桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

计算桩基的有限元方法及程序设计

文章介绍了桩基计算程序。应用平面杆系有限元方法,推导出弹性桩的单元刚度方程;在桩顶设置竖向弹簧,将群桩结构视为框架结构,可以简化程序的编制;既考虑了刚性承台,也考虑了柔性承台,即计入承台的弯曲变形影响,使计算结果更符合工程实际。通过算例分析比较和实际应用表明,程序的计算精度很高。使用程序可以方便快捷地计算各种型式的桩基结构。     

组合结构读入元在桥梁上的应用

本文针对箱梁与实体墩，承台与桩基等不同类型单元之间如何建立读入元作了研究，同时采用ＳＡＰ—５程序和读入元在ＩＢＭ４３３１机上作了变截面箱梁与实体墩组合结构空间分析．通过实例探讨了读入单刚前后结构位移和内力的变化及其变化范围．     

复合桩基中承台内区土阻力群桩效应系数的有限元分析

采用有限元方法，对复合桩基中承台内区土阻力群桩效应系数进行了分析，并编制了相应的有限元程序。应用该程序讨论了桩距、桩数、桩长、土类等对承台内区土阻力群桩效应系数的影响。     

考虑动水压力高桩承台桥梁地震反应分析

为了研究动水压力对高承台桩基桥梁地震响应的影响,通过附加质量考虑动水压力效应。桩基附加质量用Morison方程求解,承台附加质量应用速度势理论求解。最后利用Midas/Civil软件建立了千岛湖大桥有限元模型,通过有限元模型分析动水压力对高承台桩基桥梁地震反应的影响。分析结果表明:动水压力的存在会降低桥梁的自振频率;动水压力的存会使桩基地震响应增大。因此,在高承台桩基桥梁的抗震设计中考虑动水压力变得十分必要。     

柔性高桩承台与桩基的有限元分析

提出柔性高桩承台与桩基计算的一种有限单元法，其计算模型不仅将承台和桩基作为刚性联结的整体结构来分析，且考虑桩土间相互作用，可用于任意动、静荷载作用下结构的位移与内力计算．     

斜顶桩驳岸结构的变形和受力特征分析

采用非线性有限元方法研究高填土施工过程对斜顶桩驳岸结构的影响．通过对承台及桩基侧向位移变化过程、结构位移矢量场和桩身弯矩的分析,初步了解了斜顶桩驳岸结构的变形和受力特征．分析结果表明,结构变形和受力特征随施工过程而变化,承台的最大位移发生在施工过程中,其值达70mm．土体位移矢量场的分析表明,在软土地基上进行高填土,其影响深度较深．将承台位移数值计算结果与原型观测值进行比较,两者吻合较好．     

桩-筏复合基础的非线性分析与设计

在当前的工程实践中，对复合桩基的处理是按上部荷载全部由桩传到地基中去来对待的，认为承台只起连接桩顶和传递上部荷载的作用。但实际上，上部荷载是由桩、承台和地基三者共同承担的。因此，应用有限元和无限元相结合的方法，对桩筏复合基础进行非线性分析，进一步揭示复合桩基的工作原理具有实际意义和理论价值。将按单桩极限承载力设计复合桩基的新方法运用于工程实例的结果表明，复合桩设计新方法具有明显的优越性。     

考虑土体连续性的桩基承台梁内力分析

针对非文克尔地基上的桩基承台梁,从桩土作者共同工作出发,考虑土体连续性和应力变形的扩散性,提出一种利用变基床系数和地基柔度矩阵进行迭代,计算桩基承台梁内力的有限单元法,可用于分析变截面承台梁、复杂边界条件、各种荷载组合,以及梁体与土脱开、基桩差异等特殊情况下墙下条形桩基承台梁的内力.图5,参9.     

钢纤维混凝土六桩承台非线性有限元分析

将钢纤维混凝土应用于桩基承台中,有利于提高承台的受力性能.但对于钢纤维混凝土桩基承台特别是厚承台的传力机理目前国内外还没有形成统一的认识.为了探讨钢纤维混凝土六桩承台的受力机理,在已有的试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢纤维混凝土六桩承台建立数值模型,模拟计算了开裂荷载、极限荷载、裂缝分布、承台内部应力应变分布等,并将计算结果与试验结果进行了对比分析.分析结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好;钢纤维混凝土六桩承台的传力模型符合空间拉压杆模型.图9,表3,参12.     

国内首座CFRP索斜拉桥荷载试验及有限元建模

介绍了国内首座CFRP索斜拉桥荷载试验,建立了该桥基于梁壳杆单元的有限元分析模型,进行结构有限元模拟,并与实测结果进行了对比分析.分析结果表明,基于所建模型的结构静力学分析结果与试验结果基本吻合,该模型可用于CFRP索斜拉桥结构的静力学分析.同时,荷载试验结果表明,国内首座CFRP索斜拉桥结构在役刚度和承载能力符合设计要求,整体工作性能良好.文中试验及其相关分析结果可为CFRP新型缆索材料在桥梁工程中的进一步推广应用提供参考依据.     

横观各向同性层合板理论编程实现与验证

板式构件因自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板（壳）单元。文章基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验。首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系。随之,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mindlin-Reissner中厚板理论的DKT、DKQ、DST、DSQ板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法。最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响。     

曲线匝道箱梁桥现浇施工中支架布置形式分析

支架现浇施工在桥梁工程中运用广泛,但在曲线匝道箱梁桥支架现浇施工中仍存在施工难点,导致支架安全事故频发.针对曲线匝道箱梁桥固定支架整体就地浇筑施工过程中支架受力不均匀问题,总结了三种曲线箱梁桥支架布置方式,以不同支架布置方式、不同桥宽、不同曲率的Midas/Civil曲线匝道箱梁桥有限元模型为对象,通过对比分析不同模型...     

混凝土桥梁结构的多单元协作分析(英文)

对目前混凝土桥梁的有限元计算方法和未来发展趋势做出评价与预测,提出一种以核心单元为基础,并配合其它多种辅助单元,针对混凝土桥梁结构的多单元协作分析方法.核心单元是对原有实体等参元的继承和拓展,不仅在单元内采用选择性积分的方法计算单元刚度矩阵,而且能够分别考虑混凝土和钢筋各自对单元刚度矩阵的贡献,再根据结构中不同构件所具有的力学性质,引入多种辅助单元进行模拟;各种单元通过自由度变换的方法有机的结合在一起,能够实现对大跨径混凝土桥梁的空间有限元计算的全桥建模.经实测数据对比分析,多单元协作分析的方法能够对混凝土桥梁做出更为准确的分析,其应力、应变及位移等各项指标均能够满足工程精度的要求.     

索力调整中影响矩阵在MIDAS/CIVIL中的实现

本文以一座提篮式系杆拱桥为工程背景研究索力调整中影响矩阵在桥梁专业软件中的实现方法。采用桥梁专用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间模型,模型中索单元用桁架单元模拟,详细列出了索力调整中影响矩阵求解过程。该方法快捷、方便,并且满足精度要求,对实际工程中的索力调整具有现实指导意义。     

展翅梁结构剪力滞分析

展翅梁结构是桥梁结构的一种新的结构形式。本文采用空间板壳有限元对单箱三室大悬臂展翅梁结构的三种结构体系进行的“剪力滞”分析计算,为该类桥梁的设计提供了重要的参考依据。     

桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。     

Analysis of structural hot spot stress in orthotropic plates

On the basis of the actual steel deck structure of Taizhou Bridge, this paper carries out hot-spot stress analysis on some key spots by using the finite element model which simulates local structure of orthotropic steel bridge decks. A finite element model is established for local structure of orthotropic steel bridge decks, and in the analysis of linear elasticity of the structure, face load is employed to simulate the loads from vehicle wheels. Analysis results show that main stresses are relatively heavy at the joints between diaphragm plates, top plates and U-shaped ribs and the joints between diaphragm plates and U-shaped ribs. These joints shall be regarded as key points for hot-spot stress analysis. Different mesh densities are adopted in the finite element model and the main stresses at different hot spots are contrasted and linear extrapolation is carried out using extrapolation formulae. Results show that different mesh densities have different influences on the hot-spot stresses at the welded seams of U-shaped ribs. These influences shall be considered in calculation and analysis.     

连续梁桥上无缝道岔温度力与位移分析

本文采用有限元分析的方法,通过ANSYS有限元通用软件,建立了道岔-桥梁-墩台一体化计算模型,以18道岔为例,分析了连续梁端简支梁支座布置及伸缩调节器的设置方式对无缝道岔钢轨的温度力及位移的影响。研究结果对连续梁上无缝道岔的设计有一定的指导意义。     

基于scan-buffer三维不规则数据场的直接体绘制技术

针对三维有限元模型不规则数据场的特点 ,在直接体绘制算法的基础上 ,提出了一种基于scan buffer、适合多种有限元单元类型的算法 ,讨论了数据场到密度场不同的映射函数对绘制效果的影响 ,提出了适合于有限元数据场的几种映射模型