锚索锚头周边的附加应力场分析

锚索锚头的设计,通常以使垫墩与围岩接触面的应力不致引起锚头破坏或产生较大位移为准,但对锚头施加预应力后,周边岩土体中会产生附加应力和位移 ,这类问题的研究尚未在相关文献中发现.本文采用弹性半空间边界上某一点受集中力作用的Boussinesq解,推导了预应力锚索锚头周边岩体的附加应力和位移分布的理论解,并讨论了锚头尺寸和岩土体的力学参数对轴应力和位移的影响.结果表明,在施加预应力后,锚头周边形成了一个锥形的压应力场,并随着远离锚头而迅速衰减.最后,将理论分析和数值模拟结果进行了对比,表明本文的理论推导是可行的,其结果可以方便地应用于工程设计.     

某水电站新型预应力闸墩三维有限元分析

某水电站溢洪道闸墩锚块承受荷载较大,弧门单个支铰处最大水推力达到20543kN.为了准确了解闸墩、锚块等结构在完建和运行各典型工况下的应力分布状态,采用通用的三维有限元程序,对新型的空腔式预应力闸墩进行分析,得到典型工况下结构的整体位移和应力分布规律.研究结果表明预应力闸墩既有整体稳定性,各项荷载组合条件下锚块局部应力集中部位也能基本满足设计要求,并据此评价了新型结构的预应力效果.     

普立特大桥隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制

针对普立特大桥普立岸隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制问题,采用有限差分法对其进行三维弹塑性模拟,分析了随着荷载的增加系统的塑性区、位移及应力的发展情况.数值结果表明:1设计缆力时,锚碇-围岩系统的位移均维持在mm级;继续加载,锚碇和周围岩体的位移形成的驼峰逐渐明显;至极限状态时,根据锚碇围岩的位移矢量图可勾勒出围岩的破坏范围,其中锚碇上、下部围岩的破坏范围分别为锚碇后锚面宽度的1.1倍和0.5倍;2系统在设计缆力下具有足够的安全稳定性,加载至8倍缆力时,锚碇的环向和径向的围岩塑性区均达到贯通,加载至极限状态时,锚碇周围岩体的塑性区分布形态呈倒塞体状;3根据监测点的位移变化、锚碇围岩塑性区分布及应力扩展情况得到,系统的破坏由锚碇带动周边部分岩体发生整体拉-剪破坏.     

预应力闸墩锚块开槽理论研究

水利工程中广泛应用的预应力闸墩,闸墩和锚块连接的颈部应力分布不均匀,表面处应力集中最大。为改善此部分的受力状态。本文通过对闸墩锚块开槽,对传统构造加以改进,通过开槽锚块于传统锚块的应力对比,研究开槽锚块对改善受力的理论效果。     

基于连续-非连续单元法复合岩土体穿层预应力锚杆受力分析

边坡工程施工过程中,采用预应力锚杆施加预紧力可约束岩土体开挖后应力重分布作用产生的过大变形,增强岩土体自身强度。本文针对某边坡工程中预应力锚杆穿过多层岩土体的荷载传递及锚固承载特征问题,基于CDEM数值模拟方法,考虑复合岩土体中岩土层理结构面之间的非连续以及块体-杆件耦合计算问题,建立二维边坡复合岩土体桩锚结构数值模型,揭示复合岩土体中穿层预应力锚杆的受力特征。研究结果表明：①岩土层与锚固体极限粘结强度标准值越大,产生的轴应变越小,轴力传递效应越弱,锚杆轴力衰减率越高。②张拉第二、三根锚杆时,其杆体作用在张拉第一根锚杆之后岩土层自平衡后的应力场内,岩土体结构面产生的错动以及剪切蠕变导致预应力快速损失,其损失率比第一根锚杆大3%~4%。③该边坡工程中锚固角度在25°左右最优,既能控制水平向受力,也能防止坡顶沉降,桩锚结构整体稳定性较好。本文耦合复合岩土体建模-桩锚结构承载-参数优化,深入研究复合岩土体中穿层预应力锚杆受力及其参数影响规律,研究成果将指导复合岩土体中桩锚结构设计与施工。     

溢流表孔预应力闸墩结构三维有限元分析

对溢流表孔闸墩结构应力分布和变形性态的了解与把握是设计中应解决的关键技术问题之一．为确保整个预应力结构在施工和运行中的安全,运用ANSYS有限元分析软件,对某水电站大坝溢流表孔预应力闸墩进行较为全面的应力、变形分析,得到了典型工况下结构的应力应变分布规律．根据计算结果,对闸墩混凝土结构的预应力效果进行评价,分析了结构重要部位的应力规律,并就预应力体系的两种不同拉锚系数设计方案进行对比分析,优化预应力体系设计．全部有限元计算结果为溢流表孔预应力闸墩结构的设计和优化提供了依据．     

预应力混凝土桥墩抗震模型实验与性能分析

基于以往的试验研究进行室内振动台试验,模拟分析了钢筋混凝土墩及预应力墩的抗震性能.与普通钢筋混凝土桥墩相比,预应力钢筋利用预应力的高强弹性提高了墩柱的延性性能,降低了残余位移.由于预应力的存在,使得墩柱刚度较普通混凝土墩大,墩顶位移减小,墩底应力降低,能承受更大的地震加速度波.     

锚固体锚根段的传力机理试验研究

基于理论分析、模型试验与曲线拟合方法，初步研究了由预应力钢锚索、水泥砂浆和混凝土体三种异质材料粘结复合而成的锚固体内锚根段界面性状、传力机理和界面应力；建立了钢锚索与水泥砂浆之间界面上作用应力表达式、径向开裂准则与滑移条件以及剪应力与位移之间关系式，提出了混凝土与水泥砂浆粘结界面的作用机制及其开裂时剪应力与正应力关系式、剪应力与位移关系式，为深入分析预应力混凝土锚固体或预应力岩锚体的锚固机理奠定了一定基础     

基于流变效应锚杆柔性支护在基坑中的应用

针对基坑工程预应力锚杆柔性支护的工程特点,依据流变力学理论,提出了一种新的粘弹塑性流变模型,建立了最小锚固锁定荷载的计算式.该模型体现了锚固体和基坑土体的流变效应以及面层、锚杆与基坑壁面的连接特性,并与有限差分程序FLAC3D结合,对锚杆、浆体的受力、安全系数和位移进行了数值计算.根据计算结果和现场监测,得出了预应力锚杆的最小锁定荷载、预应力锚杆筋材应力的不均匀分布和最大轴力位置、浆体剪应力的驼峰分布和面层的剪应变率及加固后坑体位移的分布等有用结论,其结果与现场监测基本吻合,数值计算能较好地反映实际情况,为有效的基坑支护提供了理论依据.     

预应力锚圈的弹塑性有限元分析

文章阐述了预应力技术和弹塑性有限元基本理论,应用有限元分析软件对锚圈的加载过程进行了三维有限元模拟和分析;并以锚具中的锚圈为研究对象获得锚圈的应力、应变及位移分布,为优化锚具的材料与尺寸,降低制造成本提供理论依据。     

基于桩—土作用的滚石撞击双柱式桥墩动力响应分析

滚石灾害的发生将会影响山区桥梁结构使用状况,有时会导致桥墩偏位和落梁,落梁严重的甚至会造成整个桥梁发生坍塌。鉴于独柱墩、双柱墩在山区桥梁中的应用广泛,运用LS-DYNA对独柱墩、双柱墩受滚石撞击时的结构动力响应进行分析。研究表明:滚石撞击双柱式桥墩的位移响应、钢筋应力、桥墩损伤指标均比独柱式桥墩显著。     

地震表面波引起高桥墩的动力屈曲分析

考虑大变形的影响,建立高桥墩在地震表面Rayleigh波引起的地基椭圆运动时的非线性动力学基本方程式.通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程.对时间变率的非线性微分方程进行数值求解,给出了同一地震波不同强度下高桥墩的位移响应曲线以及从产生横向振动到失稳的全过程,得到了地震波冲击时高桥墩失稳的临界地震加速度和失稳时刻.通过数值算例比较了地震波幅值、高桥墩柔度以及桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界地震加速度和失稳时刻的影响.     

临时墩对三塔斜拉桥最大双悬臂抖振控制研究

针对某三塔斜拉桥的工程问题,通过三维风致响应数值分析和气弹模型风洞试验分别对该桥最大双悬臂施工状态在设计基准风速下的抖振响应进行了对比研究,结果表明：2种方法得到的结构抖振响应较为接近,验证了数值计算方法的准确性;悬臂端部竖向抖振响应较大,应采用设置临时墩方法对其进行控制.通过三维风致响应数值分析方法对该桥最大双悬臂施工状态下不同临时墩布置位置对抖振响应的影响进行了研究,并同无临时墩结果进行比较,结果显示：临时墩使长悬臂端部竖向抖振极值响应大幅度下降,扭转位移略有降低,侧向位移却有增大;随着临时墩位置的改变,双悬臂结构的竖向和侧向抖振极值响应变化均很小,扭转位移的波动幅度为27%,但扭转位移均值不大,最大双悬臂结构抖振极值响应对临时墩布置位置不敏感,当临时墩距桥塔达到一定距离时,可参考结构抗风之外如河床地貌、经济等因素合理布置.     

不同曲率下预应力斜墩曲线连续刚构桥施工过程变形分析

桥墩横向变形是曲线连续刚构桥产生径向位移和扭转变形的主要原因,为探究预应力斜墩对曲线连续刚构桥施工过程变形的影响规律,通过矩形斜墩在曲梁偏压和桥墩预应力作用下墩顶横向位移和转角计算公式的理论推导,阐释了预应力斜墩在曲线连续刚构桥悬臂施工过程中变形的主要规律;以实际工程为背景,通过不同曲率半径的曲线连续刚构桥数值模拟分析,研究了曲率半径对该类桥梁各施工荷载作用下空间变形的影响规律.结果表明:斜墩的斜腿构造和预应力对减小曲梁的径向位移和扭转变形作用明显;最大悬臂状态曲梁的径向位移和扭转变形由悬臂根部向悬臂端先增大后减小,且峰值随曲率半径的减小而向桥墩靠近;直线连续刚构桥的径向位移和扭转变形产生于桥墩的横向变形,而曲线连续刚构桥还包含了曲梁自身的径向位移和扭转变形.预应力斜墩曲线连续刚构桥施工过程变形复杂,桥梁施工控制尤其需要关注其径向变形和扭转变形.     

高架桥下基坑开挖次序对桥墩变形的影响分析

以某市双地道基坑开挖对既有高架桥桥墩变形影响为研究背景,重点研究在轻轨高架桥正常运营情况下利用数值模拟对不同施工方案造成高架桥桥墩位移变形以及在实际施工过程中收集桥墩变形数据总结相关规律。运用MIDAS-GTS建立三维整体计算模型来模拟地道基坑施工开挖次序,进而动态预测基坑支护结构及高架桥桥墩的位移变形状态,分析了双地道开挖在两种不同施工方案下的数据,得出更有利于施工安全建设的方案。计算结果表明:地道基坑开挖高架桥桥墩水平位移最大值为-3.68 mm,竖向位移最大值为2.14 mm;地道基坑支护结构水平位移最大值为11.89 mm。数值模拟结果与主要监测数据对比分析表明,地道基坑开挖在各个阶段对高架桥桥墩的变形影响均在规范限值以内并与实际监测数据走向基本一致。研究结果表明:该项目数值模拟施工过程中优先施工距桥墩较远的基坑对桥墩产生的扰动较小;较好的体现实际施工过程中桥墩的变形趋势以及变形程度;基坑施工至承台位置时对桥墩变形增量达到最大。     

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用．〖JP2〗利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析．结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,〖JP〗难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能．     

双柱墩弹塑性位移能力简化计算方法

在目前单柱墩延性能力研究的基础上,通过分析动轴力和塑性铰机制对双柱墩弹塑性位移能力的影响,得出双柱墩弹塑性位移能力简化计算方法,并对该简化计算方法进行误差分析.结果表明:双柱墩墩顶简化计算屈服位移较推倒(Pushover)分析的屈服位移略大;当双柱墩轴压比为5%~20%、长细比为5~10时,简化计算破坏位移误差在20%内.随着长细比的增加和轴压比的减小,简化计算墩顶破坏位移小于Pushover分析的破坏位移,因此该简化计算方法的结果是偏安全的.     

超高墩对山区三塔斜拉桥力学响应的影响

多塔斜拉桥是跨越宽阔水面和山谷的一种可行方案。然而,山区多塔斜拉桥的超高桥墩会改变全桥结构的整体刚度,使其力学响应有别于普通的多塔斜拉桥。为研究超高墩对三塔斜拉桥力学行为的影响程度,以某在建的超高墩三塔斜拉桥为例,首先确立了力学响应指标和计算方法,然后分析了桥墩高度、桥墩高差、主梁刚度和主塔刚度对塔顶位移、墩底弯矩、跨中挠度等结构响应的影响规律。结果表明:当桥墩高度增加时,车道荷载和温度荷载所引起的墩底附加弯矩会随之减小,而塔顶的纵向位移和主梁的跨中挠度随之增大;桥墩高差对桥墩的内力影响很大,高差较大时,矮墩会承受更多的弯矩;提高主塔刚度能够更有效的控制结构位移。     

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。     

辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响.为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立3种方案的有限元模型,即无辅助墩方案、一个辅助墩方案、两个辅助墩方案.在3种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点.综合两种方法分析结果,辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊.