考虑路基填料冻胀的寒区铁路路桥过渡段动力特性数值模拟研究

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作者 董亮 吴贻珂 +2 位作者 郑展鹏 田爽 苏永华 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期123-134,共12页

寒区路桥过渡段路基冻胀导致轨道变形影响列车安全稳定运行,已成为寒区铁路亟待解决的重大工程问题。建立考虑冻融循环-冻胀发育-列车振动荷载联合作用的列车-轨道-路桥过渡段有限元模型及其计算方法。预测并对比冻胀与非冻胀工况下过... 寒区路桥过渡段路基冻胀导致轨道变形影响列车安全稳定运行,已成为寒区铁路亟待解决的重大工程问题。建立考虑冻融循环-冻胀发育-列车振动荷载联合作用的列车-轨道-路桥过渡段有限元模型及其计算方法。预测并对比冻胀与非冻胀工况下过渡段动力响应特性及其差异,着重探讨轴重、车速、行驶方向等因素对动力响应分布特征、传播规律及衰减特性的影响。研究结果表明,动力响应随轴重增大而增大;冻胀条件下,轮对脱轨风险区域随车速增加而增大、正向行驶产生的动力响应明显更大;桥台附近土体的竖向动应力分布存在相位滞后现象。研究成果对于解决目前严重制约我国寒区铁路工程病害防控的重要瓶颈问题,具有重要的科学与实际意义。 展开更多

关键词 路桥过渡段 冻胀变形 数值模拟 动力特性 寒区铁路

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寒区铁路冻结粗粒土填料长期变形特性研究

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作者 董亮 田爽 +3 位作者 苏永华 韩笑 王柯 吴贻珂 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期126-134,共9页

振动列车荷载长期循环往复作用下土体产生的变形存在一定程度的应变累积,依托某寒区铁路,开展不同温度下冻结粗粒土填料长期动三轴试验,探究填料长期变形、弹性模量和阻尼比的变化规律,并对试样累积塑性变形进行安定性分析,将累积塑性... 振动列车荷载长期循环往复作用下土体产生的变形存在一定程度的应变累积,依托某寒区铁路,开展不同温度下冻结粗粒土填料长期动三轴试验,探究填料长期变形、弹性模量和阻尼比的变化规律,并对试样累积塑性变形进行安定性分析,将累积塑性变形划分为三种不同的状态。在黏弹性模型的基础上串联塑性弹簧提出一种计算应力-应变关系的简化方法。研究结果表明:温度越低,动弹性模量越高,阻尼比越低。在动应力水平较低时,土体处在塑性安定阶段,累积塑性变形随振动次数的增加趋于稳定,动弹性模量略有增加,阻尼比则逐渐减小;当动应力水平超过塑性蠕变界限时,土体刚度迅速降低,累积塑性变形急剧增加,试样呈现破坏的趋势;当动应力水平处于塑性安定和塑性蠕变界限之间时,累积塑性变形虽然增加,但仍然处在可控范围。提出的弹塑性模型可以很好地描述冻结粗粒土填料的滞回特性和累积塑性变形规律。研究成果可为高速铁路路基填料长期动力性能的分析提供有益参考。 展开更多

关键词 粗粒土 温度 循环荷载 安定分析 累积塑性变形

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高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀特性数值模拟研究 被引量：4

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作者 董亮 吴贻珂 +2 位作者 邹佳安 韩笑 苏永华 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-78,共11页

铁路路桥过渡段是整个线路中至关重要部分,也是相对薄弱部位,高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段填土冻胀引起墩台梁体变形变位,对线路平顺性造成了很大影响。针对高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀问题,基于热力耦合理论,采用ABAQUS软... 铁路路桥过渡段是整个线路中至关重要部分,也是相对薄弱部位,高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段填土冻胀引起墩台梁体变形变位,对线路平顺性造成了很大影响。针对高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀问题,基于热力耦合理论,采用ABAQUS软件建立铁路路桥过渡段数值模型,分析过渡段温度场与填土冻胀发展变化规律,探讨由桥台后填土冻胀引起的桥梁-桥台-填土相互作用。结果表明:材料热力学特性与桥台温度边界是影响温度场平衡过程与分布规律的主要因素,且距桥台距离增加,影响逐渐减弱;过渡段土体地温具有正弦分布、相位滞后与振幅衰减规律;随着填土水平冻胀变形发展,桥台会逐渐发生侧移和倾斜,进而导致桥梁与桥台顶紧,影响桥梁结构安全。 展开更多

关键词 铁路 路桥过渡段 高寒季节性冻土区 冻胀变形 季节性冻土 热力耦合 数值模拟

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圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系设计方法

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作者 凌贤长 卢凡 +1 位作者 丛晟亦 朱腾 《河北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期113-122,共10页

采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系.在此基础上,根据桩间静力平衡和强度条件,建立圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系合理桩间距确定方法,以及抗滑桩悬臂段弯矩与剪力计算公... 采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系.在此基础上,根据桩间静力平衡和强度条件,建立圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系合理桩间距确定方法,以及抗滑桩悬臂段弯矩与剪力计算公式.由抗滑桩间挡土板受力机制,构建考虑土拱效应的挡土板土压力计算方法.依托某高速铁路路堑边坡工程,将建立的设计方法应用于工程实例,并验证设计方法的可靠性.研究结果可为圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系实际工程应用提供一定参考. 展开更多

关键词 圆形抗滑桩 拱形挡土板 土拱效应 路堑边坡 设计方法

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可液化场地减震结构体系地震动特性影响效应研究

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作者 唐亮 司盼 +3 位作者 凌贤长 邢东亮 刘正滨 黄腾 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期508-517,共10页

工程结构的地震响应规律与地震动特性紧密相关。为了研究地震动特性对可液化场地装设黏滞阻尼器的桩基-结构体系地震响应和黏滞阻尼器减震效果的影响,选取24条不同特性的地震动作为输入,针对可液化场地装设黏滞阻尼器的桩基-结构体系数... 工程结构的地震响应规律与地震动特性紧密相关。为了研究地震动特性对可液化场地装设黏滞阻尼器的桩基-结构体系地震响应和黏滞阻尼器减震效果的影响,选取24条不同特性的地震动作为输入,针对可液化场地装设黏滞阻尼器的桩基-结构体系数值模型进行非线性时程分析。结果表明:相比于远场地震动作用和近场非脉冲地震动作用,近场脉冲地震动作用下,液化场地减震结构体系具有更大的地震响应;近场脉冲地震动作用下,速度型黏滞阻尼器的减震效果得到了充分发挥;相同振幅下,地震动峰值速度(PGV)与液化场地减震结构体系地震响应的相关性最为显著,可作为评价液化场地减震结构体系地震响应的主要指标。研究结果对液化场地黏滞阻尼器的减震设计具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 液化场地 黏滞阻尼器 地震动特性 地震响应 相关性

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青藏铁路沿线负温填土长期动力力学特性试验研究

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作者 董亮 姚昌瑞 +2 位作者 田爽 王柯 苏永华 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期50-58,共9页

为了评价冻土区路基的稳定性,本文对土体长期振动荷载下的动力特性进行研究,通过室内试验和理论分析相结合的手段对青藏铁路沿线填土的动力力学特性(动剪切模量和阻尼比)进行了分析。首先开展了室内固结不排水长期循环三轴试验,分析了... 为了评价冻土区路基的稳定性,本文对土体长期振动荷载下的动力特性进行研究,通过室内试验和理论分析相结合的手段对青藏铁路沿线填土的动力力学特性(动剪切模量和阻尼比)进行了分析。首先开展了室内固结不排水长期循环三轴试验,分析了不同负温、循环应力比对路基粉质黏土和地基砂土的动剪切模量和阻尼比等动力特性的影响。结果表明,路基粉质黏土的动剪切模量与温度呈现明显的负相关性,且随着循环应力比增大而呈现出较明显的增长趋势,阻尼比随着动剪切模量的增长而减小;地基砂土的动剪切模量和阻尼比受温度的影响与粉质黏土的响应规律呈现相同趋势,在温度为–10℃与循环应力比为0.2的相同条件下动剪切模量增至1.22倍,而阻尼比则减少到0.66倍。值得注意的是,砂土动剪切模量在循环应力比约为1时响应达到峰值,即动应力幅值达到围压时循环应力比增大,阻尼比增大而动剪切模量则呈现减小的趋势。随后在Wichtmann提出的高周循环模型基础上,建立了动剪切模量预测模型,能良好地反映动剪切模量在温度和循环应力比影响下,随振动次数变化的响应规律,通过拟合参数w0反映动剪切模量随循环应力比先增后减的规律,拟合数学关系显示长期振动次数约在13000次或振动时长8 min以上时,土体的动力响应规律发生了明显变化。最后,基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量和阻尼比的试验结果进行拟合,得到了动剪切模量与阻尼比的函数关系式,从而能大致预测阻尼比随动剪切模量变化的趋势及范围,随着归一化剪切模量的增大阻尼比呈现出减小的趋势。 展开更多

关键词 青藏铁路 负温动三轴试验 动力力学参数 循环应力比 高周循环预测经验模型

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圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡性能与参数分析 被引量：2

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作者 凌贤长 邢文强 +2 位作者 唐亮 卢凡 丛晟亦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期517-525,共9页

为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长... 为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长、桩径、桩间距以及拱形挡土板矢跨比对新型拱形板-桩墙支挡体系支护性能的影响;揭示不同参数下桩顶水平位移与桩身内力的变化规律。研究结果表明:桩长与桩身弯矩和剪力大小呈正相关关系,与桩顶水平位移呈负相关关系。桩长超过14 m时,其对桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力的影响效应明显减弱;随着桩间距增大,桩顶水平位移增大但变化幅度逐渐减小。拱形挡土板矢跨比增大时,桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力均减小。影响拱形板-桩墙体系支挡性能的因素依次为桩间距、桩长、桩径和矢跨比。研究结果为圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系在实际工程中的应用提供新思路。 展开更多

关键词 高速铁路 路堑边坡 圆形抗滑桩 拱形挡土板 三维数值模型 正交分析 机械钻孔 支护性能

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液化场地桩基地震失效机制:现状与挑战 被引量：6

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作者 唐亮 满孝峰 +4 位作者 丛晟亦 司盼 凌贤长 张效禹 李雪伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2979-2996,共18页

震害调查表明,多次破坏性地震中均发生液化场地桩基严重破坏的典型实例。针对地震土体液化诱发桩基破坏这一突出难题,国内外学者围绕液化场地桩基抗震的紧迫需求,采用多重研究方法,揭示液化场地桩基弯曲、屈曲和沉降等多种失效模式,取... 震害调查表明,多次破坏性地震中均发生液化场地桩基严重破坏的典型实例。针对地震土体液化诱发桩基破坏这一突出难题,国内外学者围绕液化场地桩基抗震的紧迫需求,采用多重研究方法,揭示液化场地桩基弯曲、屈曲和沉降等多种失效模式,取得系列丰硕研究成果。首先开展典型液化场地桩基震害实例的调研与分析,总结液化场地桩基震害主要的表现形式和破坏模式,剖析各种桩基失效模式触发机制和演化机制,指出当前研究的重难点问题,并给出液化场地桩基抗震研究进一步需要努力的方向。期望这项工作能够给研究者们提供一些有用的参考,并助力于我国液化场地桩基抗震理论的不断发展和完善。 展开更多

关键词 地震 液化场地 桩基础 失效机制 震害实例

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液化微倾场地群桩-土动力相互作用p-y曲线特性 被引量：8

9

作者 崔杰 张征 +3 位作者 唐亮 凌贤长 满孝峰 司盼 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2021年第5期154-164,共11页

基于OpenSees计算软件建立液化微倾场地群桩-土动力相互作用有限元模型,分析液化微倾场地饱和砂土p-y曲线特性,系统研究了场地倾斜角度、桩径、地震作用幅值和基桩位置对饱和砂土动力p-y曲线特性影响。研究表明:土体即将液化时,桩基土... 基于OpenSees计算软件建立液化微倾场地群桩-土动力相互作用有限元模型,分析液化微倾场地饱和砂土p-y曲线特性,系统研究了场地倾斜角度、桩径、地震作用幅值和基桩位置对饱和砂土动力p-y曲线特性影响。研究表明:土体即将液化时,桩基土反力达到峰值;土体液化后,土体表现出了流体特性;土反力峰值、桩土相对位移峰值和初始刚度随场地倾斜角度增加而增大;桩径越大,液化砂土的耗能效应越明显;随着地震作用幅值的增加,桩土相对位移峰值和土反力峰值也随之增加;液化微倾场地上坡桩受到的土体侧向流动力大于下坡桩。 展开更多

关键词 液化微倾场地 动力p-y曲线 群桩-土动力相互作用 数值模拟

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碎石桩加固液化场地高桩码头抗震性能分析 被引量：5

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作者 唐亮 刘鹏 +3 位作者 刘书幸 凌贤长 李雪伟 万怡江 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期336-343,379,共9页

针对经典离心机振动台试验,构建液化场地高桩码头三维数值模型,并验证数值模型的正确性。在此基础上,系统研究加固区距码头的距离、碎石桩直径和长度等参数对液化场地高桩码头加固效果的影响,揭示了不同加固参数下液化场地高桩码头变形... 针对经典离心机振动台试验,构建液化场地高桩码头三维数值模型,并验证数值模型的正确性。在此基础上,系统研究加固区距码头的距离、碎石桩直径和长度等参数对液化场地高桩码头加固效果的影响,揭示了不同加固参数下液化场地高桩码头变形受力规律。研究发现:液化场地高桩码头抗震性能与这些参数呈正相关,并且大直径和长尺寸碎石桩可以有效地控制地震过程中高桩码头的水平位移和桩身弯矩。研究工作对液化场地高桩码头地基加固具有重要借鉴意义。 展开更多

关键词 液化场地 碎石桩 地基加固 抗震性能 高桩码头

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土体液化过程中桩-土动力相互作用p-y曲线模型 被引量：4

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作者 唐亮 刘书幸 +3 位作者 凌贤长 刘正滨 陈平山 傅晓蕾 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期156-164,共9页

桩-土动力相互作用分析是解决液化场地桥梁桩基抗震设计问题的有效途径。鉴于此,本文依托OpenSees有限元数值模拟平台,分析了桩径、孔压比、砂土相对密度等因素下砂土动力p-y曲线的变化规律,建立了不同孔压比下砂土的动力p-y曲线簇,提... 桩-土动力相互作用分析是解决液化场地桥梁桩基抗震设计问题的有效途径。鉴于此,本文依托OpenSees有限元数值模拟平台,分析了桩径、孔压比、砂土相对密度等因素下砂土动力p-y曲线的变化规律,建立了不同孔压比下砂土的动力p-y曲线簇,提出了动力p-y曲线骨干线的修正方法;最后,以孔压比为控制因素,发展了能够表征土体液化过程的动力p-y曲线模型。研究结果对液化场地桩-土动力相互作用分析具有重要借鉴意义。 展开更多

关键词 桩-土动力相互作用 动力p-y曲线公式 砂土液化 液化过程 有限元方法

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液化场地装设粘滞阻尼器的桩基-结构体系抗震性能分析 被引量：4

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作者 司盼 唐亮 +3 位作者 张征 邢东亮 吕卫清 凌贤长 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第5期150-157,共8页

为了研究地震作用下粘滞阻尼器对液化场地群桩-土-结构抗震性能的影响。首先,基于OpenSees计算平台建立了液化场地群桩-土-结构三维有限元模型,并基于离心机试验结果验证了模型的可靠性。随后,选择Maxwell模型模拟粘滞阻尼器力学行为,... 为了研究地震作用下粘滞阻尼器对液化场地群桩-土-结构抗震性能的影响。首先,基于OpenSees计算平台建立了液化场地群桩-土-结构三维有限元模型,并基于离心机试验结果验证了模型的可靠性。随后,选择Maxwell模型模拟粘滞阻尼器力学行为,并开展粘滞阻尼器参数敏感性分析,甄选适用于液化场地粘滞阻尼器减震设计的参数组合。最后,分析了上覆非液化土层对液化场地粘滞阻尼器减震设计的影响,对比了非液化与液化场地粘滞阻尼器减震设计的异同。研究表明:粘滞阻尼器能够有效减轻液化场地群桩-土-结构的地震响应,降低上部结构和柱墩底部的地震响应;上覆非液化土层改变了液化场地粘滞阻尼器减震设计适用值的范围;非液化与液化场地粘滞阻尼器减震设计的速度指数α适用值均是0.5~0.9,而阻尼系数C的适用值差异较大;相比于非液化场地,粘滞阻尼器在液化场地降低柱墩底部地震响应效果更好。研究结果可为液化场地群桩-土-结构的粘滞阻尼器减震设计提供重要依据。 展开更多

关键词 液化场地 粘滞阻尼器 数值模拟 参数敏感性分析 抗震性能

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砂土液化过程中桩—土动力相互作用p-y曲线特性 被引量：1

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作者 张征 唐亮 +3 位作者 凌贤长 司盼 田爽 丛晟亦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1433-1439,共7页

为了探究液化过程中桩-土-结构动力相互作用规律,本文基于正弦波加载完成桩-土-结构相互作用振动台试验,建立了液化场地桩-土动力相互作用p-y曲线,阐述了液化过程中桩-土动力相互作用p-y曲线特性。结果表明:高频正弦波加载,砂层孔压增... 为了探究液化过程中桩-土-结构动力相互作用规律,本文基于正弦波加载完成桩-土-结构相互作用振动台试验,建立了液化场地桩-土动力相互作用p-y曲线,阐述了液化过程中桩-土动力相互作用p-y曲线特性。结果表明:高频正弦波加载,砂层孔压增长迅速;砂土液化过程中,桩弯矩表现为先增后减的趋势。动力p-y曲线滞回圈在低频加载情况下未软化,在高频加载情况下,动力p-y曲线滞回圈面积增大,且桩侧土反力增加。场地液化后动力p-y曲线呈现出上“凹”形状。本文研究成果可为液化场地桩基设计和工程建设提供参考。 展开更多

关键词 液化场地 正弦波 动力p-y曲线 桩-土动力相互作用 砂土液化过程 振动台试验 孔压比 地震反应

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近岸液化场地高桩码头地震易损性分析 被引量：5

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作者 孟畅 唐亮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2274-2282,共9页

地震易损性分析已成为结构工程和桥梁工程界的研究热点。然而,近岸液化场地高桩码头地震易损性研究相对较少。鉴于此,依托典型工程实例,建立了近岸液化场地全直桩高桩码头地震反应分析数值模型,针对弯曲失效和弯剪失效两种失效模式,通... 地震易损性分析已成为结构工程和桥梁工程界的研究热点。然而,近岸液化场地高桩码头地震易损性研究相对较少。鉴于此,依托典型工程实例,建立了近岸液化场地全直桩高桩码头地震反应分析数值模型,针对弯曲失效和弯剪失效两种失效模式,通过模态分析和Pushover分析,识别了高桩码头损伤演化过程,提出了各损伤阶段定量化判别准则。然后,以PGA为地震动强度指标,选取14组典型地震动并分别缩小至8个不同强度等级,通过增量动力分析,给出了近岸液化场地高桩码头IM-EDP曲线。最后,基于提出的高桩码头损伤判别标准,推导了高桩码头地震易损性曲线,采用对数正态分布累积分布函数对易损性曲线进行拟合,确定了便于实际应用、简化的高桩码头地震易损性曲线。研究工作可为近岸液化场地高桩码头的抗震加固提供重要的理论基础。 展开更多

关键词 液化场地 高桩码头 易损性分析 增量动力分析 PUSHOVER分析

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岛状多年冻土区水泥改良粗粒料冻胀融沉特性 被引量：1

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作者 韩笑 凌贤长 +3 位作者 唐亮 田爽 王柯 李善珍 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第5期521-529,共9页

以铁力-伊春新建高速铁路工程为研究对象,采用室内冻胀融沉试验,研究冻结温度、水泥改良剂掺量和补水条件对岛状多年冻土区路基填料冻胀融沉的影响。研究结果表明:水泥改良填料对控制冻胀融沉有显著作用;补水工况下,试验冻胀率更大;冻... 以铁力-伊春新建高速铁路工程为研究对象,采用室内冻胀融沉试验,研究冻结温度、水泥改良剂掺量和补水条件对岛状多年冻土区路基填料冻胀融沉的影响。研究结果表明:水泥改良填料对控制冻胀融沉有显著作用;补水工况下,试验冻胀率更大;冻结温度越低,冻胀率越大;在冻结温度与融化温度不变情况下,补水方式对试样融沉率影响不明显。初步获得了岛状多年冻土区高铁路基填料冻胀融沉规律,研究结论对穿越岛状多年冻土区的高铁建设有一定参考意义。 展开更多

关键词 岛状多年冻土 铁伊高铁路基 水泥改良填料 冻胀融沉

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液化场地高桩码头抗震性能地震动效应

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作者 孟畅 唐亮 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1463-1472,共10页

为了研究地震动特性对液化场地高桩码头抗震性能的影响,本文依托高桩码头工程实例,建立了液化场地全直桩高桩码头地震反应分析数值模型,系统分析了地震作用下高桩码头的关键动力响应特征,确定了高桩码头各抗震性能需求指标,揭示了地震... 为了研究地震动特性对液化场地高桩码头抗震性能的影响,本文依托高桩码头工程实例,建立了液化场地全直桩高桩码头地震反应分析数值模型,系统分析了地震作用下高桩码头的关键动力响应特征,确定了高桩码头各抗震性能需求指标,揭示了地震动特性对各抗震性能需求指标的影响规律。研究表明:地震作用下高桩码头桩基受弯、受剪和受压薄弱环节分别出现在持力层与上部粉质黏土层交界处、岸坡标高处和砂层与上部粉质黏土层交界处;峰值加速度、频谱特性和地震动输入方向均会显著影响高桩码头各项性能指标的抗震需求;高桩码头桩基的抗弯、抗剪和抗压性能需求分别由最靠陆侧桩桩顶处弯矩、各薄弱环节剪力和砂层与上部土层交界处轴力控制,抗震延性需求均由最靠海侧桩桩顶处水平位移需求控制。 展开更多

关键词 液化场地 地震动特性 抗震需求 桩-土相互作用 高桩码头

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