拱形抗滑结构模型试验研究

针对拱形抗滑结构治理黄土地区滑坡的适用性,通过3组室内物理模型试验,对比分析拱形抗滑结构的桩后土压力、桩顶位移、桩身弯矩及连梁受力变形特征。结果表明：3种工况下抗滑桩桩后土压力基本一致,呈三角形分布;桩身弯矩的变化规律基本相同,呈先增大后减小再增大的趋势;直线形布置的抗滑桩桩顶切向位移几乎为0,桩顶法向位移最大值为13.56 mm;当采用钢管混凝土桩拱形布置时,桩顶切向位移为1.41 mm,桩顶法向位移为2.65 mm;当采用竹管混凝土拱形布置作为临时救灾抗滑支护结构时,桩顶切向位移为1.55 mm,桩顶法向位移为2.81 mm;采用拱形抗滑结构对桩顶水平位移有较好的约束作用,同时还可改善桩身受力状态。     

钢筋混凝土壳体矮圆仓的外环梁设计

采用环形结构的计算理论,对外环梁进行了受力分析·通过对壳体理论的简化计算,分析了壳体在薄膜力和边缘力作用下的位移和转角,利用外环梁处的位移协调条件,能够求出外环梁的力和弯距,为外环梁的工程设计提供理论工具·并且利用给出的公式可以计算矮圆仓壳体上弯矩和应力的分布·分析表明,弯矩在接近外环梁处较大,远离则逐渐变小·通过与有限元计算和实测的结果对比,说明本文的计算方法具有可靠的精度·     

考虑残余顶推力作用时盾构下穿引起既有顶管管廊变形

针对隧道开挖引起上覆既有顶管管廊变形的工况,提出了一种可考虑顶管管廊残余顶推力的管廊竖向变形理论计算方法。第一阶段采用修正Loganathan公式解得隧道开挖引起周围土体的自由位移,把土体自由位移附加在既有管廊轴线上,第二阶段将既有管廊简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在Pasternak地基模型上,同时考虑管廊轴力对其变形响应的影响,随后根据管廊两端自由的约束条件提出了隧道开挖引起既有管廊受力变形半解析解。研究结果表明：与某工程实测数据验证对比,本文方法计算结果与实测较为符合;与本文方法退化解析比较,本文方法预测结果更具有优越性。进一步参数得到如下结论：地层损失率的增大会使得既有管廊位移及其内力呈现线性增大的趋势;随着管廊直径的增大,既有管廊位移和弯矩会迅速增大,其增速也在不断增大;随着隧道开挖轴线埋深的增加,既有管廊位移和内力均会大幅度减小。     

不同掺量钢纤维自密实混凝土梁的抗弯性能有限元分析

根据理论计算与试配获得了不同掺量的钢纤维自密实混凝土配合比,由混凝土力学性能试验得到各配合比下混凝土的力学性能指标,并以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,分析不同钢纤维掺量的钢筋自密实混凝土梁的抗弯性能及裂缝分布,并找到最佳钢纤维自密实混凝土配合比,为工程实践提供参考.计算结果表明,掺钢纤维的钢筋自密实混凝土梁,其开裂荷载、屈服荷载、弯曲韧性及结构刚度与普通钢筋自密实混凝土梁相比得到提升,并且实际极限荷载也能得到相应改善.     

钢-混凝土连续组合梁非张拉预应力技术的关键参数分析

通过对2～5跨非张拉预应力连续组合梁各受力阶段的分析,研究了配重大小、配重施加的合理范围以及负弯矩区后浇混凝土长度等非张拉预应力技术中一些关键参数的设计计算方法,并初步探讨了卸除配重后,在使用阶段非张拉预应力连续组合梁负弯矩区裂缝宽度及梁跨中变形的计算方法,提出因实施非张拉预应力技术而引起的反向挠度,可通过将卸除配重的...     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

临海富水软弱地层综合管廊变形缝间距优化及防水构造

以福州市万新路地下综合管廊工程为依托,研究了地下综合管廊变形缝的间距设置优化以及防水构造设计.运用有限元软件MIDAS-GTS NX建立综合管廊力学模型,计算综合管廊变形缝设置间距分别为30、60 m时结构的应力和变形,分析综合管廊变形缝间距变化对结构受力变形的影响.研究结果表明:变形缝间隔30和60 m时,综合管廊结构最大拉应力分别为2.1和2.68 MPa, 60 m设置一道变形缝最大拉应力超过规范允许值(2.51 MPa).当变形缝设置间距为30 m时,其顶板和底板最大竖向位移分别减小4.687和4.930 mm.优选出变形缝设置间距为30 m时施工中各项监测数据满足规范要求,且在福州市万新路地下综合管廊施工中运用,取得理想效果.     

土工格栅抑制沥青混凝土梁的损伤分析

目的研究土工格栅抑制混凝土梁的损伤效果,为沥青混凝土路面施工过程中的损伤开裂控制提供参考.方法应用Sidoroff和ABAQUAS损伤模型的有机结合,对未加铺土工格栅与在不同位置加铺土工格栅的沥青混凝土三点弯曲梁进行了损伤演化分析;运用疲劳试验对土工格栅加铺于梁底部进行损伤分析.结果土工格栅加铺层在梁底部和距梁底部1/3处加铺土工格栅后,沥青混凝土梁的损伤因子均得到了较大程度地减小,进而确定了土工格栅的最佳加铺位置为梁底部.疲劳试验结果表明,土工格栅加铺于梁底部能提高疲劳寿命8.49倍.结论土工格栅可以有效地抑制沥青混凝土的损伤,延长疲劳寿命.     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.     

溶槽地段隧道地基梁的结构分析与优化设计

介绍隧道遇到溶槽时采用地基梁穿越的结构方案;利用Winkler地基上Timoshenko梁理论分析地基梁的极值内力、位置和变形;比较不同支承长度对地基梁弯矩、剪力分布的影响;提出极值弯矩比相等的支承长度优化目标;分析溶槽地段填充物的基床系数和沉降对地基梁受力的影响.研究结果表明:Winkler地基梁采用Euler梁理论分析时将低估地基的支承作用;2种不同地基介质的交界处是地基梁剪力最不利位置,最大负弯矩发生在支承段且靠近地基介质交界处,最大正弯矩发生在溶槽内;溶槽填充物的沉降显著改变地基梁受力,完全悬空时地基梁最不利正、负弯矩分别改变41.56和37.52倍,最不利正、负剪力分别改变32.67和12.55倍,设计和施工时应重视此问题.     

预加轴力对基坑交叉工程稳定性影响

针对长春卫星广场节点范围内快速路结构工程与既有车站主体结构交叉的问题,综合现场实测和无预加轴力不对称开挖的模拟分析,对原有的基坑开挖方案进行了模拟和优化。结果表明：当采用无预加轴力不对称开挖方案时,基坑桩体水平位移呈现出朝向基坑且上大下小的变形特征,其中由于土体开挖引起荷载变化造成的最大变形量占总变形量的75％以上;采用增加200 kN 预加轴力的优化方案后,基坑桩体水平位移呈中间大两端小的变形特征,桩体的最大水平位移减小了10．84 mm,比原方案减小52．1％,与无预加轴力模拟的结果相比,西侧最大变形增大了0．31 mm,东侧最大变形减小了0．82 mm;方案优化后,两侧基坑变形趋于平衡并关于主体对称,减小了结构的剪力;桩体最大水平变形的位置下移至桩顶以下9 m 处,有效约束了桩体上部的变形。     

沥青加铺层温度应力研究(Ⅰ)：力学模型

研究比较了3维有限元模型、平面有限元模型和弹性地基上双层叠合梁模型在分析旧混凝土路面上沥青加铺层温度应力的适用性,指出加铺层路面结构变形视二垂直方向变形之叠加是可行的.由于旧混凝土路面接缝造成的结构间断,加铺层层底应力集中现象明显,收敛较其截面内力(弯矩和轴向力)困难,加铺层受力状况宜用其截面内力表征.调整双层梁的水平剪切变形和竖向拉压变形效应系数,弹性地基上双层叠合梁模型的加铺层截面内力计算结果与2维平面模型的结果具有很好的一致性.     

管廊混凝土中镁质膨胀剂的水化与膨胀特性研究

地下管廊混凝土易产生收缩变形和渗漏开裂等病害,严重影响管廊结构安全和服役寿命。在管廊混凝土中掺加膨胀剂,可补偿其收缩变形,降低开裂。该文使用镁质膨胀剂,通过差热/热重分析仪对比不同温度对镁质膨胀剂的水化程度的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜研究不同龄期和水泥掺量下镁质膨胀剂的水化程度和水化产物形貌,分析其对混凝土收缩补偿效果。结果表明:镁质膨胀剂随养护温度升高水化加快,在50℃养护条件下的反应速率约是20℃养护条件下的2倍,水化产物特性无改变;镁质膨胀剂在大量水泥中水化呈六方板状,晶体尺寸小于0.1μm,易聚集在水泥水化产物周围,产生局部膨胀开裂。掺镁质膨胀剂管廊混凝土由收缩转变成微膨胀,随掺量和养护龄期增加,混凝土试件膨胀率会逐渐增加,养护到90 d后,膨胀速率逐渐变缓,可避免混凝土管廊胀裂风险。     

45°倾角正断层粘滑错动对隧道影响试验分析

通过1∶50室内模型试验,模拟了45°倾角正断层粘滑错动下,与之正交的隧道结构的受力变形破坏过程,并布置传感器监测了隧道顶部和底部的围岩压力、隧道轴向的应变和隧道环向的应变.结果表明,围岩压力在剪切带附近发生显著变化,上盘和剪切带范围内拱顶压力显著增大,下盘拱顶压力次之,上盘和剪切带隧道底部压力减小,下盘底部压力显著增大,隧道与下部围岩可能局部脱空以适应断层的剪切位移;上盘和剪切带范围内隧道纵向弯矩为正,下盘范围内为负,隧道偏心受压;以原型混凝土压坏来判定衬砌破坏,初步确定原型结构破坏所容许的最大断层位移D=0.7m,理论上该值略偏大;隧道衬砌破坏区域长度,在剪切带和下盘范围分别为1.7和2.8倍隧道宽度.     

提运架复合工况下长节段大吨位地下管廊结构安全监测与分析

为了掌握雄安新区城市综合管廊运输与架设过程中的廊体受力情况,明确多工况荷载对地基沉降和管节拼缝连接的影响,采用应力和变形监测设备对提运架复合工况下的管廊结构受力性能和沉降变形进行了现场监测和安全分析,通过将应变计安装在关键管节的顶板和侧墙位置,并对管廊架设过程中的典型管节布置静力水准仪和测缝计,获得了不同工况下综合管廊的受力和变形数据。结果显示：1)综合管廊侧墙受压,顶板受拉,但应力值均未超过混凝土强度标准值;2)综合管廊的沉降变形呈波动变化规律,但波动范围较小,最大沉降监测值仅为2.8mm,管廊结构的沉降变形总体可控;3)综合管廊的管节拼缝宽度变形仅为0.05mm左右,关键管节的接头拼缝连接良好。研究结果表明雄安新区综合管廊的结构受力性能良好,地基沉降和管节拼接不受复合工况动态荷载作用的影响。     

考虑剪切变形下隧道开挖引起邻近桩基水平向响应简化分析

隧道开挖引起邻近桩基的变形影响理论研究都将桩基简化成Euler-Bernoulli梁搁置在传统的Winkler地基模型和Pasternak地基模型上,忽视了桩基变形时桩基自身剪切变形的影响。基于两阶段分析法,采用Loganathan公式计算隧道开挖引起邻近土体自由位移场,再将桩基简化成可考虑剪切变形的Timoshenko梁放置在Kerr地基模型上,建立桩基水平方向受力平衡方程,结合桩基两端约束条件,获得邻近桩基的水平位移及其内力半解析解。随后考虑群桩间土体遮拦效应,进一步获得隧道开挖对邻近群桩的变形影响。通过与工程实测数据及有限元模型计算结果对比,验证了本文方法的合理性。研究结果表明：邻近群桩水平位移及其弯矩随着地层损失率增大而线性增大;隧道埋深增大会引起邻近群桩水平位移减小,桩基弯矩峰值在隧道埋深较大时明显减小;桩隧间距增大会引起邻近群桩水平位移及其内力减小,其减小速率逐渐变缓。     

深水钻井送入管柱的载荷计算与强度分析

在海底浅部地层导管段和表层套管段的深水钻井过程中,裸露在海水中的送入管柱承受各种复杂载荷,有失效的风险。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立无隔水管环境下送入管柱的准静态载荷计算模型,应用加权余量法进行求解,分析海洋环境载荷、钻井船偏移运动及底部套管柱重力等因素对送入管柱受力、变形和强度安全的影响。结果表明:海流载荷对管柱横向变形作用显著,波浪载荷对管柱顶部弯矩有较大影响;底部套管柱重力是影响送入管柱强度设计的关键因素;在不同作业阶段,钻井船适当的负向偏移有助于导管垂直安装,而钻井船适当的正向偏移能有效减小管柱顶部弯矩;由于弯曲正应力造成Mises应力在管柱顶部和底部出现突增,可基于轴向复合应力进行送入管柱的强度设计,并给出了管柱结构优化方案。     

装配式波纹钢综合管廊施工回填过程受力特性试验研究

装配式波纹钢综合管廊（Prefabricated Corrugated Steel Utility Tunnel,PCSUT）是一种新型管廊结构,为明确其施工回填过程结构受力特性,以河北省衡水市武邑县某多舱装配式波纹钢综合管廊工程为依托,选取了3个监测断面对回填过程中管廊综合舱及燃气舱的位移、应变、舱外土压力进行现场监测试验.结果表明：回填到综合舱拱顶时综合舱竖向位移及水平向位移相对较大,此时结构处于相对不利状态,回填到拱顶之后综合舱位移开始恢复;燃气舱由于其截面形状的特殊性,整体竖向位移值接近,水平向最大位移发生在拱腰位置;舱体应力可分解为弯矩引起的弯曲应力和轴力引起的轴向应力,设计计算过程须考虑弯矩和轴力的组合效应;管廊回填过程土-结相互作用明显,回填结束时舱外土压力沿拱轴线并非完全一致,其大小分布与主体结构相对于回填土体的位移状态有关.研究成果可全方面解释装配式波纹钢综合管廊施工回填过程受力特性,为后续研究、设计、施工提供案例支撑.     

混杂纤维增强混凝土深梁受弯性能试验研究

通过对14根钢纤维和聚丙烯纤维混杂增强高性能混凝土深梁的正截面受弯性能试验研究,分析了深梁的抗裂弯矩、屈服弯矩、极限承载力以及正截面受弯破坏形式与混杂纤维体积掺量的关系,研究结果表明:掺加少量的钢纤维(50~78 kg/m3)和聚丙烯纤维(0.5~1 kg/m3)使深梁的开裂弯矩提高10%~40%,屈服弯矩提高50%~100%,极限承载力提高1~2倍,深梁的受弯韧性明显提高.     

装配式钢桁-混凝土组合梁变形性能的试验及计算方法研究

为了研究课题组提出的装配式钢桁-混凝土组合梁（PSTC）负弯矩区段的变形性能,针对某依托工程桥梁设计制作了一根变截面PSTC试验梁,开展了负弯矩区段变形性能试验研究。针对此梁,提出了一种挠度简化计算方法：将钢桁腹杆等效为钢腹板,从而计入其剪切变形对组合梁刚度的影响,同时考虑钢与混凝土之间的滑移。结果表明,该新型组合梁表现出显著的三阶段受力,根据简化计算结果,在20吨和47吨荷载作用下,梁的挠度为3.96mm和8.31mm,相比试验测试值4.03mm和8.39mm,计算结果准确,可为同类桥梁提供参考。