均匀分析范文（精选11篇）
均匀分析 第1篇
水闸是常用的水工建筑物,水闸底板是闸室结构的关键部位,其内力计算是闸室结构设计的一个重要环节。水闸多布置在河道上或支流与干流的交汇处,这些地段因河床形成及沉积条件的影响,在水闸地基范围内各土层的性质及厚度往往变化较大,形成不均匀地基。水闸底板内力分析属结构与地基的共同作用问题,底板的内力值与地基的状况密切相关。对于在底板的长度及宽度方向上地基都不均匀的情况,采用的计算模型 应是不均匀地基上的板。因此不均匀地基上水闸底板内力计算方法的研究具有重要的实际意义。
2 相关研究的现状及本文的研究思路
水闸平底板内力分析的常用方法为考虑了不平衡剪力的弹性地基梁法[1],这是将空间问题简化为平面问题处理。从理论上讲,当水闸底板长度(垂直水流方向)明显大于宽度(顺水流方向)、且在底板宽度方向上地基比较均匀时,这种简化模型具有一定的合理性。但实际工程中水闸在长度方向多为2～4个闸孔组成一个闸段,闸段之间设沉降缝分开,闸底板的长宽比并不一定很大。对弹性地基上长宽比并不很大的基础板,简化为平面问题处理有较大误差[2]。另外求不平衡剪力时,首先假定地基的反力为线性分布,与实际有一定出入,当为不均匀地基时这种差异将更为明显。
随着有限单元法的普及及计算机技术的飞速发展,许多学者在应用有限元法求解基础板方面作了大量的研究工作[3,4]。理论上讲有限单元法可以解决任何不均匀地基上复杂结构的内力计算问题。但采用有限元法求解软基上的基础板存在如下两个问题。通常情况下基础板的求解属空间问题,需要采用三维空间有限元分析,不但对专业知识要求高,而且建模的技巧性较强,求解分析的工作量很大。另外水闸地基往往存在有软土层,软土的变形模量与水闸结构混凝土材料的弹性模量相差四个数量级,采用有限元法计算存在刚度矩阵的奇异性问题。为减小解题及分析的工作量,简化算法的研究一直是求解基础板问题的重点之一。河海大学傅作新、彭宣茂等人采用有限单元法和链杆法的技巧,用有限单元法求板的位移,用链杆法求板与地基间的接触反力[5,6]。由于充分利用有限单元法和链杆法的优点,大大减小了求解问题的规模,计算效率显著提高。文献[7,8]按平面问题与薄板弯曲问题描述基础板,研究了考虑地基表面水平位移及分布力时基础板的有限元计算问题,得出了有益的结论。文献[9]采用16节点退化实体等参元对基础板进行有限元分析,可适用于任意平面形状和变厚度的基础板。以上分析所采用的地基模型为:Winkler地基模型、弹性半空间地基模型、中厚度地基模型及多层地基模型。这些地基模型均未考虑地基在基础板平面范围内的变化,用于不均匀地基将会带来较大的误差。
陆培炎提出集中力弹簧模型模拟地基[10,11],并采用结构力学的方法求解弹性地基上的梁及板。集中力弹簧模型对于模拟地基的不均匀性有着独特的优越性。该方法已成功地用于求不均匀地基上的梁,解决了大量的实际工程问题。本文将应用集中力弹簧模型的概念,引用广义虎克定律,建立考虑三向附加应力的压缩变形地基沉降弹簧模型,以克服单向压缩分层总合法不能考虑侧向应力变化的局限性。用该模型模拟基础板下的地基,由于弹簧的位置相对集中,应当考虑弹簧之间的相互影响,本文建立的改进的土单元弹簧模型考虑了这一问题。
通常情况下,3个约束的弹性板的位移无解析表达式,因此用结构力学的方法求解基础板有一定的困难。本文进行不均匀地基上基础板内力分析的思路为:采用改进的集中力弹簧模型模拟地基,考虑土弹簧之间的相互影响,用有限单元法求解基础板的位移,求出地基反力,进而求出板的内力(弯矩及剪力)。具体为将考虑了相互影响的改进的集中力弹簧模型与傅作新、彭宣茂等人的弹性基础板有限元分析程序相结合,以完成不均匀地基上基础板的求解。
3 基础板的求解方法
将基础板用有限单元进行离散,同时将地基与基础板的接触面也划分成相同的网格(单元)。每个地基单元与基础板之间的相互作用用一个弹簧代替,弹簧位于单元中点。因此求解问题的简化力学模型为由n个弹簧支承的弹性板,假设弹簧力均匀作用在相应的单元面积内。
用混合法求解,除了以各个土弹簧的反力作为未知力外,还同时以薄板在某一点(中点或角点)的垂直位移z0、x面(法线为x轴的截面)的转角φox和y面(法线为y轴的截面)的转角φoy作为基本变位,并以该点作为坐标原点。土弹簧的反力Xj以地基受压时取正值。撤去板下的地基弹簧,在板的一个角点(如图1中的0点)加上一个垂直位移约束和两个正交的转动约束,基本系统是在该点被固定(既无垂直位移又无转角)的薄板。
首先用有限单元法求上述基本系在外荷载和单位弹簧反力(均匀分布在单元面积上)分别作用时的结点位移和各单元中点的挠度。采用常规的矩形四结点单元(见图2),单元的结点位移为[12]:
单元中点挠度:
由板的变形和地基沉降的协调条件及静力平衡条件,可写出混合的典型方程如下:
式中:δij=wij-ξij,为单位力Xj=1均匀分布作用于j单元上所引起的板i单元中点与相应的地基单元中点的相对位移;wij为单位力均匀分布在板j单元上所引起的i单元中点板的垂直位移;ξij为在j土弹簧上作用单位力时(均匀分布)所引起的i土弹簧的变形(地基沉降系数),具体计算见后;xi,yi(xj,yi)为板单元中点的x、y坐标;Δpi为外荷载作用下板上i单元中点的垂直位移;Δsi为基础板范围外边荷载作用下地基i土弹簧的变形,计算方法同 ;P,Mx,My为作用在板上的外荷载的合力及合力矩。
在同一坐标系下,地基土弹簧变形的符号与板位移符号的确定原则相同。
将方程组(1)写成矩阵的形式:
式中:
由方程(1)或(2)求得各土弹簧的反力Xj及位移zo、φox和φoy后,可以进一步求出板的内力[12]。
当作用在板上的外力矩较大,即垂直荷载的偏心距较大,或在基础板范围外的边荷载较大,又是软土地基时,计算的土弹簧反力可能会出现拉力。而基础板与地基的接触面是不能承受拉力的,因此应采用无拉力分析。即当Xk为拉力时,则令Xk=0,并对方程组(1)的增广矩阵作降阶处理,重新计算,直至土弹簧不出现拉力为至。
当土弹簧中出现拉力时,表明在对应区域内基础板与地基有脱开的可能,这在实际工程中是不允许出现的。此时应调整水闸的结构布置减小荷载偏心距,或对水闸地基拟或边荷载的地基进行加固处理,从而消除板底接触面受拉区的出现。
4 地基沉降系数的计算
4.1 地基变形和作用力之间的关系
设作用在第i个土弹簧的集中力为Xi,则第i个弹簧的变形为:
ξij可采用分层总和法求得。
假设地基中的应力分布满足均质各向同性的线弹性半空间模型。由于基础板的尺寸较大,在板下不同平面位置地基的应力状态差异较大,在地基变形的计算中若直接采用基于侧限压缩试验的单向压缩分层总和法显然是不合理的,这里在地基压缩变形的计算中引入广义虎克定律,可考虑侧向附加应力对地基压缩变形的影响。
设基础板与地基单元间的作用力为均布于地基单元表面的柔性荷载,其在地基中产生的附加应力σx、σy、σz可应用Boussinesq(布辛奈斯克)解采用叠加法获得。
此时可将地基单元表面的均布荷载划分为若干个小面积单元,每个小单元上的分布荷载近似地以作用在小单元面积形心上的集中力代替,这样就可以直接利用Boussinesq解计算该小单元在地基中某点产生的应力(σz1、σx1、σy1),再将各小单元产生的附加应力叠加即得地基单元表面荷载产生的附加应力(σz、σx、σy)。当小面积单元长边小于其面积形心到计算点距离的1/4时所算得附加应力的误差一般不大于2%[13]。因此只要细分的小单元足够小,完全可以达到需要的精度。这一点在电脑普遍应用的今天是很容易实现的。
式中:γzijk、γxijk、γyijk分别为在j单元的荷载作用下,i单元第k分层土中点的附加应力σz、σx、σy的分布系数,按上述叠加法计算;hik、Eik、μik为i单元下第k分层土的厚度、变形模量及泊松比;Aj为j单元的面积;m为计算中土层的分层数。
4.2 各单元下土层厚度的确定
地基的不均匀性主要表现在土层厚度的变化,正确地确定各单元下每层土的厚度是计算地基沉降系数ξij的前提。实际工程中地质钻孔的数量总是有限的,在每个单元均布置有钻孔的可能性不大,单元下每层土的厚度可采用插值法求得。在不均匀地基沉降系数(地基的柔度矩阵)计算程序中,输入各地质钻孔处每层土底面的深度,程序自动选择最靠近某一单元的三个地质孔,采用平面线性插值法求得该单元下每层土的厚度[14]。
5 实例计算
作为算例,对番禺屏山水闸基础板进行了分析。该水闸系浮运沉装闸,长64 m,宽16.4 m,分左、中、右3段,3段的长度分别为21、22、21 m。闸基采用天然地基。闸室底板采用钢筋混凝土整体空箱式结构。左联段有3个闸孔,边墩宽1.2 m,中墩宽1.3 m,闸墩高4.7 m。
据地质资料,左联段闸底板范围淤泥层厚度变化较大,无论是在纵向,还是在横向上,淤泥层的厚度变化均由0～2.7 m,属不均匀地基。无论从底板几何尺寸,还是从地基的不均匀性来看,其计算模型应是压缩性地基上的板。
C20混凝土弹性模量E=2.55×104MPa,泊松比μ=0.16。各土层变形模量及泊松比的取值为:淤泥E=1 MPa,μ=0.42;粉沙质淤泥E=1.25 MPa,μ=0.40;淤泥质粉沙E=1.5 MPa,μ=0.35;残积层E=20 MPa,μ=0.30。
水闸底板上作用的均布面荷载为g=11.92 kN/m2;在边墩处作用的均布荷载为p1=81.7 kN/m,M1=90.8 kN/m;在中墩处作用均布荷载为p2=168 kN/m。
经计算闸底板沉降见图3,图4、图5为板的弯矩Mx、My等值线图。
6 结 语
(1)水闸往往为不均匀地基,不均匀地基上水闸底板内力计算方法的研究具有实际意义。
(2)在基础板分析中采用简化模型模拟地基其所以在目前仍具有生命力,是因为:①比三维有限元法计算的工作量及难度大为减小;②对于软基上的基础板(在水闸结构计算中经常遇到),采用有限元法求解时,由于软土的变形模量与砼结构材料的弹性模量相差4个数量级,有可能引起刚度矩阵的奇异,影响解的有效性。因此,用适当的模型模拟地基、用有限单元法求板的位移、用集中力弹簧(或链杆法)求板与地基间的接触反力、进而求出板的内力,是目前求解基础板的有效方法。
(3)本文应用集中力弹簧模型的概念,建立的考虑三向附加应力的压缩变形地基沉降弹簧模型,能较好地模拟板下不均匀地基。
(4)本文将弹性薄板的有限单元法与改进的集中力弹簧模型相结合,能有效地解决不均匀地基上基础板的求解问题。
(5)本文还讨论了闸底板与地基间作用力的无拉分析问题。
(6)在下一步研究中可引入土的本构关系合理考虑应力水平及围压(侧压力)对土变形模量的影响。
均匀分析 第2篇
摘要:随着社会发展的步伐，公共基础设施建设如火如荼地开展着，路桥工程作为重要的基建设施，一直在建设中。然而路桥工程的建设中，经常会出现一个问题，即路桥之间的过度部分会出现不均匀沉降现象。本文便是在这一问题的引导下，通过分析过渡段的结构设计以及施工工艺，找出可能的原因，并作出针对性的建议，希望对之后的工程开展有所助益。
关键词:路桥工程；沉降成因；预防措施
路桥过渡段是此类工程的重要部分，也影响着整个工程日后的正常使用，而不均匀沉降时有发生，影响着工程质量。本文据一些实践案例做一些浅薄分析，改进工程结构或者是工程施工，希冀有所收获。
1路桥过渡段产生不均匀沉降的原因
1．1台背填土的压实度不达标
所有的道路工程，无论是桥梁建设还是涵洞建设，都明确要求对于台背的处理，要做到填土压实。但是，这一操作程序比较复杂，容易受到多种环节误差的影响，比如工程材料的采购、工序与机械的选取、施工单位是否有足够资质与经验、施工现场是否有合理的监管管理，这些都从不同方面影响了填土作业的实际效果。而有权威的调查数据显示，绝大多数的公路工程都存在压实度不达标的现象，这是一个普遍现象，也是造成过渡段发生任意沉降的重要原因与基础原因之一。
1．2地基有软土路段处置不善
在过渡段与桥头相接的地方经常回出现不均匀的路面，这种沉降使得车辆上桥颠簸现象多发，影响道路交通安全。寻找其原因，最大的可能一般出现在施工准备阶段。施工设计阶段，可能前期勘探工作不足，对于地基的地质状况估算不够，钻地打孔探测的环节没有到位，使得软土地基没有被勘探到。当然还有一个环节可能出错就是已勘探出部分软土地层，然而桥梁建设的时候没有完全避开这部分软土基，也存在可能是对于软土基的处理方式出现了疏忽，处理不当。而软土基的存在，使得桥头路段特别容易被雨水冲洗导致工程土的填埋出现流失，以及道路抗压性与强度变小，造成了不均匀沉降的现象产生。但是，设计道路时，都会对于沉降作出一个容错范围，所以说由此发生的沉降一般都不会明显影响道路安全，所以对于这个原因，一般都是强调做好软土的规划与防治，或者是做一些防治结构物。
1．3引道结构设计失误
引道是路桥工程的重要部分，一般采用搭板结构。但是这种结构并不能阻止车辆上桥时的跳车现象，而且搭板还经常性断裂。这一现象的普遍性得到了广泛关注，研究得到的原因有几类。第一个是由于引道自身的建设是需要大量填土的，而且由于软基土地与桥头之间出现的沉降高度差，搭板可能不够长，就起不到应有的承接作用了，车辆出现抖动颠簸也就不足为奇。这里对搭板的长度做一个补充，长度一般由桥梁的强度来定。对于大型桥梁，搭板一般设置八米;小型桥梁或者涵洞类一般五米为准。第二个诱因是设计搭板的时候考虑欠缺，只考虑了地基上的搭板承重力，没有考虑沉降差导致的搭板没有支撑的地面，处于悬空状态，受力完全被自身承受，超出强度设计。最后必然造成断裂，而搭板设计本身就是为了避免上桥这一路段的高度差与沉降，搭板断裂后也必然使得桥头平面失衡，使得车辆行驶出现危险。第三个原因则是缺乏确定的设计方法与计算公式，设计没有规范，施工方没有依据标准，自行其是，导致不符合工程需要。最后一个原因就是对于搭板设计的环节，缺乏重视，一般都只属于某一设计部分的.附属，导致了从设计到施工都重视缺缺。而在工程的调查与实际使用情况上来看，合理可行、结实耐用的搭板设计对于防止桥头跳车现象是占有举足轻重的地位的，应该被施工单位重视起来。
1．4防护措施不力
引道的路面与防护堤一般都是以砂土为主要工程材料的，而很少在设计中考虑防水或者排水的需要，施工时也缺乏这类措施，最多在长时间沉浸在水中的某一段路，有保护措施，一般是石块堆砌成防护坡。而其他路段可能只是网格草保护，然而在实际工程使用时可以明显发现，有很多沉降现象的地方都位于锥形坡段等地。由于缺乏排水措施，防水能力也不强，填土容易流失，抗压强度下降，又长时间通车，缺乏合理的维护，最后造成桥面变形，发生沉降，严重的造成损毁导致重建。
2对过渡段结构设计的改善以及施工过程的控制
2．1限定过渡段的可变形范围
相关部门已经有出台标准与规范，即工程验收时，允许发生十厘米的沉降现象;相关调查数据显示如果路面的纵向坡度达到了千分之五及以上的时候，车辆行驶过程中便会有感应，危及行车安全。
2．2因地制宜设置缓和地段
道路施工的各个部分会有材料与结构上的差异，所以会产生一个强度大的桥面与强度低的填土路基面的过度，这种过度由于各个路段或者用钢混凝土;或者用沥青填土，在对地基的整治过程中，需要因地制宜地设置缓冲过度地带。
2．3控制过渡段的地基
对于桥头这一段道路来说，承载力如何可以实现提升是一个重要课题。而低成本的合成材料与纯土铺设不能满足地基的承载力需求，更不能阻止地基的沉降现象。所以，一般会在材料中添加钢筋结构，增大抗压力与强度。但是这种添加，也必须在计算过材料自重与基土的承受力后，合理添加。
2．4结构形式的设计
首先就是要知道，对于防护设施一定要重视起来，比如对防护路堤，改原先的草方格为土工格栅。并且，对于搭板长度，一定要进行合理地测算，并实地测量桥头路段与上桥前端的沉降水平以及车辆通行的数据，设计出合理的尺寸。
2．5实际施工控制
对与路桥工程来说，过渡段工程是一个重要部分，对此处施工必须要以严谨的态度与专业的手段进行，而且每一步都要把稳试验阶段的参数关，对于施工中的重点难点进行攻克，对于已有的参考数据与规定标准要遵守。对于过渡段的工艺流程，要有熟练的控制;对于铺设的填土厚度以及过渡段路面的平整度要心中有数;工欲善其事必先利其器，对于施工中的各种设备也要准备好，对于施工中的含水量、压实度等数据要不间断抽样;对于每一个环节的完成都要检测是否合格。不仅如此，施工过程还要严格按照设定好的程序进行，配料要合理，压实环节不能有偷工减料现象，要保障工程质量，严格防止地面松散或是防护网格起皮等现象。
2．6压实度与检测
在压路机压实地面时，可能会有些边角是压路机压不到的，在这种情况下就需要施工人员进行手工的夯实。同样，对压实度可能没有达到标准的地段，不要怕麻烦，要根据实际增加检测次数并采取合适的手段。施工结束后，也要有足够的人手来做好事后检测，对于质量要把关，尤其要注意过渡段与两头的缝隙。这种检测不仅是肉眼与经验的判断，还要从温度上对混凝土的属性进行充分了解与认真测量。在做好施工、检测后，合格交付后的路段仍然需要养护，养护主要是为了保证混凝土免受极端温度的影响造成物理性质的变化，进而影响工程验收效果。有时候，成功的施工却会因为最后几天的养护不到位而失败，所以养护阶段要被重视起来。
3案例援引
经过对原因的分析与预防措施的提出，援引某市的一个实际案例进行例证。某某市的绕城高速公路需要过江，有修建一座跨度近500米的斜拉跨江大桥。由于该市主要位于某某平原，其地势平坦易于工程开展，然而其地层主要为软基土地，而且软土层分布广泛且较厚，而且某一桥端的软土淤泥沉积严重。据其建设数据显示，整个土层软土层有四类。经过当时设计人员对于物理性质的分析，此平原的地质性质偏向软基，并不适合工程建设，环境承载力差，土质水分含量较多。然而，工程实际上是建设成功的，因为工程建设采用了水泥粉喷桩技术，借此提高软土层的承载力，减少路面可能出现的沉降。至于粉喷桩技术，一般是添加硅酸盐混凝土，通过打桩与加固，整个十天的施工工期，通过很长的改造施工，用了足量的水泥，然后工程整体完工后，根据工程监测人员的检测，实际沉降量小于预计沉降量，实际工程完美达到预期，而且地基加固的效果也很好。
4结束语
本文对于路桥过渡段的施工各个环节进行了分解，并且着重考虑了沉降现象以及避免手段，而且通过收集足够的理论材料，以及案例佐证，并提出自己的解决意见，结合了实际，有应用价值。然而实践中，还需要具体问题具体对待，只要施工过程中处处谨慎，尽善尽美，就能使得路桥工程对社会经济发展与人民出行安全产生良好的促进作用。
参考文献
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［3］秦振多，马芳．路桥过渡段不均匀沉降防治工作的重点与难点［J］．湖北工业大学学报，(09):55－56
阳江水库施工期基础不均匀沉降分析 第3篇
关键词：坝基；沥青砼心墙；基础沉降；隆起；趋势
中图分类号：TV223.2 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-16-47-2
1 工程概况
阳江水库是核电专用水库，是以向核电供水为主，兼顾向地方城乡生活和农田灌溉供水。
阳江水库枢纽由大坝、溢洪道、输水工程、防汛道路、管理站等部分组成。
阳江水库最大库容2574万立方米，为中型水库，二等工程，坝顶高程51.0米，最大坝高46.4米，坝顶长395米，大坝为沥青砼心墙土石坝。正常蓄水库容2200万立方米。河床段为可液化土层，覆盖厚度达13.0米，设计采用振冲碎石桩加固处理。坝基在心墙底部采用垂直防渗，即在心墙以下采用地下砼连续墙，墙底接灌浆帷幕。
2 基础沉降监测布置
为了观测基础的沉降情况，在0+150及0+240断面基础上布置了水平固定式测斜仪。各布设12支传感器，心墙前、后各布设6支传感器。
3 施工期基础沉降分析
首先，数据明显的反映出0+150断面基础沉降的不均匀性。从表1（不同测点最大、最小沉降量统计表）可以看出：0+150断面最大沉降量出现在下40～下60段，最大沉降了190毫米，上游坝段的最大沉降量出现在上20～上40段，最大沉降了149毫米。
其次，从数据中可以看出分区施工对沉降分布有很大的影响。坝体自重不仅影响本坝段的基础沉降，而且对相邻坝段的沉降也产生影响，因此当相邻坝段筑坝速度不同时，就会出现在不同时期同一坝段的变形出现下沉，或隆起。同时随着筑坝高度的增加，相邻坝段分区施工对基础沉降的影响将逐步减小，相对沉降的规律更加明显。
再次，坝段沉降过程分析。以不同测点沉降过程的规律可以将0+150断面基础沉降分为四种类型，分别如图1-1、图1-2、图1-2所示。图1-2表现是下46～下66坝段的沉降特点，在筑坝的初期（2006年9月中旬）该坝段突然隆起60～90毫米之后，一直下沉，其中2006年11月～12月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉4.1毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。图1-2是下8～下31坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了75毫米，到11月中旬突然下沉，4日之内下沉了62毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。图1-3是上8～上86坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程也可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年12月上旬，本坝段一直在沉降，平均沉降了103毫米，到同年的12月下旬以后进入了第二个阶段，该阶段本坝段一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉量变化不大，仅在2006年11月中旬至下旬有部分下沉之后一直在回升。以同样的方法分析0+240断面基础沉降，可以得到同样相似的结论：上8～上86坝段的沉降特点，该坝段在筑坝的初期突然下沉之后一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉降量变化不大，从筑坝之日起至今，心墙基础一直在上升。下8～下46坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了39毫米，到11月中旬突然下沉，平均下沉了93毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。下66以后坝段的沉降特点，该坝段一直处于下沉过程之中，其中2006年10月～11月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉7.8毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1.1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。
最后，从2007年2月份的最新观測成果可以看出，0+150断面基础有三个沉降区。一是下40～下60坝段，最大下沉了190毫米；二是上20～上30坝段；三是上80以前坝段，心墙基础有轻微的隆起。同样0+240断面从12月份的最新观测成果亦可看出，0+240断面基础有三个沉降区。一是下60坝段左右，最大下沉了382毫米；二是下30坝段附近；三是上50坝段附近，心墙基础在隆起，已上升了-73毫米。
4 总结
观测表明基础沉降是不均匀的。最大沉降为190毫米，最小沉降为-93毫米。0+240断面的基础沉降也是不均匀的。最大沉降为382毫米，最小沉降为-182毫米。
由于沥青心墙基础砼防渗墙和两侧基础的材料变形特性的差异，在填筑过程中，砼防渗墙所在部分的基础上移，而两侧或一侧的基础在下沉，沥青砼心墙基础的不均匀沉降在沥青心墙底部中产生了很大的附加变形。
坝基变形指标在施工期处于施工活跃期，加之上部坝体施工较快，施工期对基础变形情况需加强监测和深入研究，并注意改进适合当时的施工方法及工艺，调整施工进度和顺序，确保工程的安全及运行期工程监测数据的有效性。
沥青洒布均匀性对照试验分析 第4篇
1)乳化SBS改性沥青下封层与乳化重交石油沥青对比试验段。
2)普通型沥青洒布车与智能型沥青洒布车对乳化沥青洒布均匀性试验。
笔者作为该标监理人员参与了此次试验,现就现场施工及检测结果的对比情况总结如下,供同行共同探讨。
1 原材料选用
1.1 乳化重交石油沥青和乳化SBS改性沥青材料指标
乳化重交石油沥青和乳化SBS改性沥青由江阴科斯密特种沥青有限公司提供,检测结果见表1和表2。
1.2 集料指标
集料采用石灰岩碎石,规格S14,公称粒径3 mm～5 mm。水洗法筛分结果见表3。
以上检查结果表明,所选用原材料各项检测结果,均符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定。
2 试铺下封层工程概况
下封层试铺段位于K38+235～K38+410,右幅长度为175 m,宽度12 m,分正式试铺A,B两段,C段为剩余乳化SBS改性沥青临时加铺下封层路段,A段采用乳化SBS改性沥青,桩号为K38+320～K38+410,长度90 m;B段为乳化重交石油沥青,桩号为K38+235～K38+320,长度85 m。
3 下封层试铺段施工检测日期及天气
下封层施工的天气和温度情况见表4。
4 下封层试铺段施工
1)基层表面的清扫与冲洗。a.清扫。先人工用扫帚将基层表面全面清扫,后用鼓风机沿纵向排成斜线将表面浮灰吹净,用钢丝刷对表面进行拉毛处理,吹、扫干净,最后用洒水车进行冲洗,确保表面洁净、表层集料颗粒部分外露。b.检查标高、横坡、宽度无异常现象。c.调查基层表面裂缝。对于干缩裂缝采用乳化沥青灌缝、后加铺玻纤格栅的方法进行处理。2)施工放样。因集料撒布机撒布宽度为3 m,施工时沿宽度方向分4幅进行施工,准确放出每幅边线,做好标记。3)喷洒乳化沥青。等基层表面冲洗的水分晾晒干燥后,即开始喷洒乳化沥青,基层表面未洒水湿润。4)撒布集料。每段乳化沥青喷洒后,立即用集料撒布机撒布集料,数量按5 m3/1 000 m2～6 m3/1 000 m2控制。集料撒布全部在乳化沥青破乳之前完成。5)碾压。集料撒布后即用轮胎压路机碾压3遍,每次碾压重叠1/3轮宽,碾压要求两侧到边,确保有效宽度。碾压顺序由路肩侧到中分带侧依次碾压。6)保护措施。施工结束后,对试验段进行交通封闭。
5 检测
1)渗水系数的检测。
下封层施工一周后,按交通部标准T 0971-95的规定测定下封层表面的渗水系数,检测结果见表5。
检测结果表明,A,B两段下封层基本上不渗水,两种乳化沥青下封层渗水系数基本上是相同的。
2)刹车试验。
下封层施工一周后,用BZZ-60标准的汽车,以50 km/h车速急刹进行刹车试验,下封层试铺段均完好,无推挤撕裂现象。在刹车轮迹上有车胎橡胶被磨下的橡胶粉,说明下封层与基层表面已牢固的粘结。
3)外观检查。
下封层施工一周后,试铺段表面均匀平整,用螺丝刀刺破下封层观察,与基层表面牢固粘结,不起皮。无油包和基层外露现象。
4)芯样剪切试验。
下封层施工一月后,在上面摊铺了沥青下面层,4天后取直径15 cm的下面层和上基层连体芯样14个。将芯样分别在30 ℃和50 ℃温度下进行剪切试验。剪切试验结果表明,乳化SBS改性沥青下封层试件抗剪强度不论是30 ℃或50 ℃均高于乳化重交石油沥青,特别是在50 ℃温度时,后者抗剪强度极低,有的试件尚未加荷载就已经断开;在两种试验温度下,智能型洒布车施工的下封层抗剪强度也高于普通沥青洒布车。
6 建议
1)智能型沥青洒布车施工的下封层抗剪强度明显高于普通沥青洒布车。建议沥青下封层采用乳化SBS改性沥青铺筑,用智能型沥青洒布车施工,以提高沥青路面的层间粘结和高温的稳定性。2)基层表面的清理、冲洗是做好下封层的关键,施工时要引起足够的重视。3)SX5190智能型洒布车完全克服上述缺陷,起步、结束和中间操作均能做到喷洒均匀,纵、横向接缝良好,由于装有加热装置,可适应不同气温下施工。建议高速公路下封层施工推广使用智能型洒布车,洒布宽度可在6 m之内任意调节,洒布量可控制在0.5 kg/m2～3.0 kg/m2,洒布精度2%,可明显提高洒布质量。
摘要：对乳化SBS改性沥青与乳化重交石油沥青下封层及普通沥青洒布车与智能型沥青洒布车施工进行了试验对比,通过试验数据证明,用智能型沥青洒布车洒布乳化SBS改性沥青铺筑的下封层,质量效果明显优于普通沥青洒布车洒布乳化重交石油沥青铺筑的下封层。
关键词：乳化SBS改性沥青,乳化重交石油沥青,下封层,试验
参考文献
[1]JTJ 032-94,公路沥青路面施工技术规范[S].
均匀分析 第5篇
【关键词】：道路与桥梁；不均匀下沉；原因；措施
一、道路与桥梁过渡段不均匀下沉的原因
道路与桥梁连接段出现不均匀下沉的现象影响了道路桥梁的路面的平整度，影响了道路桥梁的质量，也是造成桥头跳车现象发生的主要原因，给使用者的安全埋下了隐患，需要设计以及施工人员端正工作态度，减少过渡段不均匀下沉的现象，想要保障道路桥梁过渡段的平整度需要了解造成过渡段不均匀的原因。
1、地基的原因
地基因素是影响道路桥梁不均匀现象发生的主要原因，在修建道路桥梁在使用的过程中，受到多种因素的影响，在相同的时间内，地基下沉的程度不同这就造成了道路桥梁路面不平整，严重的会造成道路桥梁滑移或者开裂，这样会影响道路桥梁的质量，无法保障使用者的安全，增加了交通事故发生的概率。
2、台背填料引起路基变形
目前我国在建设道路桥梁台背填料的过程中，主要选择一些透水性相对较好的原材料，但是收到技术水平的影响，这些台背材料的抗压能力相对较差，因此道路桥梁在长期的使用过程中，台背填料受到来自道路桥梁的压力以及车辆的压力，使的台背填料变形，承受能力自然会下降，造成了道路与桥梁过渡段出现不均匀降沉的现象发生。
3、道路与桥梁的刚度不同
道路与桥梁在建设的过程中由于二者的刚度差异较大，路面以及路基属于柔性，因此受到外力影响下会出现变形，如果道路桥梁的维护不到位，地基下沉会更加的严重；桥梁属于刚性，这就决定了道路桥梁的结构受到外力的影响而导致变形的可能性相对较小，将这两种建筑相互连接，在长期的影响下必然会出现道路桥梁过渡段出现不均匀下沉的现象。
4、设计不科学
道路桥梁的设计需要设计人员全面掌握道路桥梁施工地点的地质情况，这样在设计的过程中才能够有充足的资料支持，设计出的方案才能够更加的科学，但是设计人员在进行地质勘察的过程中由于布控的数量不足，或者有些布控的深度不够，影响了探测资料的全面性u准确性，因此在设计的过程中由于数据资料与现实状况存在偏差，因此影响了设计人员对于软地基的正确处理，导致道路桥梁的地基下沉。
5、施工不合理
道路桥梁施工的工程中，在设计的过程中需要在桥梁的两端，即桥梁与道路连接的过渡段加你下个过渡区域设置，但是在過渡区域进行施工时往往需要大量的填土，加上施工的面相对较窄，因此加大了施工难度，因此很容易出现故障；同时由于该区域施工所需要的时间相比较长，在有限的施工期限内，施工企业为了能够尽快完成施工，保障工程进度，忽视了对过渡区域的科学处理，压实不到位，无法有效的保障道路桥梁的质量，形成了不均匀下沉。
二、改善道路与桥梁过渡段下沉的措施
引起道路与桥梁连接段不均匀下沉的原因有很对，为了能够避免这种现象的发生，保障道路桥梁的路面的平整程度，减少交通事故发生的概率，需要根据上面的原因分析采取针对性的措施，保障道路桥梁的质量。
1、科学的处理路基
目前地基的处理方式有很多，每种处理方式都有其自身的优点，其使用范围也不完全相同，例如水泥粉喷桩复合地基加固法虽然加固的效果相对较好，但是成本相对较高；超载预压法的工期相对较长，但是施工的方法简单，同时还有塑料排水板法、爆破法等等，因此在施工的过程中需要根据实际施工的需求来选择地基的处置方法，需要全面考虑施工地点的地质情况、工期的长短以及资金状况。目前土基的承载能力相对较高，能够有效控制道路桥梁地基下沉的状况，能够长期承受来自道路桥梁以及车辆行驶带来的压力。
2、科学的选择填料
道路桥梁的填料也是施工的重要环节，因此在选择填料时需要选择水稳定性良好、容重量较大、压实性较好的材料，因此砂类土以及渗水性较好的材料成为首选，在施工前还要对填料进行严格试验，保障填料的质量，强化填料的保存，避免因为保存不合理影响填料的质量。市场经济下，施工企业的自觉性相对较差，因此需要严格监控，保障填料的质量，杜绝使用淤泥、草皮、树根以及垃圾作为填料；同时在进行台背填料施工的过程中还要强化设置泄水管，提高填土的排水能力，以免因为排水不畅引起的填土被侵泡或者冲涮，最后影响道路桥梁的质量。
3、进行搭板专项设计
目前针对道路与桥梁过渡段不均匀下沉的情况，最好的处理方式就是设置搭板，但是在实际的操作过程中由于人员的处理方式不当，搭板的设计不合理，造成了很多的道路桥梁及时设置搭板但是也无法起到预期的效果，因此需要强化搭板的设计，一方面需要强化搭板的质量，根据道路桥梁的承载能力来选择搭板，避免因为搭板断裂引起的路面不平整的现象；另一方面需要运用先进的科学手段来科学的计算搭板的长度，搭板需要能够跨越桥台难以压实的土体。
4、优化施工组织
道路桥梁的施工时间有限，因此需要科学的安排时间，优化施工组织，首先四需要进行软土地基施工，并尽可能的减少软土地基的施工时间；然后进行桥台搅拌桩过渡段施工，在这个施工的阶段需要设置土工织物砂垫层，这样可以有效的减少变形，最后进行道路与桥梁过渡段的施工，路堤填土施工与锥坡预压填土施工需要同时进行，这个阶段的施工区域狭小，因此无法施工大型的碾压设备，需要改用小型的振动压实设备。
三、结束语
车辆桥头跳车现象的发生反映了当前我国道路桥梁修建中存在的弊端，从多方面入手，科学的设置路基、选择填料、强化设计并优化施工组织，通过这样的方式来避免道路桥梁下沉不均匀的现象发生，提高道路桥梁路面的安全性，保障使用者的安全。
参考文献：
[1]张同晓.浅析在公路工程合同管理方面遇到的问题田.山西建筑.2012（33）
l2J闰林娜.如何加强市政道路工程质量管理的办法田.时代经贸.2011（02）.
[3]洪玲.浅议市政工程施工质量管理田.经营管理者.2010（12）.
路基不均匀沉降病害分析与处治方法 第6篇
1 病害成因分析
路面沉降病害的两大成因, 一是路基填土出现压缩变形, 二是路基的地基发生沉降变形。通过多年地质勘探和路基状况检测可知, 路基出现不同程度的沉降的成因是多样的, 本文把路基沉降病害的主要成因列举出来, 包括:
1.1 地基固结沉降
路基之所以出现不均衡的沉降或者过大沉降现象, 其发生的原因有:路基中软土层发生固化, 原有路基高度下降, 导致部分地基出现沉降。同时在进行公路施工时, 对于公路的部分周遭是水塘、小溪、河流、涌的路段假设清淤物质处理不净, 在原有清淤物质的基础上回填材料则导致路基中含有软土层, 当软土层发生固结时, 该部分公路路段则会出现地面沉降导致公路断裂或开裂。对于部分地表水以及地下水存在排泄不通的地基不是常言的软土地基, 部分之所以出现地表水或者地下水排泄不通是因为对该路段进行设计时不合理或者施工时出现施工不当, 导致等载预压工作没有依照要求落实。所以在道路通行时, 因为地表水渗入路基, 也就不可避免地造成了路基产生不均匀沉降。通常在进行公路施工时面对软土地基的情况, 因为对地基开展等载或超载预压的时间不充足, 往往施工后该路段会发生不同程度的沉降, 由其是对于那些属于半填土半挖路的地基而言, 软土地基发生不均匀沉降的情况更易发生, 沉降程度也更大。
1.2 路基压缩变形
路基填土在负荷过大以及超载时会发生非线性变形, 路基变形的类型包括:塑性变形以及弹性变形。路基发弹性变形的成因是路基负荷过重, 在连续累积的负荷下逐渐发生内部结构的变形最后导致地基变形开裂、同样路基在时间的迁移下会逐渐累计发生压缩变形。路基在填土压实时, 受到施工条件, 进度, 以及安全性等多重因素的影响, 特别是在进行高路堤施工时, 对于部分地段的地基填土压实不足时, 由于土体的重量和外加的重量下, 也会导致该路段发生差异变形, 最终导致路段出现裂痕或断裂。对公路开展施工, 要求施工方严格遵守填土材料以及级配的把控。因为施工时的填料和级配不当同样会导致路基出现变形裂开。对填料和级配进行把控的具体方法:首先, 开展路基填土时要求掌握好分层碾压的厚度, 尽量做到降低其厚度以实现对小颗粒以及软弱填料进行有效碾压, 防止在超负荷状态时, 回填料发生沉降变形。另外, 对填土材料进行严格筛选和质量把控。因为填土材料包括多种成分, 不同成分的属性不同, 那些发生膨胀的回填料会在水的渗入时出现隆起, 所以当地基排水不通时, 水渗入地基导致基地隆起变形。
对于半填土半挖路的旧地基进行施工时, 新地基和旧地基两者存在应力差异, 该路段的地基也极易出现不均衡的地面沉降。
2 常用的应对策略
路基的不均匀沉降的的解决办法的大前提维护路基的稳定, 尽可能降低路基的总体沉降量, 尽可能保持地基均匀, 减少不均匀沉降的发生。常用的不均匀沉降的治理办法有:
2.1 地基处理
面对软地基的其治理办法是严格把控施工后地基的沉降差异以及地基的总体沉降度。在国内, 常用的软地基处理办法包括:在地基增设塑料排水板以及装一袋袋的砂井, 等载固结排水、水泥粉喷桩、超载预压等。其中最具备优势的软地基施工法是超载预压, 该办法有利于减少施工后地基的固结沉降, 地基出现沉降的数值也较小。
2.2 压力灌浆法
对于地基的不均匀沉降通常采用压力灌浆法对其进行处理, 其原因是压力灌浆法的施工挖凿量少, 处理效果明显并且对路段的交通影响时间少, 对市民、居民的生活影响小。
2.3 采用强夯法, 提高路基密实度
对于路基密实度低的路段多使用冲击碾压法以及强夯法。强夯法的不足在于采用该办法对路基进行治理能够有效冲击路基的内部结构, 不能用于公路的桥头、涵洞等部位。路基内部结构的冲击不利于路基边坡的稳定, 采取这两种施工法也加大了施工工程的费用。
2.4 部署过渡性路面
低等级过渡性铺筑是一种常用于解决路基不均匀沉降的治理办法, 其原理是首先对路面进行铺筑, 沉降过后对其进行加罩面处理, 是一种被动的地基沉降治理办法。
2.5 应用土工合成材料
采用土工格网地基沉降处理办法的原理是首先对地基的中心位置分层进行土工格网的铺设。实现路基填料的加筋, 提升填土的支撑力度, 降低填土路堤的重量。降低了新旧路基衔接处的地基沉降差异。土工格网的铺类别包括:顶部和底部加密、中间中空、顶部加配2到3层格网, 其间距0.5~0.6m, 中间间距在一米左右, 路基填筑部分地基表面使用满铺方式进行布置, 其他的格网则伸入到原本路基的2米处, 新路基的3到4米处, 对新旧路基进行衔接。
土工合成材料对路基进行不均匀沉降进行有效治理外, 还有加筋固土排水、滤层以及隔离等功能, 但是对于路基填料的要求较高。
3 土工格室处治方法
在1980时期, 出现了土工格室的新型三维土工合成材料, 如下图1所示。新型的土工格室的优势是化学性能稳定以及高强度以及适应性好。所以至土工格室出现后, 被国外的公路施工以及水利工程中广泛使用, 并且施工成果好。土工格室的办法在中国对用于对软土地基以及铁路基的沉降中, 土工格室的优势被学术界和建筑施工界所推崇, 因为其具备高度的优势, 是其他土工材料所没有的。
3.1 土工格室处治路基不均匀沉降的机理
土工格室能够对地基进行不均匀沉降治理其原理包括:土工格室通过格室对填料进行约束, 增加了填料的紧密度, 由此产生了填料的支撑力, 构成了一个整体的高强度和抗弯拉、对应力作用和位移进行隔离过渡的复合体。土格网室的加筋作用, 使地基的荷载均匀, 增强其加筋作用, 分散了应力维护路基的稳定。
3.2 土工格室的施工工序
土工格室作为一种新型的土工合成材料, 施工快捷、方便、省力, 具体施工工序见 (图2) 。整平施工场地, 清除杂物。铺设施工垫层并压实, 然后铺设土工格室, 铺设中要尽量拉紧, 不得有褟皱。及时用填料填充格室内并压实, 同时观测格室变形和检查密实度, 最后修正完工。
3.3 土工格室与其它材料的经济分析比较
土工格室加强夯处理方案和粉喷桩加土工布砂垫层方案处理软弱地基作比较, 按每公里造价计算:
(1) 土工格室+强夯处理方案:a.强夯地基费用约15元/平方米;1000米长线路;路基底面宽12米;费用:15×1000×12=18万元。b.级配砂石25元/方;费用:25×1000×12×0.4=12万元。c.土工格室单价70元/平方米;费用:70×1000×10=70万元;合计:100万元 (不包括其它零散费用) 。
(2) 粉喷桩+土工布垫层处理方案:a.粉喷桩市场最低价格约30元/米;30×1000×12×3×1.6=172.8万元;b.土工布12元/平方米
12×1000×14×1.1=18.48万元;c.级配砂石料, 25×1000×12×0.3=9万元;合计:200.28万元。
由以上数字看出:土工格室加强夯加固综合处理方案仅是粉喷桩加土工布处理方案费用的50%左右。
综上述所见, 土工格室在处理软弱地基方面具有施工简便、降低工程造价和缩短施工工期的特点, 经济效益和社会效益巨大, 是值得使用的新技术新材料。
4结语
大量的调查研究表明, 路基不均匀沉降的产生是多方面因素综合作用的结果, 设计部门应把地基、路基、路面作为一个系统去综合考虑。实践证明, 土工格室是处治路基不均匀的一种有效方法, 值得在实际工程中应用推广。
参考文献
[1]颜春等.路基不均匀沉降的原因分析与处治措施[J].广西交通科技, 2002 (4) .
某倾斜高层地基不均匀沉降的分析 第7篇
某小区9#楼为剪力墙结构, 长38.8m, 宽12.5m, 高54.5m, 主体建筑有一层地下室, 层高3.6m。建筑主体和地下车库层, 均采用CFG混凝土桩复合地基, 桩长13.0m, 桩径400mm, 桩间距1200mm。处理后复合地基承载力特征值为280k Pa, CFG桩单桩承载力特征值为333 k Pa。
二、土层的物理力学性质指标
本次勘察进行的主要工作是钻探取样、进行标准贯入试验, 重动力触探试验。以确定粘性土、砂类土、碎石土的物理力学性质指标及分类定名。见下表。
三、地基评价
根据以上土工试验的物理力学指标的统计表明, 勘察场区地层分布不均匀, 局部地基具有不均匀性。据国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002给出各层地基土承载力特征值fak、压缩模量Es值, 见表2。
四、基础沉降观测
监测公司通过对建筑物各层施工500线标高差监测出的数据变化范围在34mm至75mm之间, 平均北侧比南侧低47mm。以底层边线为基准, 东北角向北279mm, 向东20mm, 西北角向北308mm, 向西64mm, 西南角向北93mm, 向东80mm, 东南角向北162mm, 向西102mm。进行了三次沉降及倾斜观测, 数据较稳定, 没有形成变化趋势。
五、沉降观测点位布置
建筑物倾斜观测是通过测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移, 分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向。观测点如下图1布置。
六、地基不均匀沉降的计算
以下对CFG复合地基的沉降 (变形) 进行计算, 最终变形量可按下式计算 (简称规范[1]:
19#沉降计算步骤如下所示:ζ加固区土的模量提高系数:
七、地基不均匀沉降原因分析
该建筑主要问题为整体倾斜超过《建筑地基基础设计规范》3‰限值的规定, 但未超过《危险房屋鉴定标准》10‰的危险构件标准[3], 由于建筑为全剪力墙结构, 整体刚度很好, 目前结构裂缝发生不严重。下面就地基不均匀的原因分析如下:
(1) 该建筑基础持力层为粉质黏土, 基础底板位于 (2) 粉质黏土中, 根据勘察报告 (3) 粉质黏土性质较差, 地基承载力仅为95KPa、压缩模量3.7Mpa。CFG桩复合地基复合模量相应北侧小于南侧, 故东北角的14#钻孔位置必然出现最大的沉降, 从而造成南北两端沉降差。
(2) 建筑物南侧与车库相连, 车库底板下全部进行了CFG桩复合地基处理, 对于主裙楼 (含地下车库) 连接体建筑。主楼底板与南侧车库底板相连减少了南侧沉降是造成建筑物北侧沉降大于南侧的又一个原因。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》 (GB-50007-2011)北京.中国工业建筑出版社.2012
[2]花向红, 于中伟, 蔡华, 建筑物倾斜与沉降监测结果综合分析, 地理空间信息 (期刊) , 2009.2.28
某油罐地基不均匀沉降的分析及对策 第8篇
在长江中下游由于沿江河交通便利, 诸多大型石化工厂均落户于此, 油罐多沿江河建设。因厂区多分布软土地基, 地基承载力较低, 为满足油罐满载时所需承载力, 均需要采取地基处理的方式提高其承载力, 并采取对油罐进行充水预压的方法再次加固地基。在充水预压加固地基的过程中, 油罐的基础因地质情况的不均匀或地基处理效果差异, 大多会产生不均匀的沉降, 若不均匀沉降超过一定限度, 将会引起油罐倾倒或环墙因剪切遭到破坏导致油罐不能完全利用或根本无法满足使用功能。
1 工程现状及工作目标
某炼油厂新建6个浮顶钢储油罐, 直径46m、高19.5m, 设计储量为3万m³。因场地天然地基承载力和变形均不能满足要求, 设计采用了CFG桩复合地基, 桩长15.5米、桩径400mm, 桩间距2.2×1.1m, 面积置换率5.87%, 处理范围为直径46米油罐基础范围内。
油罐基础CFG桩复合地基于2010年完成施工, 并于2012年完成了6个油罐其中的4个油罐。根据设计及实际使用要求, 油罐完成后进行加水预压, 至今历时有2年时间。其中部分油罐在加水预压过程中产生了过大的差异沉降, 且相邻油罐之间在循环加水预压过程中互相影响, 沉降变形变化较大。
现针对现场实际情况, 提出消除已经施工完成的油罐后期使用中的沉降影响的控制措施, 并对未施工完成的油罐提出切合实际的措施, 避免出现前述油罐的差异沉降及预压过程中的互相影响。
2 地基与基础状况
2.1 地质情况
2.2 基础情况
油罐采用钢筋砼环墙基础, 基础直径46米, 环墙宽450mm, 高2米, 埋深1.2m, 基底内环墙内下部填充砂石垫层1500mm厚, 上部填充砂垫层500mm厚, 环墙基础坐落在天然地基上。
3 沉降原因分析
引起油罐不均匀沉降与倾斜的因素是多方面的。建造油罐场地地质情况土质均匀性, 地基处理工艺的选择和施工质量控制的好坏, 以及加水预压过程的速度快慢等, 是引起倾斜的主要原因。
(1) 油罐直径为46米, 而相邻油罐之间的净距仅为19米, 由于罐内进油或进水速度较快, 加之基础底部土质情况的均匀性会使局部软弱地基引起不均匀沉降, 导致局部边缘剪切破坏。大型油罐群中, 相邻油罐间净距较小, 形成相互之间荷载的迭加, 从而影响基础和底板变形。 (2) CFG桩复合地基基础上的砂垫层回填厚度为近1500mm, 此部分回填料的密实度和均匀性直接影响罐体的稳定, 地基与基础的相对刚度差异很大, 也是造成罐体不均匀沉降的一个原因。
4 消除已施工油罐差异沉降及油罐间沉降影响措施
4.1 地基应力解除法
作为一种有效纠偏方法, 它与一般的掏土法不同, 而是应用土力学原理在沉降较小侧布设较为密集的大直径竖向钻孔排, 有次序、分期、分批掏出适量的软土, 使地基应力在局部范围内得到解除或转移促使软土向掏土侧缓慢移动, 从而增大该侧地基沉降量。而在纠偏全过程中, 力图使原沉降较大一侧的更软的基土尽量不受扰动, 最终达到纠偏及限沉双重效果。其主要工作原理概括为: (1) 通过应力解除孔, 使孔周土径向应力得到解除, 切向应力增加, 促使软土向该侧运移 (2) 解除原沉降量较小一侧沿孔身的竖向抗力, 促使建筑物与土体产生竖向位移; (3) 有软淤泥夹层时, 重点解除深部软弱土层中靠近原沉降较小一侧的水平向应力, 便于定向挤淤和自然运土; (4) 利用软土触变性强的特点, 通过钻孔时的扰动, 大大降低其抗剪强度。
4.2 基础托换法
既有建筑地基基础加固方法中, 基础托换技术是较为常用且加固效果较好的一种加固方法。基础托换技术是把原来由经过处理或未经处理的地基土承受的部分或者全部荷载通过扩大的承台或筏板转移到新增桩基或其它基础上, 间接或直接达到与原有地基土协同作用以控制不均匀沉降或提高地基承载力的一种加固技术。
5 未施工油罐的基础处理措施
5.1 土工织物加筋垫层
该项目油罐群建造在经地基处理的软土地基上, 油罐直径大, 基础有一定刚度, 但仍属柔性, 基底应力分布不均匀, 因此对垫层的处理尤为重要。土工织物能增加横向抗拉能力, 保持垫层的整体性, 发挥垫层的刚度作用, 约束地基的侧向变形, 扩散和均化地基应力。
具体做法, 在原CFG桩桩顶标高上填10cm褥垫层, 在钢筋砼环墙基础内部每30-50厘米敷设一层三向土工格栅, 垫层材料可选用级配砂石, 级配砂石垫层厚度1000mm。距离油罐沥青绝缘层50厘米改为砂垫层, 并保证密实度不小于0.95。后续施工不变。
5.2 托换, 增大钢筋砼环墙基础宽度
增加钢筋砼环墙基础宽度, 将原有的钢筋砼环墙基础宽度由450mm增加到1500mm, 拓宽的基础底面采用高压旋喷桩或者锚杆静压桩托换。高压旋喷桩或锚杆静压桩的桩长超过原CFG桩桩长。
在增宽的环墙顶面预留锚杆静压桩施工孔位, 作为以上措施还不能达到目的时的备用措施。
6 结束语
总之, 造成油罐地基不均匀沉降的原因可能是多种多样的, 需要针对这些问题原因进行分析, 采取相应的处理措施, 切实保证工程的施工质量, 确保油罐的正常使用。
摘要：伴随工业迁移出城市, 越来越多的工业设施选址在土地成本相对低廉的软土之上。软土地基虽经过地基处理后可能够满足工程的设计要求, 但潜在的地基不均匀沉降仍会威胁构 (建) 筑的施工和使用。本文通过某油罐软土地基不均匀沉降的原因分析以及相应的处理对策, 供相应技术人员借鉴。
关键词：软土地基,不均匀沉降,原因分析,处理对策
参考文献
[1]刘小文, 常立君, 耿小牧.油罐地基产生不均匀沉降原因分析及纠偏方法探讨[J].建筑技术, 2008 (39) .
圆形基础沉降及不均匀沉降控制分析 第9篇
为防止建筑物或构筑物因地基变形过大而发生开裂、倾斜甚至破坏，控制地基的沉降和不均匀沉降是非常重要的。各国根据各类建筑物的特点和地基土的不同种类，规定了建筑物地基变形允许值。在设计过程中，为了满足变形允许值的要求，常采用一些措施减小沉降和不均匀沉降[1]。如对地基先进行加固处理;减小基础底面的附加应力;使建筑物上部受压，设置沉降缝;科学安装施工顺序等。
本文通过理论解定量分析了圆形基础埋深对沉降及不均匀沉降的影响。
1 减小沉降和不均匀沉降理论分析
1.1 Boussinesq解
地表作用圆形垂直均布荷载时，在半无限体表面任意点M(l)(0≤l≤a)所引起的竖向位移表达式由Boussinesq[2]解得如下:
其中，a为加荷面积的半径;q为均布荷载强度;l为离中心点的距离;E为地基土变形模量;μ为地基土泊松比。
在荷载中心引起的垂直位移表达式为:
荷载边缘处地表垂直位移表达式为:
边中点的垂直位移差为:
1.2 Mindlin解
垂直力作用于距表面为c的一点时，地基表面应力及位移采用弹性半无限体Mindlin[3]解。其应力和位移解如下:
其中，Q为作用于坐标原点的竖向集中力;E为土的变形模量;μ为土的泊松比。
垂直均布力作用于距地表面为c时，荷载作用面的中心及边缘位移为:
其中，a为加荷面积的半径;q为均布荷载强度;r12=a2+4c2;其他符号意义同上式。
荷载作用面的中点和边缘的垂直位移差为:
根据式(1)～式(9)，可以得出不同基础埋深下，荷载作用面的边中点的沉降差。
2 结果分析
图1为μ=0.3时，均布荷载作用于深度d处半径为a的区域，荷载作用中心、边缘处沉降及不均匀沉降图。
从图1可看出，随着均布荷载作用于半无限体内部深度的增加，荷载作用面中心的沉降和边缘沉降均减小，不均匀沉降也减小，但减小幅度很小。
表1为相同的泊松比(取0.3)、相同荷载及其作用半径a、相同的弹性模量E时，Boussinesq解和Mindlin解(荷载作用深度取为0.2a)的比较。
从表1可看出，具有一定埋深基础与放置在地面上的基础相比，有小的沉降和不均匀沉降，并且随着埋深的增大，沉降和不均匀沉降越来越小，将基础设置在地面下能减小沉降和不均匀沉降。
3 结语
将基础设计成具有一定的埋深能减小基础的沉降和不均匀沉降。该理论可广泛应用于油罐、水池等大型圆形构筑物基础设计中。
参考文献
[1]沈珠江.理论土力学[M].北京:中国水利水电出版社,2000.
[2]James K.,Mitchell F.,ASCE,et al.Performance of a stone col-umn foundation[J].Journal of Geotechnical Engineering,ASCE,1985,111(2):205-223.
均匀分析 第10篇
【关键词】Cr20Ni35 电热合金 米电阻不均匀
电热合金是将电能转化为热能的功能性合金材料，它的最高使用温度可达1400℃，在冶金、机械、石化、电气、建筑、军工、家电等领域中用于制造各种电热元件。
Cr20Ni35属于电热合金中的镍铬铁系合金，最高使用温度为1100℃，属于中温级电热合金。该合金主要含有Ni、Cr、Fe三种元素，其化学成分和合金相图分别如表1和图1所示。从相图上看，在常温和高温下，镍铬铁系Cr20Ni35电热合金金相组织为奥氏体固溶体。这种稳定的、单一的、均匀的奥氏体固溶体组织使合金具有良好的常温和高温力学性能，均匀的电气物理性质以及良好的加工工艺性能。目前，电热合金材料已成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要地位[1]。
电热合金的主要性能要求之一是米电阻均匀性要好[2]。据客户反映，某厂生产某批次牌号为Cr20Ni35的电热合金Φ1.0软态成品的米电阻出现不均匀现象。相关资料表明金属电阻率（或米电阻）的影响因素主要有化学成分和晶粒大小等[3]。因此，本文主要从化学成分、金相组织等方面分析电热合金Cr20Ni35米电阻不均匀的原因。
1 Cr20Ni35米电阻实测数据
取客户反映该批次的电热合金Cr20Ni35合金丝Φ1.0软态成品，标号为1#-5#，分别进行5组米电阻值测定。测定结果如表2所示。
2 化学成分
根据资料显示[7]，合金中Si可以降低其电导率和电阻温度系数，提高电阻率；Mn使钢的电导率降低，电阻率相应增加，电阻温度系数下降；Ni强烈降低钢的电导率，也即是电阻率增加；Cr降低钢的电导率和电阻温度系数，提高电阻率。采用光谱分析仪分别对标号为1#-5#试样进行化学成分分析，分析结果如表3所示。
根据据表2和表3的数据绘制出米电阻平均值和Cr、Ni、Mn、Si含量关系的曲线如图2所示。结合表2、表3和图2中可以看出，Cr、Ni、Mn元素的波动较小，但Si含量波动较大，米电阻平均值与元素Si的含量有较大关系，Si含量增加Cr20Ni35丝材的米电阻也增加，米电阻和Si含量有一定的线性关系。
3 金相组织分析
选取Si含量最高的3#试样进行金相组织分析，结果如图3所示。图3（a）、（b）分别显示的是横纵截面金相图谱。奥氏体组织内有少量的黑色析出物，未发现大的夹杂物和裂纹等缺陷。晶界是金属的缺陷，晶粒大，晶界面积小，电子穿过晶界所遇到阻力越小，电阻率就小，反之则电阻率越大。考虑晶粒度大小对电阻率的影响，对横截面和纵截面晶粒度进行评级，横截面评级结果为晶粒度8.1级。纵截面评级结果为晶粒度8.2级。横截面和纵截面的晶粒大小不一致影响因素可以排除。
结语
（1）由于Si含量偏高导致该批次米电阻的整体偏高，产品中Si含量波动较大是本次Cr20Ni35产品产生电阻率不均匀的主要原因。
（2）在合金冶炼过程中应加强化学成分（尤其是Si含量）的精确控制，避免合金元素含量的大范围波动。
参考文献
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[2]唐锡世.高合金钢丝线[M].第1版.北京：冶金工业出版社，2008.
[3]刘强，黄新友.材料物理性能[M].第1版.北京：化学工业出版社，2009.
[4]ASTMB344-01.拉制或轧制的镍铬和镍铬铁合金电热元件规范[S].
[5]DIN17470.电热（元件）合金.圆线和扁线的交货技术条件[S].
[6]GB/T1234-95.高电阻电热合金的尺寸、外形、表面质量、试验方法和检测规则的一般规定[S].
均匀分析 第11篇
道岔作为轨道结构的重要部件, 同时也是轨道结构中最为薄弱和复杂的部件。列车载荷作用下道岔区的轨道参数较一般轨道难于控制和保持, 因此在实际线路中, 必须重点加强对道岔的轨道参数进行检测控制, 确保列车通过道岔时的稳定性和安全性。
目前对道岔的技术参数检测, 一部分与一般轨道结构相似的参数已能通过轨检车实现了在线的测试和检测, 还有一些参数目前仍然采用传统人工操作的现场检测为主, 随着列车的提速和高速动车组的大规模运营, 传统的道岔现场检测渐渐暴露出其各种缺点:首先, 随着线路列车开行密度加大, 速度提高, 道岔现场安全检测无论是在空间上还是在时间上都凸显其难操作性, 同时对工人上道作业的安全产生了较大的威胁;其次同样是因为开行密度的加大, 检测周期也应相应减小, 这就对安全检测的效率性提出更高的要求。另外一些参数在低速条件下, 对列车运营影响不大, 但随着速度的提高, 对列车的安全舒适性影响也越来越大, 要求在线路日常维修中不能或略。开展对道岔结构参数特征研究, 探索应用轨检车对道岔结构状态进行在线检测, 对适应我国目前铁路运输的需求、完善线路的养护维修体系都十分有帮助。
轨道结构竖向刚度是道岔区轨道结构中的主要特征, 根据计算分析研究, 道岔的竖向刚度不平顺如图1所示。
从图中可以看出, 当列车直向通过, 道岔的直向里轨刚度会发生较大的变化, 而基本轨的竖向刚度相对变化较小, 这样会导致作用在直向基本轨的车轮处于轨道刚度较均匀的状态, 而作用在直向里轨的车轮处于轨道刚度不均匀的状态, 造成了列车通过道岔时的前后及左右不平顺。这种不均匀这成了列车通过道岔区时轨道结构的不平顺, 这种不平顺不仅对列车通过道岔时的稳定性有较大影响, 严重时还会对列车的安全性构成威胁, 尤其是在高速情况下更为突出。开展对道岔竖向刚度不均匀进行分析研究, 提出针对性的技术措施和在线检测, 对保障列车安全平稳运营有较大的意义。
2 道岔竖向刚度不均匀分析
2.1 计算模型的建立
在道岔范围内, 尤其是辙叉区部分, 具有轨道部件多、轨道结构多样化等特征, 钢轨的截面也是随着不同的区段而不同。轨枕、铁垫板等的长度是变化的, 轨下弹性垫板的刚度也是变化的, 此外, 还有间隔铁、护轨以及滑床台等区间线路不具有的轨道部件, 这些部件在道岔辙叉区内的分布不均匀。因此在建立有限元计算模型时应充分考虑上述影响因素, 使得模型能够较为准确地反映道岔辙叉区的动态响应情况。
与基本轨相比, 道岔区内钢轨的一个主要受力特点是:长岔枕的偏心受载和弯曲变形, 致使非承载钢轨也间接地分担着一部分列车荷载, 对承载钢轨起着帮轨作用, 如图2所示, P1及P3力表示承载钢轨传递给岔枕的作用力;P2及P4力表示岔枕弯曲变形后传递给非承载钢轨的作用力。
根据道岔的复杂结构, 岔区内所有的梁单元均采用欧拉梁假定, 不计轴力和剪切影响。钢轨梁单元均为双向可弯的弹性梁, 岔枕梁单元为可弯的弹性梁。由于双向可弯梁单元的垂向和横向位移不耦合, 因而单元刚度和质量矩阵可按单向可弯梁推导, 并按节点位移顺序组建。单向可弯的有限梁单元的节点位移列阵、形函数及单元内任意一点的位移为:
式中, N1～N4为单元形函数, iw与θi为梁单元第i节点的线位移和转角。
梁单元内任一点的位移表征为该点位置的三次函数:
式中, 0a～3a为常系数, 可由单元的边界条件确定
式中, L为梁单元长度。由式 (1) 、 (2) 、 (3) 可得梁单元的形函数为:
根据虚功原理和梁材料的应力应变关系, 即可导出各种有限梁单元的刚度和质量矩阵。
运用有限元法, 建立如图3所示的道岔辙叉区动力响应分析模型。基本轨、间隔铁、滑床台、间隔铁和铁垫板均采用等截面梁模拟。钢轨在道岔辙叉区的心轨部分是变截面的, 因此, 心轨截面变化区段采用变截面梁单元模拟。实际钢轨的断面比较复杂, 在不影响计算结果或定性分析的前提下, 等截面区段的钢轨截面采用工字梁模拟。
在模型中, 钢轨扣件被简化为一个连接在钢轨底部和铁垫板之间的一个无质量线性弹簧元件。轨下弹性垫板被简化为一个连接在铁垫板底部和轨枕承轨槽之间的多个无质量的线性弹簧元件, 它们的刚度之和等于板下胶垫刚度。
轨枕可以被简化成支承在弹性地基上Euler梁, 在模型中用弹性地基梁beam44来模拟。并设置弹性地基梁的轨下刚度来表示轨枕支承在具有一定弹性的道床上, 并考虑道床的横向阻力。为了便于建模, 对轨枕的几何外形进行一定的简化, 不考虑承轨槽的影响。
2.2 不同轨下刚度影响分析
运用上述模型研究单个移动荷载作用下以不同速度v匀速直向过岔时不同轨道刚度对轨道振动特性的影响。本文以12号道岔为例, 基本参数为:基本轨为60kg/m的钢轨, 扣件的静刚度设为200k N/mm, 基本轨轨下弹性垫板的刚度设为66k N/mm。岔枕均为60号混凝土, 弹性模量E=36.5GPa, 泊松比μ=0.15, 容重为2500kg/m3。道床竖向刚度取40KN/mm。单轮的计算荷载取为8t。道岔各个特殊部位示意图如下:
取辙叉区轨下胶垫刚度为60k N/mm, 道岔心轨尖端、心轨跟端以及辙叉区共用垫板中心处等特殊部位处的钢轨最大竖向位移、钢轨最大竖向加速度随列车速度的变化如图5、6所示:
从图5中可以看出, 辙叉区不同部位处的钢轨振动特性随着列车车速的变化其变化规律不同, 心轨尖端、心轨跟端及共用垫板中心处的钢轨竖向位移受车速影响不大, 但其振动加速度却随列车速度的增加近似成线性增加, 受列车速度变化的影响较大, 图6。
心轨尖端、心轨跟端以及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度随列车速度的变化如图7、8所示:
从图中可以看出, 岔枕竖向振动特性随车速的变化规律与钢轨竖向振动特性的变化规律相似。由于岔枕的受力形式与基本轨轨枕不一样, 岔枕在辙叉区所处的纵向位置以及岔枕的横向节点位置的振动特性都有较大的不同。虽然岔枕最大竖向位移在各个特殊部位处随车速的变化不大, 但是岔枕最大竖向加速度却随列车速度的增加近似呈线性增加, 尤其是心轨尖端处受列车速度变化的影响较大, 从而严重影响列车的运行稳定性。
心轨尖端、心轨跟端以及辙叉区共用垫板中心处等特殊部位处的岔枕最大竖向位移、岔枕最大竖向加速度随轨下胶垫刚度的变化如图9所示:
在行车速度一定的情况下, 轨下胶垫刚度变化对各动力响应值均有不同程度的影响, 岔枕的竖向振动特性随轨下刚度的增大而增大, 反映了刚度局部变化对道岔振动的影响。因此, 改善道岔轨下刚度不平顺将有助于改善列车通过道岔时的运行品质。文献表明通过合理设置扣件板下胶垫的刚度, 可使客专道岔直、侧向轨道整体刚度较为均匀分布, 降低了钢轨挠度的变化率, 有效缓解轨道刚度不平顺引起的轮轨相互作用, 从而提高了列车过道岔的舒适性与【2】。此外, 文献【3】通过对道岔过渡刚度进行分级过渡, 当分级级数越多即过渡越平顺时, 也能使过道岔时列车舒适性提高, 也反映了相同的原理。
从以上的分析可以得知, 道岔轨下刚度不均匀对列车的运行平稳性影响不容忽视.这种不平顺造成的影响也远远大于区间轨道刚度不均匀造成的影响, 所以, 控制道岔在使用中的刚度均匀性对保持列车运行有较大的效果。因此加强对道岔区轨道竖向刚度的均匀性监控, 保持其平稳性, 对保持列车通过道岔时的稳定性和道岔的受力环境十分重要。
由于道岔轨下刚度不仅受结构特征影响, 而且也受道岔的状态影响, 在使用中存在着诸多不确定性, 因此控制道岔轨下竖向刚度不均匀的主要的技术手段是道岔结构的优化设计和日常维修。由于轨下刚度尤其是道岔整个系统的动态刚度, 目前还不能像其他轨道参数那样通过目测或简单的测量工具来测定, 因此, 这成为了道岔结构日常维修中的一个薄弱环节。
3 道岔轨下刚度检测方法研究
由于道岔轨下竖向刚度与道岔结构、使用维护状态等一系列因素有关, 不同的道岔、不同的使用情况都会产生不同的变化, 只有对具体道岔轨下刚度进行检测才能真实反映道岔轨下刚度的实际情况。因此通过轨检车对道岔刚度不均匀进行测试是一种比较合理的方法。由于目前我国轨检车尚无这一功能, 还需研究探讨一种基于轨检车上的对道岔轨下竖向刚度的测试方法。
通过轨检车对道岔刚度不均匀进行测试的基本思路和构思是, 通过刚度与位移的基本关系
假设检测车辆车轮作用在道岔轨道某一点载荷为1P, 其相应的竖向的位移1x, 同一车辆的另一轮载2P作用在该点的竖向位移2x, 假设轨道这一点处存在固有吊空值为0x, 可以得到以下关系
由于轨道吊空值往往是未知的, 因此由式 (3) 消去0x可得到
从上式中得知, 只要给定载荷1P、2P, 并测定对应的1x、x2, 就可以求得相应的轨下刚度k值。
车辆载荷1P、2P可以通过检测车辆中的测力轮对测出, 钢轨在某一点的竖向位移1x、x2可以通过安装在车辆中的传感器来测定。通过以上设备, 在轨检车运行通过道岔时, 可以测的该道岔轨道的实际竖向刚度分布。
4 结束语
区间轨道的竖向刚度不均匀对车辆运行的稳定性和舒适性会产生一定的影响, 但由于受道岔结构特征的影响, 随着速度的提高, 道岔轨下刚度不均匀对轮轨作用力的影响要大于区间轨道刚度不平顺状态下的影响。所以控制道岔轨下刚度不均匀可以较好的改善列车通过道岔时的动力性能。
通过车辆过道岔轨道的受力关系和现有轨检车辆中的设备, 可以在线检测实际道岔轨道的竖向刚度和刚度不均匀参数。
参考文献
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