩复合地基尚属一种新型地基处理方法,由于螺纹结构的存在,其与桩周土的相互作用特性暂未得到系统化研究,相关计算理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过模型试验与数值模拟手段了解螺纹桩复合地基的工作状态。鉴于此,基于室内缩... 螺纹桩复合地基尚属一种新型地基处理方法,由于螺纹结构的存在,其与桩周土的相互作用特性暂未得到系统化研究,相关计算理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过模型试验与数值模拟手段了解螺纹桩复合地基的工作状态。鉴于此,基于室内缩尺模型试验与ABAQUS数值仿真,开展单桩静载试验与复合地基承载试验,分析填土荷载作用下螺纹桩复合地基桩土应力比的变化规律,并讨论螺纹结构参数对桩土应力比的影响。借助ABAQUS构建不同结构参数的螺纹桩复合地基仿真系统,通过2个无量纲参数h/d(螺纹间距/螺纹桩内径)和w/d(螺纹宽度/螺纹桩内径)分析螺纹桩几何尺寸对桩土应力比的影响规律。研究结果表明:螺纹桩的极限承载力是普通桩的1.41倍;荷载较小时,螺纹桩与桩间土共同受力(桩土应力比约为1.0),随着填土荷载的增加,桩土应力比逐渐增大,最终趋于稳定;桩土应力比随h/d的增加先增大后减小,随w/d的增加而增大,存在最优螺纹间距使桩土应力比达到最大值。研究成果可为螺纹桩复合地基的设计提供技术指导。 展开更多

关键词 螺纹桩 模型试验 数值模拟 复合地基 桩土应力比

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软土地层浅埋圆形隧道非达西渗流场解析研究 被引量：8

5

作者 张丙强 王启云 卢晓颖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4377-4384,共8页

软土在低水力坡降下的渗流会偏离达西定律,即为非达西渗流模式。假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,采用镜像法原理推导了浅埋单孔和双孔圆形隧道非达西渗流场的解析解。结合算例,对浅埋圆形隧道非达西渗流解析解与达西渗流解析解进行了... 软土在低水力坡降下的渗流会偏离达西定律,即为非达西渗流模式。假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,采用镜像法原理推导了浅埋单孔和双孔圆形隧道非达西渗流场的解析解。结合算例,对浅埋圆形隧道非达西渗流解析解与达西渗流解析解进行了对比分析与验证,并对非达西渗流指数、隧道周围土体与衬砌渗流系数比值对隧道渗流场的影响进行了讨论。结果表明:非达西渗流指数、渗流系数比值对隧道渗流量和周围土体孔压均有较大的影响;随着渗流指数逐渐增大,土体内水头损失加快,隧道周围土体孔压及渗流量逐渐减小;随着土体与衬砌渗流系数比值逐渐增大,衬砌排水能力增强,隧道渗流量逐渐增大,隧道周围土体孔压减小更大。 展开更多

关键词 软土 圆形隧道 非达西渗流 镜像法 渗流解析解

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考虑颗粒破碎效应的粗粒土填料累积变形试验研究 被引量：7

6

作者 王启云 肖南雄 +2 位作者 张丙强 项玉龙 魏心星 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期117-124,共8页

循环动力荷载作用导致粗粒土填料颗粒破碎,影响其工程特性。为揭示高速列车荷载作用下粗粒土填料的颗粒破碎及其累积变形特性,采用MTS加载系统模拟列车对粗粒土填料的动载作用,分析动应力幅值、加载频率和振动次数对颗粒破碎宏细观特征... 循环动力荷载作用导致粗粒土填料颗粒破碎,影响其工程特性。为揭示高速列车荷载作用下粗粒土填料的颗粒破碎及其累积变形特性,采用MTS加载系统模拟列车对粗粒土填料的动载作用,分析动应力幅值、加载频率和振动次数对颗粒破碎宏细观特征的影响。利用不均匀系数定义颗粒破碎量度指标,提出考虑颗粒破碎的粗粒土填料累积应变计算模型,探讨颗粒破碎量度指标与动应力幅值、加载频率及振动次数的关系。结果表明,在列车荷载作用下粗粒土填料的颗粒破碎方式以破裂、研磨为主。各粒组含量的变化值、不均匀系数均随动应力幅值、加载频率、振动次数的增加而增大。在动应力幅值为10~200 kPa、作用频率为2~12 Hz的荷载作用下,粗粒土的颗粒破碎量度指标为0~0.4,累积应变在0.1%~1.0%之间。 展开更多

关键词 粗粒土 累积应变 颗粒破碎 不均匀系数

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土体导热系数温度效应及其预测模型 被引量：9

7

作者 徐云山 肖子龙 +2 位作者 孙德安 陈军浩 曾召田 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1180-1189,共10页

考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应... 考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应的加权几何平均模型,并与传统的预测模型进行对比分析。试验结果表明:土体导热系数随温度的增加而增大,其温度效应随干密度的增大而减小,温度对非饱和土体导热系数的影响较大,对于干燥和饱和土体导热系数的影响较微弱。温度对土体导热系数的影响可能取决于水汽潜热传输作用的变化,土中可提供潜热传输的水分和水汽运移通道越多,土体导热系数的温度效应越显著。模型计算结果表明,提出的加权几何平均模型预测性能良好,且较好预测了含水率和干密度对土体导热系数温度效应的影响,而Tarnawski模型、Gori模型、Leong模型预测精度均低于加权几何平均模型。 展开更多

关键词 土体导热系数 温度效应 水汽潜热传输 预测模型

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高速铁路路基粗粒土填料颗粒破碎演化特征研究 被引量：7

8

作者 王启云 肖南雄 +2 位作者 张丙强 项玉龙 魏心星 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1071-1080,共10页

为揭示高速铁路路基粗粒土填料颗粒破碎过程,构建室内单元模型,模拟粗粒土填料填筑和列车荷载作用过程,重点探讨动应力幅值、加载频率及降雨入渗强度等因素对颗粒破碎的影响。利用2个颗粒破碎度量指标分析粗粒土填料的颗粒破碎过程。研... 为揭示高速铁路路基粗粒土填料颗粒破碎过程,构建室内单元模型,模拟粗粒土填料填筑和列车荷载作用过程,重点探讨动应力幅值、加载频率及降雨入渗强度等因素对颗粒破碎的影响。利用2个颗粒破碎度量指标分析粗粒土填料的颗粒破碎过程。研究结果表明:粗粒土填料在填筑时,颗粒破碎方式以破裂、破碎为主,在动力循环荷载作用下,颗粒破碎方式以破裂、研磨为主;破碎指标B_(g),ΔD随动应力幅值、加载频率的增大而增加,随降雨入渗强度的增加呈先增大后减小的趋势;粗粒土填料破碎后,粒径分布具有良好的分形特性,且分形维数D与颗粒破碎指标B_(g)存在良好的线性关系。利用试验结果建立了动力循环荷载作用下粗粒土填料破碎指标ΔD与累积应变ε的关系表达式。 展开更多

关键词 路基 粗粒土 颗粒破碎 分形维数

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水泥改良土地层联络通道冻结温度场分析 被引量：28

9

作者 黄建华 严耿明 杨鹿鸣 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期108-116,共9页

地铁工程联络通道施工中,人工冻结加固土层的温度场研究目前大部分还是集中在天然土层方面,对水泥改良土地层中冻结温度场的发展与特性研究较少。文章系统研究水泥改良对联络通道地层冻结温度场的影响,建立联络通道冻结开挖三维数值模型... 地铁工程联络通道施工中,人工冻结加固土层的温度场研究目前大部分还是集中在天然土层方面,对水泥改良土地层中冻结温度场的发展与特性研究较少。文章系统研究水泥改良对联络通道地层冻结温度场的影响,建立联络通道冻结开挖三维数值模型,考虑导热系数、比热容、相变潜热等影响因素,综合实测数据以及试验,对天然土层以及水泥改良土层中冻结温度场的发展和分布规律进行分析,研究结果表明:相比于天然淤泥质土地层,水泥改良土冻结温度场发展速度更快,但冻结效应稍差,积极冻结期的前33d,冻结温度场发展较为迅速,相邻冻结锋面相交后,温度场发展速度开始下降。水泥改良后,土层冻结温度场的发展对导热系数的变化最为敏感,比热容的变化次之,相变潜热变化的影响十分微小。研究成果表明:人工冻结配合水泥改良对淤泥质土地层具有显著的加固效果。 展开更多

关键词 水泥改良土 人工冻结法 联络通道 温度场 导热系数

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高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性分析 被引量：3

10

作者 王启云 肖南雄 +2 位作者 张丙强 项玉龙 魏心星 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期114-121,共8页

路基振动变形影响列车运行安全与舒适性,开展高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性的研究具有重要意义。利用MTS加载系统和自制模型箱,构建室内粗粒土填料单元模型试验系统,模拟列车的动载作用,对粗粒土填料开展5万次循环加载试验... 路基振动变形影响列车运行安全与舒适性,开展高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性的研究具有重要意义。利用MTS加载系统和自制模型箱,构建室内粗粒土填料单元模型试验系统,模拟列车的动载作用,对粗粒土填料开展5万次循环加载试验,获得振动变形与加载次数的关系曲线,探讨动应力幅值、加载频率对振动变形的影响。结果表明,在动应力幅值为25~200 kPa、加载频率为2~8 Hz的循环荷载作用下,粗粒土填料的初始振动应变为0.0010~0.0038,5万次加载后稳定振动应变为0.0008~0.0020;振动应变与加载次数呈负幂函数关系,且随动应力幅值、加载频率的增加而增大。根据试验结果建立路基基床振动变形分析模型,验证模型的合理性。研究结果可为高速铁路粗粒土路基的振动状态评价提供参考依据。 展开更多

关键词 高速列车荷载 粗粒土填料 振动变形 加载次数

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考虑悬链线效应的RC框架结构鲁棒性分析 被引量：3

11

作者 崔双双 魏中飞 +2 位作者 乔泽惠 林涛 陈伟宏 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2021年第1期100-112,共13页

为了充分反映结构的抗连续倒塌能力,文中基于能量原理,将结构倒塌时消耗能量与屈服时消耗能量之比定义为考虑悬链线效应的结构鲁棒性指标。首先进行一榀1/2缩尺的RC平面框架的连续倒塌试验,得到了具有双峰值点的荷载-位移曲线。基于试... 为了充分反映结构的抗连续倒塌能力,文中基于能量原理,将结构倒塌时消耗能量与屈服时消耗能量之比定义为考虑悬链线效应的结构鲁棒性指标。首先进行一榀1/2缩尺的RC平面框架的连续倒塌试验,得到了具有双峰值点的荷载-位移曲线。基于试验数据对有限元模型进行验证与校准。进一步建立了18个RC平面框架结构数值分析模型,研究了中柱失效、边柱失效及不同梁底部纵向钢筋配筋率、顶部纵向钢筋配筋率等对考虑悬链线效应的结构鲁棒性影响规律。分析结果表明,由于边柱失效的结构无法发挥悬链线效应,鲁棒性较差;而中柱失效后的结构,由于其存在悬链线效应,结构表现出了更好的鲁棒性。结构鲁棒性系数随着梁底部钢筋配筋率的增加而降低,随着梁上部钢筋配筋率的增加而提高,梁上部钢筋配筋率显著影响结构的鲁棒性。本文提出的基于能量的考虑悬链线效应的结构鲁棒性计算方法,为RC框架结构抗连续倒塌设计提供了理论支持。 展开更多

关键词 RC框架 鲁棒性 连续性倒塌 悬链线效应 能量

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超长联络通道冻结温度场发展规律及其对隧道变形的影响 被引量：10

12

作者 陈军浩 陈笔尖 +1 位作者 庄言 王乐潇 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2021年第8期104-111,共8页

为获得超长联络通道冻结过程对盾构隧道及周边地层的影响,以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间冻结联络通道为工程背景,采用ANSYS有限元软件对长65.8 m的超长联络通道、盾构隧道及周边土层在双侧冻结过程中的温度场及位移场进行分析。... 为获得超长联络通道冻结过程对盾构隧道及周边地层的影响,以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间冻结联络通道为工程背景,采用ANSYS有限元软件对长65.8 m的超长联络通道、盾构隧道及周边土层在双侧冻结过程中的温度场及位移场进行分析。结果表明:在积极冻结期前21 d,冻结管交叉区域的冻结壁扩散平均速率快,达到57 mm/d,后29 d平均速率只有27.6 mm/d;积极冻结期喇叭口附近区域存在宽10 m、高2.5 m的变形集中区,对地面产生变形影响最大;冻结对盾构隧道拱肩水平位移和拱脚竖向变形具有显著的影响,积极冻结期结束,拱肩的水平位移比盾构隧道右侧墙大85%,拱脚竖向位移比拱顶大45%。同时,结构变形及变形增长速率随冻结时间增加而增加。因此,建议应合理控制积极冻结时间及冻结方式,以确保建(构)筑物的安全。 展开更多

关键词 盾构隧道 超长联络通道 数值计算 位移场 冻结温度场

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液氮冻结加固冻结管内换热机制及对流换热系数研究 被引量：3

13

作者 黄建华 严耿明 覃少杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2624-2633,共10页

液氮冻结加固是通过液氮在冻结管内沸腾吸热和对流换热来降低环境土层温度,快速冻结土层中水分形成具有支护效果的冻结帷幕。但相较于传统的盐水冻结技术,液氮冻结温度极低,温度场分布不均匀,影响冻结效果的因素更多,对液氮冻结过程热... 液氮冻结加固是通过液氮在冻结管内沸腾吸热和对流换热来降低环境土层温度,快速冻结土层中水分形成具有支护效果的冻结帷幕。但相较于传统的盐水冻结技术,液氮冻结温度极低,温度场分布不均匀,影响冻结效果的因素更多,对液氮冻结过程热交换的研究较少。依据对流换热理论,分析了管内冻结能量交换过程,计算了液氮吸热的对流换热系数,模拟了液氮冻结温度场特征,并结合现场实测数据对液氮对流换热系数进行反传热分析,降低了对流换热系数计算误差。研究结果表明:液氮吸收热量的方式主要是液氮沸腾吸热以及低温氮气对流换热;以对流换热理论及其换热系数为基础的液氮冻结温度场模拟需要考虑换热系数随冻结时间和冻结深度变化,常量换热系数无法精确反映对流换热全过程,将导致积极冻结期与维护冻结期内温度下降趋势与实测情况、模拟温度与实测温度均产生差异,计算的温度场整体温度偏低;将冻结时间划分为16个时间段,冻结空间划分为4个区域,对换热系数进行非均匀性修正,使换热系数成为随冻结时间与空间变化的变量,不仅符合实际而且减小了误差,更契合工程实测数据。研究成果可为类似液氮冻结工程提供理论依据和技术参考。 展开更多

关键词 液氮冻结 冻结管 温度场 对流换热 反传热分析

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基于NURBS的固定辙叉心轨廓形参数化设计方法

14

作者 赵卫华 黄子惠 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期909-919,共11页

为实现固定辙叉心轨廓形参数化设计,基于非均匀有理B样条(NURBS)理论,提出一种考虑固定辙叉心轨廓形几何特征的参数化设计方法。以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,选取心轨关键控制参数轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形进行方案设... 为实现固定辙叉心轨廓形参数化设计,基于非均匀有理B样条(NURBS)理论,提出一种考虑固定辙叉心轨廓形几何特征的参数化设计方法。以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,选取心轨关键控制参数轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形进行方案设计,分析轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形变化的影响权重;分析各方案下结构不平顺、轮轨接触点分布、轮对侧滚角以及滚动圆半径差等接触几何关系指标变化规律。研究结果表明:复合圆弧段比例系数对心轨粗壮度影响较大;随着心轨顶宽增加,轨顶横坡对心轨廓形影响权重逐渐增加;轨顶横坡越大,心轨轮载过渡范围逐渐后移,对心轨承力有利;当轨顶横坡为1/10,复合圆弧段比例系数为1/3(方案4)时,竖横向不平顺相对于各方案最小值增大2.06%和1.61%,但轮载过渡位置在距心轨理论尖端330~335 mm范围内,心轨承载断面宽度最大;复合圆弧段比例系数对滚动圆半径差和轮对侧滚角变化影响权重较轨顶横坡大,在横移量-8~+4 mm范围内,随着心轨顶宽增加,方案4中滚动圆半径差和轮对侧滚角最小。综合考虑各方案轮轨接触几何参数变化规律可知,方案4廓形参数选取较为合理。该方法可使心轨廓形设计更具有针对性和可预测性。 展开更多

关键词 固定辙叉 心轨廓形 非均匀有理B样条 参数化设计 轮轨接触几何关系

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大断面矩形顶管重力锚固基础力学特性分析

15

作者 黄建华 叶剑波 《人民长江》 北大核心 2023年第6期140-146,共7页

随着顶管断面尺寸的不断增大,顶管工程对顶推力的需求也在逐步增大。由于滨海软土具有承载力低且压缩性高的特点,因此传统后座墙式的反力结构无法提供安全稳定的顶推反力,其已经不适用于该类地区的顶管工程。为此针对滨海软土地区的顶... 随着顶管断面尺寸的不断增大,顶管工程对顶推力的需求也在逐步增大。由于滨海软土具有承载力低且压缩性高的特点,因此传统后座墙式的反力结构无法提供安全稳定的顶推反力,其已经不适用于该类地区的顶管工程。为此针对滨海软土地区的顶管工程创新性地提出了一种新型反力结构——重力锚固基础。采用三维有限元分析软件对顶管施工过程中的重力锚固基础进行模拟,研究重力锚固基础的力学特性。结果表明:顶推反力将会造成基础底板的局部应力集中与非均匀变形;重力锚固基础利用基础底板、凸榫、锚杆和复合地基的组合结构有效抵消了顶推反力,控制了基础底板的位移与变形;重力锚固基础会因基础底板的向上翘曲变形而损失摩擦力,需使用锚杆控制翘曲变形。相关成果对新型重力锚固基础的设计有重要参考价值。 展开更多

关键词 顶管工程 重力锚固基础 滨海软土 数值分析

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