公路桥梁深水高桩基础水平抗撞击力的非线性有限元分析

因船舶撞击造成的桥梁倒塌事故,凸显了桥梁基础水平抗撞击能力合理评估的重要性.为了满足桥梁船撞设计与评估的需要,文中提出了基于非线性有限元分析的深水高桩基础水平抗力评估方法.通过对G325国道某大桥的实例分析,并与基于我国规范设计思想的计算方法进行对比,发现所提方法适用于该类桥梁桩基础的防撞设计.     

浅析公路桥梁深水高桩基础水平抗撞击力的非线性有限元

由于船舶撞击产生的各种桥梁垮塌事件,显示出了桥梁基础水平抗撞击能力的重要作用。因此,为了更好的适应桥梁船撞评估和设计的意义,文章研究了非线性有限元分析的深水高桩基础水平抗力的评估技术,通过对某大桥工程实例的研究,并在我国的规范设计思想计算方法做出了全面的对比,发现所研究的方法适合在这类桥梁桩基础的防撞设计中使用。     

带主梁的简化模型与响应面联合 的桥梁船撞易损性分析方法

以往桥梁船撞动力分析以给定事件确定性分析为主,难以反映船撞作用的偶然性和概率性特征,以及不同能量撞击下的桥梁损伤演化特征.为此,本文面向两类典型船舶,以桥梁墩柱受船舶撞击后的剩余承载能力作为损伤评估指标,较为系统地研究了桥梁船撞易损性.首先,建立了受压RC墩柱受到侧向冲击后剩余承载能力的直接模拟方法,通过与试验结果进行对比,验证了该模拟方法的有效性.然后,基于一座典型连续钢筋混凝土梁桥,建立了两种不同的有限元简化模型,并进行了比较和验证.提出一种有限元简化模型与响应面代理模型联合的桥梁船撞易损性分析方法,获得了两类典型船舶撞击下的桥梁易损性曲线.结果表明:所建立的响应面具有良好的精度,可替代复杂的非线性有限元计算;两类船舶类型撞击下的桥墩剩余承载力的响应特征区别较大,在球艏船撞击下剩余承载能力随船速的增大而均匀减少,而在受驳船撞击时,剩余承载能力与临界船速密切相关,呈现出双折线的特征,在进行样本设计时需基于临界速度进行分段;在相同船速及质量的情况下,驳船撞击所造成的结构损伤以及失效的概率普遍要高于球艏船撞击,实际设计中应尤为关注.     

基于车厢变形推算撞击作用的研究

基于痕迹学理论,研究超高车辆撞击桥梁上部结构后车厢的变形特征,提出了基于车厢变形快速计算车桥撞击作用的方法.采用ANSYS/LS-DYNA软件建立车桥碰撞仿真模型,分析了不同车重、车速的超高车辆与桥梁撞击效应,揭示了车辆撞击作用与车厢变形受车速、车重影响的规律.由实测的车厢变形、车辆质量推算出撞击时的车速,计算了该车辆对某桥梁的撞击效应.考虑车厢变形特征的超高车辆撞击桥梁效应仿真分析结果可为桥梁的损伤评估、维修加固提供依据.     

高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗影响因素分析

基础动力阻抗的获取是研究高速铁路桥梁土-结构动力相互作用的关键。本文利用有限元软件ANSYS,对若干影响高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗的因素进行了分析。首先,利用ANSYS建立了面向工程计算的桩基础动力阻抗求解模型,并通过将计算结果与薄层法方法进行对比证实了其适用性。其次,基于京津城际线路所在的地质条件和群桩基础的实际情况,分别研究了桩基布置型式、承台埋深、桩身几何特性(长细比)、场地土层分布等因素对高速铁路桥梁群桩基础动力刚度的影响规律,并与各因素对静力刚度的影响规律进行了对比。最后,依据以上研究结果,从动力刚度的角度出发,对既有高速铁路桥梁群桩基础的设计思路进行了若干补充。     

大跨度桥梁基础在船舶撞击作用下的模态分析

船舶撞击桥梁的事故越来越多,引起了桥梁界的普遍关注。桥梁基础在船舶撞击作用下的模态分析能够帮助正确评估桥墩的抗撞击能力。本文对搜集的12座大跨度桥梁主桥基础分别建立的实体有限元模型进行模态分析,得到基础在撞击作用下振动的一般规律,可供桥墩防撞设计参考。     

高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础受力分析

基于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载特性,提出了一种改进有限杆单元计算分析方法.分析了高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载机理及受力特性,建立了双桩基础计算分析模型.其次,根据前、后桩与边坡相对位置关系,给出了后桩所受剩余下滑力与前桩所受土压力的比例关系.在传统有限杆单元分析方法基础上,结合陡坡桩受力特征,导得了考虑桩土共同作用与"P-Δ"效应的单元刚度矩阵修正方法,并在此基础上编制了适用于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础的有限杆单元分析MATLAB计算程序.采用室内模型试验对本文计算方法进行验证,给出了适用于陡坡段桥梁桩基的设计流程图.研究结果表明:本文理论计算值与模型试验实测结果吻合良好,表明本文计算方法正确可行,可为同类工程设计提供参考.     

深水高桩基础桥梁地震水动力效应分析

摘要：针对我国深水桥梁建设中广泛采用大型群桩基础的现实情况,为满足深水桥梁抗震分析和抗震设计的需求,进行了深水高桩基础桥梁地震动水力效应的研究。首先将深水高桩基础的承台理想化为一个浸入水中的截断圆柱体,建立了截断圆柱体的地震动水压等效附加质量与等效附加阻尼矩阵的解析计算方法;其次提出了非圆柱体等效为圆柱体的近似处理方法;第三在频域建立了深水高桩基础桥梁考虑动水力效应的地震振动方程,并完成了有限元程序编制;最后对一座跨海峡大桥进行了地震反应计算,结果表明地震动水力效应对深水高桩基础桥梁的地震反应有重要影响,因计算的反应量不同,可能使地震反应增大,也可能使地震反应减小,其影响程度在抗震分析与设计中应当加以考虑。     

恒载作用下桥梁桩基础三维仿真分析

本文通过大型通用有限元程序ANSYS8．1，对某实际桥梁桩基础进行了自重荷栽作用下的三维仿真分析，并且针对计算结果进行分析，结果表明基础设计合理，受力可靠。     

海上风机复合单桩基础水平承载力数值分析

近年来海上风电发展迅速,装机容量不断增大,传统单桩基础受荷负担加重,故以单桩基础和安装在桩体外围的桶型基础(摩擦轮)组合而成的复合桩基础被逐渐采用,以保证风机服役期间的安全稳定。为研究复合桩基础承载性能,通过ABAQUS有限元软件开展复合桩基础水平承载性能的研究,分析其相较于传统单桩基础的承载力优势,并进一步进行优化设计。结果表明:相同受荷情况下,复合桩基础由于摩擦轮的存在,桩身泥面处位移和桩身弯矩均大幅减小,水平承载能力明显优于单桩基础;复合桩基础中摩擦轮直径和高度对其水平承载能力影响较明显,但其厚度对复合桩基础水平承载能力影响有限。可见复合桩基础承载能力明显优于单桩。     

循环荷载下黄土地区桩基础抗拔承载力计算

为研究竖向循环荷载对桩基抗拔承载力的影响,基于现场试验分析了循环荷载下循环次数、循环荷载比对循环位移比的影响规律,总结了循环作用下的抗拔系数与循环位移比的关系,建立了基于循环位移比的桩基础抗拔承载力计算模型。研究结果表明：相对于单一拉拔荷载,循环荷载下桩基础的承载能力衰减更快,两种情况下桩基的承载力计算方法不可等同;循环荷载比和循环次数是影响桩基承载能力的重要因素,循环拉拔作用下循环次数大于2或循环拔压作用下循环拔压荷载比大于5∶4时,循环荷载对桩基承载力有较大的削弱作用;循环位移比对桩基承载能力的衰减存在放大作用,当循环位移比达到0.8时,桩基承载能力的衰减率达到50%,因此实际工程中应合理控制循环位移比的大小;提出了黄土地基中循环荷载作用下桩基承载力计算模型,通过案例表明,新提出模型计算的抗拔承载力与实测值误差较小,验证了模型的准确性和可靠性。研究结果为循环荷载作用下桩基础抗拔承载力的计算提供了宝贵的借鉴。     

硅藻土层水平抗力系数的比例系数m值试验研究

硅藻土是一种特殊性质的土,其工程力学特性的研究相对较少,尤其是工程上常用的地基土水平抗力系数的比例系数m值,针对m值的研究更少。在硅藻土地层桥梁灌注桩水平承载力设计中,m值的大小非常重要,却缺乏有效的取值依据。本文依托新建杭绍台高铁工程,在硅藻土试验区开展了3根灌注桩的水平静载荷试验,得到了桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值,根据硅藻土强度试验指标和相关规范方法进行计算,得到了白色、兰色和黑色三类硅藻土的m值,经验证与测试桩水平静载试验结果一致。研究成果可为硅藻土地层桥梁桩基或类似工程的设计参数取值提供参考。     

多灾害作用下特大桥梁深水基础动力稳定性分析

以拟建的琼州海峡大桥深水基础为研究对象,考虑地震力、船撞力、波浪力等多种灾害因素,采用有限元动力分析法对深水基础位移响应进行分析,探讨其动力响应特性.结果表明:深水基础在地震力作用下基本为同向运动,并发生较大的水平位移,100年超越概率4%(E2水准)时位移最大达24.4cm.船撞力作用下,水平位移达15.1cm;波浪力作用下,水平位移达10.8cm;群桩在动荷载作用下响应复杂,由于土体的约束以及上部大刚度沉井的惯性力作用,桩身及上部沉井相对位移较大,导致桩头部位发生明显的应力集中.计算结果可为今后特大桥梁深水基础,尤其是为琼州海峡大桥深水基础的设计提供参考.     

桥梁桩基承载力性状的测试新技术研究

根据桥梁桩基工程中荷载传递规律的特点,分析了桩基承载力现场测试技术和方法,认为Osterberg测桩法是桩基测试的革命。通过室内初步试验结果和现场的工程实例介绍了Osterberg测桩法的原理、应用现状及存在问题,认为该测桩法适合于桥梁桩基载荷试验并确定桩基承载性状,对大型桥梁桩基测试意义重大,在工程实践中具广阔的应用前景。     

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.     

珊瑚礁地层桥梁基础钢管打入桩承载特性

钢管桩基础作为桥梁、港口码头、海上风机、近海钻井平台等领域广泛应用的基础型式之一,单桩竖向承载力是钢管桩基础设计的关键内容之一。但由于珊瑚礁地质条件复杂性,珊瑚礁地质钢管桩承载特性尚未明确。对中马友谊大桥28根钢管桩基础开展试验研究与数值计算,结果表明中等-强胶结的礁灰岩地层取芯岩样具较高抗压强度,能提供一定桩端承载力,可作为临时结构打入桩基础的持力层。揭示了珊瑚礁地质钢管桩承载机理,提出了改进的钢管桩竖向承载力设计方法,为珊瑚礁地质区域的工程建设提供有力支撑。     

公路桥梁超长钻孔灌注桩的可靠度研究

随着国家基础建设的投入,跨江、跨海湾大型桥梁建设日益增多,而超长钻孔灌注桩基具有承载能力强、适应性大的特点在桥梁桩基中应用也越来越广泛．超长钻孔灌注桩的荷载传递机理、变形沉降与普通桩型存在一定的区别,而目前公路桥梁桩基设计依据主要为《公路桥涵地基基础设计规范》,该规范设计参数大多数是在普通桩型基础上进行统计归纳的,对超长钻孔灌注桩的设计不具有针对性．因此论文在搜集超长桥梁桩基资料基础上,统计了典型地层土性参数,计算了目前公路桥梁中超长钻孔灌注桩的承载力的可靠度指标,并分析了影响其可靠度指标值的因素,为此后公路桥梁项目中超长钻孔灌注桩的设计提供一定的理论参考依据．     

中空基础在输电线路黄土地基中的承载特性研究

随着杆塔基础承担的载荷不断增大,黄土地区常用的挖孔灌注桩呈现直径大、埋深大的工程特征,大大削弱了其经济性和环保性。联想到筒桩基础良好的工程性能,结合输电线路自身的行业特点和黄土的土质特性,提出了应用于黄土地区的中空基础。而对于中空基础的理论计算,没有现成的计算公式可以应用。基于单桩基础的内力和承载力理论计算方法,分析了中空基础相应的理论计算方法。利用数值模拟和现场原位试验,阐述了该理论计算方法的合理性,为中空基础的工程应用和设计提供参考;同时,现场原位试验表明中空基础承载力远远大于相应线路的设计值,可在工程中进行试点推广应用。     

海上风机变径单桩基础水平承载特性数值分析

为研究海上风机变径单桩基础承载性能,通过有限元分析软件ABAQUS建立变径桩数值模型,开展变径单桩水平承载性能的数值模拟研究,分析其相对于通长单桩基础的承载性能优势,并针对变径段尺寸进行参数分析.结果表明:变径桩极限承载力较通长桩存在明显提高,相同水平荷载作用下,变径单桩基础桩身位移明显减小,其水平承载能力要优于通长桩...     

填土地基中桩侧负摩阻力计算方法

就桩侧负摩阻力的计算方法进行探讨，介绍了桩侧负摩阻力的确定方法、中性点位置的确定及桩基承载力的验算，提出了相应的计算方法。同时通过工程实例对桩侧负摩阻力进行验算，说明了考虑桩侧负摩阻力在建筑工程中的重要性。