冲刷条件下考虑软粘土应力历史的水平向受荷桩承载性能分析

冲刷会带走桥梁基础附近的土体导致桥梁承载力降低。大部分桥梁事故的发生都和冲刷有关,因此评估冲刷对桥梁安全性的影响格外重要。在实际的生产过程中,对桥梁桩基在冲刷条件下稳定性的评估往往是通过简单地移除桩基附近的土体得到的,但是忽略了剩余土体应力历史的改变。实际上,剩余土体在冲刷作用带走其上覆土体时经历了卸荷的过程,从而导致其超固结比增加。本文在使用p-y曲线理论分析水平向受荷桩时考虑了软粘土的应力历史。为了说明应力历史的影响,对传统的p-y曲线进行修正,计算不同冲刷深度下水平向受荷桩的响应,并通过一个案例来比较考虑和未考虑应力历史影响的计算结果。结果表明考虑了应力历史影响后极限土阻力会下降21.8-32.7%,忽略软粘土的应力历史将导致在设计冲刷条件下的水平向受荷桩时偏不保守。     

成桥状态下桥梁桩基横向受力分析

桥梁在成桥状态下部结构会受不均衡的横向力作用而产生较大偏位.该文采用土弹簧模型对某现浇箱梁桥下部结构桩基进行计算分析,并考虑桩基发生较大偏位后土体刚度的折减,对墩柱进行受力分析.理论分析结果与桩基钻孔全孔壁成像检测结果进行了对比,结果表明理论分析方法简单有效,可以为同种工程条件下桩基受力分析提供参考.     

冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥地震响应的影响

目的研究冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥桥塔地震响应的影响,为此类桥梁冲刷条件下抗震设计提供参考.方法采用考虑几何非线性的全桥有限元模型,并应用m法模拟土对桩基的约束刚度,分析不同基础冲刷深度条件对基础刚度和桥梁整体动力特性,以及对高耸桥塔地震响应的影响.结果冲刷效应通过减小土对桩基的约束,使桥塔基础刚度明显减小,但桥梁竖向和纵向基频不受影响,高阶振型及其地震效应的变化控制了结构的某些地震响应;不同冲刷深度下,桥塔关键截面-塔底截面纵桥向内力会出现明显峰值,而塔顶位移及横桥向内力效应呈现不同的规律.结论对于大跨度自锚式悬索桥高耸桥塔结构,最不利地震荷载效应并不完全发生在冲刷深度最大时,抗震设计需要考虑地震下多目标效应的多级冲刷的精细化处理方法.     

冲刷对海上风力机单桩基础水平承载特性的影响

大直径单桩是用于海上风力机的一种典型基础形式.波浪与海流引起的桩基冲刷会削弱桩基的承载能力而危及结构安全.本文建立了模拟桩基与土体相互作用的三维有限元数值模型,并用试验结果对模型进行了验证.基于数值计算结果获得了一系列典型砂土及桩基参数下的桩土相互作用p-y曲线,拟合得到适用于砂土的大直径单桩基础p-y曲线参数化表达式.冲刷所致的桩基埋深变化可导致桩基变形向刚性桩模式转变.数值分析结果表明,刚性桩变形模式下桩基底面和桩基侧壁切向的土阻力对桩基承载力产生重要影响,而目前仅考虑桩土间水平作用力的p-y曲线法所预测的桩基变形偏大.对于距冲刷后泥面同一深度处的土体,p-y曲线的斜率随着局部冲刷深度的增加而逐渐增大,变化规律与基于离心机实验结果一致.随着冲刷坡角的减小,局部冲刷坑周围土体对桩基的约束逐渐弱化,p-y曲线修正方法中参数f的取值也逐渐减小.     

考虑冲刷效应的曲线钢梁桥动力响应研究

针对受冲刷影响的曲线钢梁桥的动力响应开展研究。首先计算了不同冲刷深度下桥梁自身的动力特性,结果显示冲刷会显著降低结构的横向基频。采用随机振动谱分析方法计算桥梁波激振动响应,采用瞬态动力时程分析方法计算桥梁风致振动响应及车致振动响应,分析结果表明,冲刷深度对波浪、风、车辆引起的桥梁结构横向振动均具有显著影响。最后通过开展现场实测验证了以上分析结果。     

土体冲刷对桥梁桩基影响的三维差分模拟计算分析

桩基周围的土体在河水冲刷作用下流失或者在其它位置淤积,造成桩基边界条件的变化,这种变化将引起桩体应力和位移的重新分布,如果这种冲刷范围较大,将严重影响大桥的安全。本文以大桥通常情况下的受力为对象建立三维冲刷模型,采用有限差分法来计算冲刷导致边界条件的改变对桩基的影响,得到相应应力和位移变化的定量关系。     

广清高速改扩建工程桩基溶洞顶板稳定性研究

针对广清高速公路改扩建工程,选取两个典型桥梁桩基存在下伏溶洞工点,构建溶洞地质概化模型。采用理论分析和数值模拟方法研究桩基溶洞顶板的稳定性,以便为岩溶区桩基设计、施工提供依据。通过规范方法确定桩底作用在溶洞顶板上的荷载,通过成层地基和地应力计算方法计算上覆岩土层作用在顶板上的自重应力。对溶洞顶板分别进行抗冲切、抗剪切、抗弯验算,分别求出稳定系数和桩底竖向极限荷载。运用ANSYS数值模拟方法,对顶板位移、第一主应力和塑性应变进行分析,计算得出桩底竖向极限荷载。理论分析与数值模拟结果对比表明桩基溶洞顶板处于稳定状态,抗剪切、抗弯验算是桩基下溶洞顶板稳定性分析的主要验算指标。     

结构形式对桥墩局部冲刷三维性态发展的影响

选用基于动网格自更新技术的三维CFD冲刷模型,可以解决既有一维、二维计算研究方法的局限性以及准确性问题,对桥墩冲刷以及周边流场三维性态进行全过程动态跟踪分析.首先采用经典B.W.Melville实验环境以及实验数据,分别从流场、流速以及冲刷坑进行冲刷模型的准确性验证.进而利用该数值模型分别对3种典型桥墩(单柱墩、双柱墩、排墩)周边河床的冲刷深度、冲刷坑形态以及冲刷影响区域进行数值分析,通过数据分析得出各自完全不同的冲刷发展趋势与性态特征.通过对比分析可以看出,桥墩结构形式对桥墩局部冲刷三维性态发展有着显著影响,区分桥墩结构形式对桥墩冲刷设计、理论分析以及长期监测方案设置具有相当的必要性与重要性.     

钢板桩围堰在桥梁桩基加固中的应用

对于桥梁水中桩基的病害处理方法主要有筑岛明挖、水中平台、钢套箱、沉桩法、钢板桩围堰等。某项目大桥因河床冲刷导致桩基外露,影响到了桥梁桩基的稳定性,本文提出采用钢板桩围堰施工技术对其进行加固,收到了良好的效果。     

浅埋超大直径顶管近距离侧穿作用下桥基力学响应研究

以典型工程实例为依托,探讨超大直径顶管开挖作用下侧向桥梁桩基力学响应特征;借鉴两阶段法的思路,推导顶管施工对侧向桩基影响的简化分析方法,着重探索了桩基附加内力和变形,并与三维数值计算结果对比分析.研究表明:浅埋超大直径顶管施工对侧向桩基影响主要经历初始应力平衡、开挖应力扰动及注浆变形稳定三个阶段;顶管施工对侧向桩基的主影响区与侧向正负45°+φ/2土层椎体滑动范围相近,可通过土层滑动区估算;数值与理论计算结果规律吻合,两者最大位移相差10.4%,说明采用的理论简化分析方法可行.基于分析结果,对实例桩基扰动明显区域提出了加固处理措施.     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

基于多因素混合模型的运营期群桩轴力预测

结合桥梁深水群桩基础在运营期间的受力特征,研究了深水群桩基础基桩轴力混合模型的一般原理.提出了基于多种环境因素影响下群桩基础监测数据的运营期混合模型,利用有限元模拟与PSO-SVM统计方法在苏通大桥群桩基础中实现了混合模型的构建.为了方便比较,建立了径向基函数(RBF)人工神经网络模型,对比了混合模型与RBF模型的预测结果.研究表明,混合模型预测精度较高,在受力情况不同的3根基桩上都有较为稳健的预测能力,具有较强的泛化能力,混合模型可适用于深水群桩基础运营期轴力的预测.     

综合管廊深基坑施工对邻近桥梁的影响

为了解综合管廊基坑施工对邻近桥梁的影响规律,以平潭某区间段管廊深基坑为研究对象,采用PLAXIS 3D岩土有限元分析软件建立三维数值模型,模拟综合管廊深基坑开挖回填,分析围护结构、周边土体变形以及桥桩和桥台的响应情况。结果表明:在桥台影响范围内,地层变形和围护墙侧移明显高于其他部位;越靠近管廊基坑的桥台及桥桩附加位移越大,桥台侧移和沉降极值约为4.00 mm;桥桩水平方向都是朝基坑内移动,在基坑开挖及管廊施工过程中,其竖向主要表现为上浮,随着基坑回填才缓慢发生下沉;邻近的桥台及桥桩位移随基坑围护桩桩长减小而增大,总体上管廊基坑开挖对邻近桥梁引起的位移变化不大。通过对管廊基坑的监测数据分析,表明数值模型可靠,基坑总体上安全稳定,邻近桥梁有足够的安全度。     

土-结构相互作用对LRB减震桥梁影响的分析

探讨了地震作用下桩基础刚度对采用锯销橡胶支座(LRB)桥梁减震效果的影响，提出以墩底弹簧约束模型模拟群根基础的方法，建立了考虑地基刚度影响的桥梁非线性动力分析模型。算例的非线性时程分析结果表明：结构设计中如采用刚性基础假设，即忽略土—结构相互作用，对普通橡胶支座(RB)和锯销橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全，尤其对LRB而言富裕度较大。     

某新型组合围堰结构工程应用的仿真分析

针对某大跨度桥梁桩基及承台施工中采用的一种新型辅助施工临时结构，钢板桩和混凝土圈梁组合结构在多功能“筑岛一围堰”新工法中的应用，利用空间弹性抗力有限元法，建立空间杆系有限元结构模型，进行了模拟施工过程的仿真分析，理论计算结果与施工监控的实际数据较吻合，说明该方法能够较好地模拟原型结构的受力行为，其方法为类似的钢板桩地下连续支护结构的计算分析提供了参考．     

考虑群桩效应的桩基储罐地震振动分析

桩基是大型储罐设计时经常采用的重要形式,在地震区必须对其进行抗震设计.根据豪斯纳储罐振动理论,建立了桩基储罐在水平地震作用下的振动模型,提出了对桩的内力和变形的动力分析方法,在计算中考虑了群桩效应对内力和变形的影响,同时根据文克尔地基模型提出一个简单而实用的群桩效应计算方法,分别按考虑和不考虑群桩效应进行了算例分析.结果表明,两种计算结果差别很大.文中提出的分析方法对工程设计有重要的意义.     

软土地基基坑开挖对临近桩变形影响的时效分析

为解决软土地基基坑开挖条件下,邻近桩基水平位移随时间逐渐发展的问题,结合两阶段分析方法,第一阶段引入三维分数阶Merchant黏弹性模型来描述软土的蠕变特性,采用对应性原理和Laplace积分变换方法,求得附加应力的Mindlin时域解;第二阶段将桩基看作Pasternak地基上的Timoshenko梁,将所得附加应力加载在桩基上,建立桩基的变形微分方程,利用有限差分法对方程进行求解,得到考虑桩基剪切效应及桩土剪切层厚度的桩基水平位移时域解. 通过与已有文献中的算例进行对比,验证了该方法的正确性. 最后,对三维分数阶Merchant黏弹性模型参数（剪切模量、体积模量、黏滞系数、分数阶）进行了影响因素分析. 结果表明,所得方法能够较好地反映基坑开挖引起邻近桩基水平位移随时间的发展规律.     

朱昌河特大桥4#主墩基础边坡岩体稳定性的数值模拟分析

利用岩土工程软件FLAC-3D对朱昌河特大桥4#主墩基础边坡岩体在自然条件下,桩及承台施工过程、锚杆(索)加固过程以及施加设计荷载状态下的变形及稳定性进行了三维数值模拟分析。结果表明:在上述条件下,4#主墩基础边坡岩体是稳定的,水平位移量和垂直位移量均在设计范围以内。从长远来看,为确保大桥的安全运行,对4#主墩基础边坡进行加固是必要的。