高海拔寒区桩土动力相互作用机制及桥梁桩基地震稳定性研究

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基本信息

  • 批准号:
    41701058
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0106.冰冻圈科学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As the main foundation form of the major construction project in unstable and ice-rich permafrost regions, the pile foundation is widely used, which also has great application foreground when the permafrost is degrading. In terms of the strong geological tectonic activities of the Qinghai-Tibet Plateau and the frequent earthquake activities, it is necessary to conduct a systematic study on the dynamic interaction mechanisms of pile-soil interface in cold regions, the seismic responses of the permafrost sites and the influencing mechanisms, and the evolution process of deformation instability of the pile foundation under the seismic load. Based on the dynamic shear tests of pile-soil interface under different test conditions, the dynamic mechanical properties of pile-soil interface and the influencing factors are to be investigated; the dynamic response characteristics of the permafrost sites will then be analyzed, and the dynamic responses of the typical pile foundations under seismic load and the deformation mechanisms are studied eventually. The research will provide a dynamic stress-strain model of the pile-soil interface considering temperature effect, and determine the spectral characteristics and intensity indices in permafrost regions. Moreover, with considering the effect of global warming and the local site effect on strong ground motion, the analytical model of the pile foundation instability under strong earthquake will be developed, and the seismic stability of the pile foundations at permafrost region will be evaluated eventually. The results of this research will have important scientific significance and application value for preventing and controlling the disasters of pile foundations at permafrost regions.
桩基是不稳定和高含冰量多年冻土区重要的工程结构基础形式,在青藏高原冻土面临大幅度退化的背景下被大量应用。鉴于青藏高原属于地质构造活动强烈区并且地震活动频繁,因此有必要对不同温度条件下寒区桩土动力相互作用机理、多年冻土场地地震动效应及影响机制、地震荷载作用下寒区桩基变形失稳演化过程及稳定性等科学问题展开系统研究。本项目以寒区桩土接触界面动力直剪试验为切入点,研究桩土接触界面动力学特性影响因素及变化规律,多年冻土场地地震动力响应特征及不同气候变化情景下桩基地震动力响应过程及变形失稳机制。研究成果将构建考虑温度影响的桩土接触面动应力应变关系模型,确定多年冻土区场地随机地震动频谱特性和强度指标,进一步提出不同气候变化情景下的桩基及桩周土体的变形破坏模式,形成地震荷载作用下考虑桩基整体效应的工程结构稳定性综合评估体系,对于提高我国多年冻土地区桩基工程的灾害预测和防治水平具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

项目考虑青藏高原多年冻土区地震活动性和地质构造背景,以多年冻土区广泛应用的 以桥代路”桩基结构形式为研究对象,开展动荷载下桩土相互作用力学行为及典型桩基结构的地震动力响应及其稳定性的系统研究。主要成果包括:基于冻土动力学特性试验,分析了多年冻土的动力学参数随温度,围压,荷载频率的变化特性;搭建了适应于低温条件下土与结构界面动力直剪试验系统,开展了不同温度,法向压力,动荷载频率和加载次数作用下界面直剪试验,并根据接触面动剪切应力-剪切位移的关系曲线,系统研究了桩和冻土接触界面的动强度特性及变化规律;其后,应用数值计算的手段模拟天然冻土场地地震响应特性,进一步探讨了地层结构及地震动本身对场地地震效应的影响;更进一步地,以典型的“以桥代路”桩基工程为对象,考虑冻融作用下活动层的不同温度状态条件,对不同超越概率青藏人工地震荷载动作用下冻土桩基础进行了地震响应分析,并对桥梁桩基础的稳定性做出评价。综合上述成果,本研究为形成地震荷载作用下考虑桩基整体效应的工程结构稳定性综合评估体系奠定了坚实的基础,对于提高我国多年冻土地区桩基工程的灾害预测和防治水平具有重要的科学意义和应用价值。项目资助发表论文6篇,获授权发明专利1项,培养硕士研究生3名。项目投入经费24万,目前共花费15.02万,计划用于本项目研究的后续支出。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
重复机车荷载作用下青藏铁路冻土路基累积塑性变形分析
  • DOI:
    10.19713/j.cnki.43-1423/u.2018.06.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    铁道科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈拓;穆彦虎;王建州
  • 通讯作者:
    王建州
寒区黏土与结构接触面冻结强度特性试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地震工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈拓;赵光思;赵涛
  • 通讯作者:
    赵涛
Dynamic behavior of the Qinghai-Tibetan railway embankment in permafrost regions under trained-induced vertical loads
训练诱发竖向荷载作用下青藏铁路多年冻土区路基动力特性
  • DOI:
    10.1158/0008-5472.can-19-1957
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Sciences in Cold and Arid Regions
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    陈拓;吴志坚;穆彦虎;马巍
  • 通讯作者:
    马巍
Dynamic response analysis of railway embankments under train loads in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau
青藏高原多年冻土区铁路路基动力响应分析
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2018.04.047
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Soil Dynamics and Earthquake Engineering
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wu Zhijian;Chen Tuo;Zhao Tao;Wang Lili
  • 通讯作者:
    Wang Lili
Numerical Analysis of Seismic Site Effects in Loess Region of Western China under Strong Earthquake Excitations
强震激励下我国西部黄土区地震场地效应数值分析
  • DOI:
    10.1155/2020/3918352
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Tuo Chen;Zhijian Wu;Yanhu Mu;Ping Wang;Qiyin Zhu
  • 通讯作者:
    Qiyin Zhu

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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张伟
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  • DOI:
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  • 期刊:
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    --
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    闫沛迎;侯书贵;陈拓;马晓军;张淑红
  • 通讯作者:
    张淑红
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王兰民
黄土地区场地条件对地震动放大效应影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈拓;吴志坚;马巍;王兰民;曾立峰
  • 通讯作者:
    曾立峰

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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