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偏压荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱非线性行为研究

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实验力学 2020年第6期35卷 1081-1091页

作者：马辉陈云冲赵艳丽王佩李哲西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048 西安理工大学水利水电设计研究院陕西西安710048

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的偏压性能与非线性行为,在组合柱试件偏压试验的基础上,建立该组合柱的有限元模型,并对该偏压柱进行非线性数值模拟分析,考虑圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率、再生混凝土强度、圆钢管和型钢强度、偏... 详细信息

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的偏压性能与非线性行为,在组合柱试件偏压试验的基础上,建立该组合柱的有限元模型,并对该偏压柱进行非线性数值模拟分析,考虑圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率、再生混凝土强度、圆钢管和型钢强度、偏心距等设计参数对试件偏压力学性能的影响,获取了组合柱的变形图、应力云图和荷载-位移骨架曲线;通过对比组合柱试件的试验结果和计算结果,验证组合柱有限元模型的合理性,并对组合柱进行了有限元参数扩展分析。结果表明:组合柱破坏主要是试件向中部受压区对称弯曲,呈典型的压弯破坏;组合柱承载力和变形能力分别随圆钢管和型钢的强度的提高而增加;钢管径厚比和偏心距的增加对组合柱的承载力是不利的;再生混凝土强度的提高有利于提高组合柱的承载力,而组合柱承载力和变形能力随着再生骨料取代率的增加而降低。研究结论可为圆钢管型钢再生混凝土组合柱的工程应用提供参考。

关键词：圆钢管混凝土型钢混凝土再生混凝土柱偏压荷载非线性行为

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偏压荷载对钢波纹管涵洞受力变形特性的影响

铁道建筑 2017年第8期57卷 18-23页

作者：张树明蒋关鲁罗斌高柏松西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

采用有限元软件构建三维实体模型,对偏压及对称荷载作用下钢波纹管涵洞的受力变形及管周土压力进行对比分析。结果表明:偏压荷载作用时,管顶两侧承受较大的环向应力,最大轴向压应力分布于左侧中部;von Mises应力的2个极大值分别出现在... 详细信息

采用有限元软件构建三维实体模型,对偏压及对称荷载作用下钢波纹管涵洞的受力变形及管周土压力进行对比分析。结果表明:偏压荷载作用时,管顶两侧承受较大的环向应力,最大轴向压应力分布于左侧中部;von Mises应力的2个极大值分别出现在波谷环向位置右上部17°处和左下部45°处。通过变形分析,明确了偏压荷载作用时波纹管水平变形和竖直变形的最值及形态。管周土压力在偏压荷载作用下沿环向位置呈波动变化,左半部数值总体大于右半部,最大值位于管涵左下部62°处。

关键词：钢波纹管涵洞有限元分析偏压荷载受力与变形特性土压力

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偏压荷载非等深基坑开挖的变形规律

城市轨道交通研究 2018年第11期21卷 99-103页

作者：马俊黄淮学院驻马店工程师463000

以某偏压荷载非等深基坑工程为背景,利用有限差分法计算软件分析了基坑分层开挖与支护的围护结构及地表沉降等变形规律。研究发现,该工程有偏压荷载一侧开挖较深的围护结构最大水平位移为42 mm,较无偏压荷载侧结构水平位移31 mm多出了11... 详细信息

以某偏压荷载非等深基坑工程为背景,利用有限差分法计算软件分析了基坑分层开挖与支护的围护结构及地表沉降等变形规律。研究发现,该工程有偏压荷载一侧开挖较深的围护结构最大水平位移为42 mm,较无偏压荷载侧结构水平位移31 mm多出了11 mm,且偏压荷载侧开挖较浅处围护结构最大水平位移也为31 mm,即结构变形沿基坑纵向有明显的差异;基坑底隆起沿纵向先增后减,在开挖较深位置受偏压荷载、结构变形等因素影响隆起量最大值为58mm,而在开挖较浅位置处隆起量最大值仅为24 mm,差异明显;在偏压侧基坑地表沉降量最大值达28 mm,是无偏压荷载侧地表沉降值的2倍,且偏压侧最大地表沉降值出现的位置(距基坑壁的距离)也是无偏压荷载侧的2倍;沿基坑纵向,地表沉降值有所不同,在开挖较浅处的偏压荷载地表沉降值仅为18 mm。模拟数据与实测数据对比后,误差在允许范围之内,故该结论对于类似工程的安全施工具有一定的实际意义。

关键词：偏压荷载非等深基坑支护结构开挖变形

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偏压荷载对深基坑变形特性实测分析

建筑结构 2022年第S2期52卷 2284-2288页

作者：黄汉祥张海亮魏宏亮许野郑迪边栋杰李中浩杭州市地铁集团有限责任公司杭州310020 中铁一局集团建筑安装工程有限公司西安710054 浙江工业大学杭州310034

偏压荷载是造成基坑围护结构不均匀变形的主要因素,会对周围地层位移产生不可避免的变形影响。为揭示偏压荷载对深基坑变形的影响规律,依托杭州某基坑工程,从地连墙水平变形、地表沉降与支撑轴力三个部分进行实测分析,探究不同偏压条件... 详细信息

偏压荷载是造成基坑围护结构不均匀变形的主要因素,会对周围地层位移产生不可避免的变形影响。为揭示偏压荷载对深基坑变形的影响规律,依托杭州某基坑工程,从地连墙水平变形、地表沉降与支撑轴力三个部分进行实测分析,探究不同偏压条件下基坑地表沉降、地连墙位移的变形特性。结果表明:山体偏压荷载相较于河流偏载对基坑影响较大,地连墙水平位移主要呈现“凸肚”形,地表沉降曲线更趋于“勺子”形;围护地连墙的最大水平位移与开挖深度成正相关,最大变形的位置也随着工况的不断推进而下移,体现了基坑的空间效应。

关键词：基坑工程围护结构偏压荷载地表沉降水平位移

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偏压荷载作用下长条基坑支护结构设计优化

偏压荷载作用下长条基坑支护结构设计优化

作者：崔维久济南大学

学位级别：硕士

随着技术的进步、社会的发展，21世纪的深基坑工程也有了新的进展，越来越多的“大、深、紧”基坑如雨后春笋般出现，同时大型的地下综合体基坑工程、地铁明挖车站基坑工程设计形式的多样性，施工的复杂性，引起社会各界的普遍关注。地... 详细信息

随着技术的进步、社会的发展，21世纪的深基坑工程也有了新的进展，越来越多的“大、深、紧”基坑如雨后春笋般出现，同时大型的地下综合体基坑工程、地铁明挖车站基坑工程设计形式的多样性，施工的复杂性，引起社会各界的普遍关注。地铁车站基坑普遍具有规则长条形、周边环境复杂等特性。学者们从不同方面入手，对地铁车站基坑进行了大量的研究。然而，“偏压荷载”（即基坑两侧存在较大的荷载差）在地铁车站基坑中并不是特殊现象，学者们对此却鲜有研究。本文通过对西区省会文化艺术中心市政配套工程地铁车站基坑进行现场监测、数据处理和分析，得到了不同时期深层土体位移、钢支撑支撑轴力、土压力以及围护桩顶水平位移等变化情况，重点对钢支撑支撑轴力进行了分析，得到了各道支撑轴力随施工工况改变的变化规律。具体结合现场施工工况，简单分析说明了其变化规律的原因，运用有限元软件建立三维模型对比分析两种情况下支护结构的变形受力情况，得出了一些初步简单的结论。最后通过土体加固和改变钢支撑的布置方式对该支护方案进行优化，对偏压作用下的长条基坑给出了具体设计建议。总结发现，偏压荷载作用下长条基坑有以下规律：1)“超挖、支撑滞后”等不利施工工况会造成土体应力释放较大、支护结构短时间内出现较大位移、已安装的钢支撑轴力过大等现象。2)钢支撑轴力影响因素较多，其中施工工况最为显著，三道钢支撑轴力温度影响系数从上到下依次为0.35,、0.24、0.17，预应力对钢支撑轴力也有一定的影响。3)偏压作用下支护结构两侧变形和内力不再对称，支护结构整体出现向荷载较小侧位移，支护桩体的最大位移增大35mm，支护桩体弯矩反弯点上移，最大弯矩增大。4)钢支撑轴力分布规律不变，仍是第一道钢支撑轴力最小、第三道钢支撑轴力最大，但各道支撑轴力均有所减小，减小幅度为10%0%。5)偏压作用削弱了钢支撑对围护墙的变形控制能力，钢支撑轴向位移减小。6)通过优化设计发现，增加偏压侧支护结构的刚度（通过加固偏压侧土体）可以减小支护结构的向坑外侧的变形;改变钢支撑的布置方式可改善工程的经济性，减少大约33%的工程造价。最后，结合本文的研究，给出几条适用于偏压荷载作用下长条基坑工程应用和科学研究的具体建议，方便施工设计及科研。

关键词：偏压荷载地铁车站基坑有限元模拟钢支撑设计优化

偏压荷载作用下隧道衬砌裂损失稳规律及FRP加固方法对比分析

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偏压荷载作用下隧道衬砌裂损失稳规律及FRP加固方法对比分析

作者：侍军浩石家庄铁道大学

学位级别：硕士

近年来,铁路建设不断向偏远多山地区延伸。伴随而来的是隧道工程的大量修建。大多数隧道需要穿越地质地形条件较复杂的山岭地区,受地形、地貌等因素的影响,很多隧道进口段均呈现为浅埋偏压的状态。在施工过程中,若出现浇筑不当,将对隧... 详细信息

近年来,铁路建设不断向偏远多山地区延伸。伴随而来的是隧道工程的大量修建。大多数隧道需要穿越地质地形条件较复杂的山岭地区,受地形、地貌等因素的影响,很多隧道进口段均呈现为浅埋偏压的状态。在施工过程中,若出现浇筑不当,将对隧道衬砌造成既有缺陷。在偏压荷载作用下,衬砌缺陷处极易发生较大变形,造成安全事故,甚至导致隧道坍塌。本文以相思山隧道为工程背景,采用数值模拟的研究手段,对在不同坡度角和覆跨比下偏压隧道围岩的受力响应特性进行分析;进行相似模型试验,探究偏压荷载作用不同既有缺陷衬砌的受力特性与变形特征,对比了多种FRP网格加固方式的优缺点。得到了衬砌在偏压荷载作用下的裂损机理和受力变形规律以及最优FRP网格加固方法。为偏压隧道衬砌的临灾判识和防控治理提供参考。综合得出主要结论如下:(1)基于FLAC3D数值仿真软件建立偏压隧道的三维数值仿真模型,探究了坡度角和覆盖比对浅埋偏压隧道围岩状态的影响规律。当坡度角分别为30°、45°、60°时,围岩最大竖向应力分别为12.55MPa、17.81MPa、32.63MPa;最大水平应力分别为9.08MPa、12.74MPa、15.08MPa;最大竖向位移分别为3.69cm、4.51cm、6.64cm;最大水平位移分别为1.09cm、1.17cm、10cm。当覆跨比分别为0.5、1、1.5时,围岩最大竖向应力分别为10.93MPa、15.11MPa、19.15MPa;最大水平应力分别为11.49MPa、13MPa、15.87MPa;最大竖向位移分别为1.07cm、1.93cm、2.76cm;最大水平位移分别为0.92cm、1.33cm、1.7cm。同时,不同坡度角和覆盖比情况下,较大的竖向应力、竖向位移和水平位移均集中在右拱脚和左拱肩附近,证明右拱脚和左拱肩为浅埋偏压隧道的薄弱位置,也是浅埋偏压隧道最需加固的位置,为本文后续研究提供了依据。(2)采用几何相似比为1:10的相似模型试验,探究拱肩脱空、拱腰有裂缝、拱顶有裂缝三种既有缺陷衬砌,受左拱肩30°范围偏压荷载时的受力与变形特性。试验得出,三种既有缺陷衬砌承载能力极限分别为3.20kN、3.05kN、2.85kN。同时,三种既有缺陷衬砌在左拱肩处最大弯矩分别为7.38 kN×m、6.82kN×m、5.68kN×m;最大轴力分别为296.85kN、274.36kN、236.57kN,相较于其他两种既有缺陷衬砌,拱顶有裂缝衬砌在承载力与结构内力上均出现明显下降。说明拱顶有裂缝缺陷对隧道衬砌结构稳定性影响最大,在实际工程中应优先进行加固维修治理。(3)通过对30°范围、45°范围、60°范围和双层60°范围FRP网格加固衬砌,在左拱肩30°范围偏压荷载作用下衬砌结构受力与变形特性进行分析。得到四种加固衬砌承载能力为:2.15kN、2.90kN、2.41kN、2.58kN。左拱肩处最大弯矩分别为11.59 kN×m、15.69 kN×m、12.84kN×m、13.47 kN×m;最大轴力分别为368.86kN、437.83kN、385.46kN和418.24kN。其中45°范围加固方式相较于其他三种加固方式在承载能力与承受最大内力能力上均有明显提高。说明FRP网格加固并非范围越大、厚度越大越好,也为相思山隧道以及此类浅埋偏压隧道的加固提供了参考。

关键词：偏压荷载既有缺陷 FRP网格裂缝特征受力特性

偏压荷载作用下双排桩支护结构的受力变形特性研究

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土工基础 2021年第1期35卷 50-54,64页

作者：王博谢志英肖伟曹芳肖桃李长江大学城市建设学院湖北荆州434023 中国葛洲坝集团第三工程有限公司西安710119 荆州市江汉建设工程施工图审查事务所湖北荆州434007

以某停车场项目为背景,针对停车场东环路段双排桩支护受偏压荷载作用,采用MIDAS GTS有限元软件建立三维计算模型,重点分析了双排桩支护结构受偏压荷载的基坑变形差异,并探讨了双排桩悬臂结构受偏压荷载影响的内力特征。分析表明:在周边... 详细信息

以某停车场项目为背景,针对停车场东环路段双排桩支护受偏压荷载作用,采用MIDAS GTS有限元软件建立三维计算模型,重点分析了双排桩支护结构受偏压荷载的基坑变形差异,并探讨了双排桩悬臂结构受偏压荷载影响的内力特征。分析表明:在周边环境和地质条件复杂情况下,受偏压荷载的支护结构的受力变形更明显,开挖初期,地表标高不同的偏压荷载使基坑的位移及内力增加,基坑开挖越深,偏压基坑变形及位移差值就越大。在偏压荷载下,双排桩悬臂结构整体向内侧偏移趋势更加明显,地表沉降差值也随基坑深度而增加呈凹槽型曲线,但地表偏压对悬臂结构基底隆起的影响较小。偏压侧桩身内力大于非偏压侧桩身内力,最大弯矩位置未发生明显改变,研究成果对于类似工程的安全施工具有一定借鉴意义。

关键词：双排桩偏压荷载有限元基坑变形位移

偏压荷载对某地铁连通道基坑支护设计的影响分析

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工程勘察 2015年第11期43卷 26-31页

作者：阳吉宝谷远朋阳双桂上海市建工设计研究院有限公司上海200050

城市地下交通是城市的生命线工程,地铁连通道因其功能需要往往建在环境复杂地区,以连通和方便人流直接进出商业、办公场所。本文结合上海某地铁连通道工程,基于有限元MidasGTS分析软件,分析了在偏压荷载作用下基坑支护体的变形特征,根... 详细信息

城市地下交通是城市的生命线工程,地铁连通道因其功能需要往往建在环境复杂地区,以连通和方便人流直接进出商业、办公场所。本文结合上海某地铁连通道工程,基于有限元MidasGTS分析软件,分析了在偏压荷载作用下基坑支护体的变形特征,根据偏压荷载大小和环境保护要求,优化了基坑支护设计参数。对于承受偏压荷载的围护体部位,重点加大围护体钻孔灌注桩桩径、加长灌注桩桩长,通过提高围护体刚度和增加桩体插入比来提高围护体抵抗偏压荷载作用的能力。本文介绍了在偏压荷载作用下的基坑工程的设计方法,可为类似偏压荷载作用下的基坑工程设计与施工提供参考。

关键词：地下空间地铁连通道偏压荷载数值模拟

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偏压荷载下钢牛腿柱的设计与有限元对比分析

低温建筑技术 2020年第9期42卷 49-51,55页

作者：姜良芹杨毛毛张云峰滕振超刘迎春计静东北石油大学黑龙江省高校防灾减灾工程与防护工程重点实验室黑龙江大庆163318 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150086

为了研究钢牛腿柱这种特殊结构构件在偏心压力作用下的受力特性,文中基于工程力学将牛腿柱视为悬臂柱进行理论分析,得出牛腿柱结构应力的解析解。利用有限元软件ABAQUS建立三种牛腿柱的三维有限元模型,进行偏压荷载作用下静力分析,得到... 详细信息

为了研究钢牛腿柱这种特殊结构构件在偏心压力作用下的受力特性,文中基于工程力学将牛腿柱视为悬臂柱进行理论分析,得出牛腿柱结构应力的解析解。利用有限元软件ABAQUS建立三种牛腿柱的三维有限元模型,进行偏压荷载作用下静力分析,得到牛腿柱的应力分布。结果表明改变加载位置会对结构的应力状态产生较大影响,找出合理的加载位置可以使得构件更好地发挥受力性能。最后给出此工程单牛腿柱合理加载位置和构造措施建议,为同类工程提供参考。

关键词：偏压荷载牛腿柱有限元 ABAQUS 设计建议