地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响

基于势流体理论,针对一典型实体矩形截面桥墩,分析了不同水深时,动水对桥墩自振特性的影响.研究了不同水深和地震波类型等条件下,作用于桥墩上动水压力的分布规律及其合力作用点位置,并分析了动水对矩形截面桥墩在地震作用下动力响应的影响.结果表明,由于动水和结构相互作用的影响,矩形截面桥墩的自振周期、墩底弯矩及剪力的峰值会随着水深的增加而不断增大.动水使墩底弯矩和剪力分别最多增大了31%和50%,因此动水对桥墩动力反应的影响不可忽略.并且,不同类型地震波对作用于桥墩上的动水压力分布的影响也不相同.根据日本规范计算作用于矩形截面桥墩上的动水力的结果与本文的结果更为接近.     

基于EPANET的桐梓隧道反坡排水设计和分析

为提高桐梓隧道反坡排水系统管道水力计算精度,确定排水管道流速和节点水压力分布及水头损失,模拟不同类型水泵组合和排水方式,基于EPANET建立桐梓隧道反坡排水模型,通过控制管道流速和末端水压力,实现对整个排水系统的设备选型和动态模拟.结果表明:与常规计算方法相比,EPANET隧道反坡排水模型在水力计算时考虑了实际高程及局部水头损失,总水头损失计算准确度提高50％以上,设计流速与实际流速一致,并能得出管网系统动水压力分布.可见EPANET可以对不同水泵组合模拟抽水分析,为隧道反坡排水设备选型和水力计算提供参考.     

拱坝坝面动水压力的加权余量解法

本文假定库水为无粘性的不可压缩流体,将坝-水系统作为三维问题.利用加权余量法给出了一种求解拱坝坝面动水压力的计算方法.文中研究了矩形河谷上拱坝坝面动水压力的分布规律,并讨论了河谷宽高比和拱坝中心角等因素对坝面动水压力的影响.算例结果表明,本文所建议的方案简便易行,计算效率高,是求解拱坝坝面动水压力的一种较好方法.     

转向冲击墩水力计算与模型试验

阐述了转向冲击墩挑流消能装置的水力计算方法,包括冲击墩附近流场的平面几何关系、与来流弗劳德数相应的允许最大转角、冲击波前后的水深比、波角和作用在转向冲击墩上的动水压力．所有这些计算都考虑了波后非静水压力分布的影响．介绍了某水库非常溢洪道末端转向冲击墩的具体布置方案,它包括3个转向冲击墩（长14．4m、高22．0m、厚2．5m）,相应的水力模型试验结果表明所设计的转向冲击墩具有良好的水力特性,所给的水力计算方法是适用的．     

动水压力对深水桥梁性能设计的影响

通过一个深水桥墩实例对中国与日本桥梁抗震规范的地震动水压力计算方法进行比较研究,分析规范关于动水压力计算的异同点,计算表明两者结果相差较大. 对桥墩的动水压力进行数值模拟计算,考察动水压力沿深水桥梁高程的分布. 为研究动水压力对桥梁整体结构动力特性的影响,以主跨260 m的牛根大桥为背景建立有限元计算模型,采用附加质量法进行计算. 结果表明,附加质量法求得的位移和弯矩比不考虑动水作用的情况有较大增幅,也表明动水压力对桥梁的性能有较大的影响. 在深水桥梁的性能设计理论与应用领域中,水与桥墩的相互作用问题有必要进行进一步的研究.     

桩基础承台水平附加质量分析

基于速度势理论 ,研究了水中桩基圆形承台作水平简谐运动时 ,承台侧面的动水压力 .提出了一个有效的计算承台侧面动水压力的半解析半数值方法 ,进而得到附加质量系数 .该方法不仅能考虑自由表面波对动水压力的影响 ,而且还适用于位于任意水深处的承台 .分析表明 ,水面附近的承台作低频简谐运动时 ,承台上的动水压力受表面波影响较大 ;而承台作高频简谐运动时 ,受表面波影响很小 .此外 ,采用修正Morison方程常规附加质量系数 ,会夸大水对承台的作用     

基于SBFEM的坝-库水相互作用分析

将W o lf和Song提出的比例边界有限元法(sca led boundary fin ite e lem en t m ethod,简称SBFEM)应用于坝-库水相互作用分析.在库水不可压缩假定的前提下推导了坝面动水压力与附加质量矩阵的基本方程.二维重力坝和三维拱坝坝面动水压力的算例表明,与有限元法比较,SBFEM计算精度明显提高,同时由于具有降维的特点,计算工作量也在很大程度上有所节约.还分析了库底和水面坡度变化以及水库边界形状适当变化对动水压力分布和数值大小的影响.结果表明,一般情况下水库边界的变化对动水压力的分布形状基本上不发生影响,对动水压力数值大小也影响不大.     

轴流泵桨叶水力矩特性的实验与计算

本文对轴流泵浆叶水力矩特性进行了模型实验与数值计算研究.介绍了水力矩实验装置及水力矩的两种数值方法:有限元法和积分方程法.结果表明:当轴流泵未产生回流时,水力矩计算值与实测值具有较好的一致性.     

下部钻具组合的大变形分析——有限元动坐标迭代法的应用

把动坐标迭代法应用于下部钻具组合(BHA)的非线性有限元分析。为BHA的非线性分析提供了一种简便而又有效的数值计算方法.给出了动坐标迭代法三维分析时有关变量的计算公式,编制了相应的计算程序,研究了不同井斜曲率和方位曲率对钻头侧向力的影响以及线性分析和非线性分析结果对比.     

三角闸门门缝输水方式的商榷

在以往设计中,常对门缝输水型的三角闸门门体在水头作用下启闭时的水流动水阻力估计不足,因而在实际工程中,经常发生操作困难,甚至造成启闭机损坏的事故.本文主要通过张家港等船闸的原型观察和室内水力学模型研究,找出了原型闸门操作发生故障的原因,探讨三角闸门应用于潮汐河流船闸上为克服动水阻力和满足闸室停泊条件时的合理输水型式及其水力计算方法,供今后设计应用.     

深水高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法

针对桥梁深水高桩承台基础—水体耦合动力问题,首先建立了深水高桩承台基础简化数值分析模型,针对桩身,给出了基于水下桩基尺度的桩身动水附加质量解析算法,并计人群桩效应的影响;针对承台,提出了动水附加质量简化有限元计算方法,依靠基于势流体单元的合理的流体动力学数值表达,即考虑了承台真实几何尺寸,又兼顾了其振动周期对承台动水效应的影响,从而得到了地震作用下高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法.以四桩高桩承台试验模型为研究对象,利用该方法进行模态及时程分析,通过与试验及其他数值、解析结果比较,表明本算法与试验及完全数值方法吻合良好,其计算精度与计算效率得到有效改善.该研究对深水高桩承台基础的抗震分析和设计具有参考价值.     

基于能量法的填土地基单桩负摩阻力计算方法

深厚填土地基因土体固结沉降导致桩基产生负摩阻力,负摩阻力会造成桩身的沉降量过大和承载力降低。针对能较准确计算深厚填土场地基桩负摩阻力方法研究成果不足的问题,通过不同法向应力下的土–混凝土界面剪切试验讨论了桩侧摩阻力的发挥机理,并考虑桩侧摩阻力随深度的分布规律,提出结合双曲线模型和有效应力法的桩侧摩阻力分段计算模型。然后,基于桩–土体系的能量传递,建立负摩阻力条件下基桩的能量平衡方程,进而导出同时考虑桩–土相对位移和桩–土体系势能变化的桩身轴力和位移计算表达式。以某桩基现场试验项目进行计算,将理论计算结果与试验实测结果对比分析,结果表明：理论计算所得桩身轴力沿深度变化曲线与试验结果基本吻合,本方法能够较准确的分析深厚填土地基中基桩的力学特性。     

桩间距和桩帽宽度影响土拱效应的现场试验

为了研究桩间距和桩帽宽度对桩承式加筋路堤土拱效应的影响,在广清高速公路拓宽工程庆丰收费站进行了现场试验,实测了路堤荷载下不同桩间距和桩帽宽度下桩帽及桩间土表面的竖向土压力,据此获得土拱高度与桩帽净距的关系.试验结果表明,桩间土表面竖向应力近似均匀分布.当桩帽净距数值超过1.0m以后,土拱高度随桩帽净距的增加而减小.桩帽-土应力比随路堤荷载的增加而增大,随桩帽宽度和桩间距的增加而减小.桩帽荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而增大,随桩间距的增加而减小.桩间土荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而减小,随桩间距的增加而增大.     

桩基承台和筏板的空间桁架设计方法研究

基于桩基承台的空间桁架传力机理,进行了承台斜压杆应力场的模拟试验。分析了承台及其斜压杆承载力的影响因素,导出斜压杆承载力计算公式,并提出了桩基承台和筏板的空间桁架设计方法及建议。     

缓倾岩质滑坡锁口抗滑桩受力模式及参数优化

目前对于抗滑桩在缓倾岩质滑坡治理中存在受力模式不清楚和参数设计不太合理的情况,主要通过理论分析、室内模型试验作为研究手段,对缓倾岩质滑坡锁口抗滑桩的受力模式以及桩间距和锚固深度进行了探索,通过研究得出锁口桩受力模式呈抛物线型和k值法是比较准确用来计算缓倾岩质滑坡抗滑桩受力的;同时对桩间距和锚固深度也提供了优化公式;进而为今后抗滑桩的理论计算和参数设计提供一定的参考。     

正断层作用下高承台群桩基础的破坏机制数值模拟

基于FLAC^3D有限差分软件,模拟正断层错动下高承台群桩基础的破坏过程,分析上覆砂土和群桩的相互作用,对比相同条件下1×3群桩和3×3群桩破坏机制的差异.计算结果表明:正断层错动作用下,1×3群桩的存在对土体破裂带的扩展影响较小,土体剪切带仍保持80°倾角向上发展,在地表形成一条陡降带,而3×3群桩则明显改变破裂带的发展轨迹,使得土体剪切带在中间基桩的桩端位置发生分叉,在地表形成两条陡降带;正断层错动使得群桩向上盘一侧倾斜,1×3群桩和3×3群桩的承台位移和倾斜没有明显差异,其数值计算结果和理论计算结果保持一致;基岩错动使得基桩间承担的竖向荷载发生重分布,中间基桩受拉,竖向荷载向两侧基桩转移;随着基岩错动量的增加,1×3群桩和3×3群桩具有相同的轴力和弯矩发展规律.     

二桩承台实用设计方法的研究

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)对三桩及多桩承台的设计作出了明确的规定,设计的可操作性比较好,但对工程中经常遇到的二桩承台没有提供相应的设计方法及依据。通过对工程实例的分析计算,对二桩承台提出了一种比较实用的设计方法,分析表明,此方法合理可行,可供工程设计参考。     

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。     

抗滑桩抗滑阻力的优化计算方法

针对传统抗滑阻力计算方法中存在的缺陷,以不平衡推力传递系数法为基础,提出了一种简便有效的抗滑桩抗滑阻力优化计算方法,即矩阵数组法,该方法不仅可用于单排抗滑桩的设计计算,获得最小的抗滑阻力和最佳设桩位置,而且可用于多（双）排桩的优化设计计算。通过工程实例比对,分析结果显示,矩阵数组法比传统方法更科学。在应用抗滑桩治理滑坡工程设计计算中,将矩阵数组法与有限元法进行结合,则计算结果更可靠、更合理。