基于土-钢共同作用模型的覆土波纹钢板拱桥施工过程受力分析

通过积分计算波纹钢板截面特性,并利用刚度等效的原则将其简化为平钢板,建立了平面二维土体与结构共同作用模型,计算分析了土体参数对结构受力的影响．采用有限元分析技巧,对一座实际波纹钢板拱桥的施工过程进行了模拟,计算分析了施工过程中关键截面的变形和内力变化规律．计算和分析结果表明,波纹板截面特性的积分算法具有很高的精度,通过刚度等效方法建立的土-钢共同作用模型可以考虑土与结构相互作用．施工过程的模拟结果说明,覆土波纹钢板拱桥施工过程中变形和内力变化较大,施工中应严格分层,对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时的位移和内力变化．     

拱脚变位对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

结合内蒙某实际桥梁参数,利用有限元软件建立了考虑土与波纹钢板相互作用的二维平面应变模型,通过对模型施加强制位移,计算分析了10种不同拱脚变位工况下结构的受力和变形的变化规律.拱脚发生水平位移时对结构受力性能的影响比拱脚发生竖向沉降时大,拱脚水平位移造成结构位移增大,拱圈应力由受压转为受拉;拱脚不均匀沉降对结构的影响较均匀沉降大;特别是拱脚同时发生不对称的竖向和水平位移使结构位移显著增加,拱圈两侧拉压应力数值都明显增大.拱脚变位还会造成拱脚反力变化,特别是不均匀拱脚变位时会出现反力方向变号.尽管覆土波纹钢板拱桥变形适应能力较强,但在设计和施工中也应采取措施,避免和减小基础的变位.     

回填施工对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

根据有限元软件和内蒙古某座拱桥参数,用beam3二维梁单元模拟波纹钢板,用plan42二维实体单元模拟回填土体,建立了考虑回填高度与拱圈相互作用的平面模型,计算了不同回填高度下的拱圈弯矩和轴力,分析了回填高度对拱圈应力和变形的影响.计算结果表明:在对称回填施工过程中,拱圈最大径向绝对位移约为0.9 mm,拱圈最大、最小...     

土层对土岩双元地层深基坑变形影响效应研究

为探究土岩双元地层中土层力学参数及其空间分布特征对深基坑施工变形规律的影响,采用ABAQUS有限元软件,建立土岩双元地层深基坑三维施工力学模型,考虑土层力学参数及土岩结合面倾斜角等因素,分析多种工况的土岩双元地层深基坑施工诱发变形的规律。研究结果表明：(1)土体的弹性模量越大,桩身的侧移就越小,桩身侧移曲线由单调递减变为先增后减的“鱼腹状”,最大侧移点也由桩顶不断下移;(2)土体的黏聚力越大,土体和桩体的侧移就越小;黏聚力在一定的安全范围内对土体的侧移影响较小;(3)土岩结合面结构对支护结构变形有重要影响,其倾斜角度可以改变桩侧所受到的侧向土压力。当土岩结合面斜向抗滑桩身一侧时,侧向土压力会增大,导致桩身位移和土体侧移加大,但土岩结合面对岩层及岩层部位的桩体影响不大。     

波纹钢腹板屈曲性能(英文)

通过调整波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹高度和平板宽度等尺寸参数,制作了16个试验模型,进行了波纹钢腹板试件的剪切屈曲试验,记录了不同试件在各级试验荷载作用下的结构变形、应力分布、屈曲荷载与屈曲形态,对比分析了各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载与屈曲模态的影响.分析结果表明:根据试件的屈曲形态,不同尺寸的波纹钢腹板的屈曲破坏主要表现为3种模态;随整体外形尺寸、波折角度、波纹板厚度的增大及波纹高度的减小,波纹钢腹板的剪切屈曲荷载随之增大;整体高宽比对剪切屈曲荷载影响较小.     

高填方钢波纹管涵垂直土压力计算

引入表征钢波纹管波形特性的惯性矩计算方法, 通过Spangler管-土相互作用模型, 得到了钢波纹管涵竖向收敛变形计算公式; 假设管涵顶部填土为半无限直线变形体, 将条形基础沉降倒置后比拟上埋式管涵的受力模型; 基于弹性力学推导的基础沉降计算公式, 着重考虑管涵侧向土体压缩变形与管涵自身的竖向收敛变形之差, 推导了管涵垂直土压力的计算公式; 以广巴广陕高速公路连接线吴家浩-张家湾段高填方钢波纹管涵工程为例, 对涵顶垂直土压力进行了现场测试, 将采用公式计算所得涵顶垂直土压力与现场试验结果和应用实测沉降差反算的垂直土压力进行了对比。研究结果表明: 涵顶垂直土压力随填方高度的增加而增大, 填土至设计标高后涵顶垂直土压力计算值、实测值和反算值分别为224.14、221.98、211.33kPa, 计算值与实测值的相对误差约为0.9%, 反算值分别比计算值和实测值小6.1%、5.0%, 且计算结果、反算结果均与实测涵顶垂直土压力变化规律一致, 填方越高, 误差越小。可见, 提出的高填方钢波纹管涵垂直土压力计算公式可行, 不仅考虑了涵侧土体的抗力系数和基床系数, 而且体现了钢波纹管的变形与受力特征。      

收缩徐变对中承式系杆拱桥拱肋力学性能影响分析

为研究中承式系杆拱桥在成桥后不同龄期内,混凝土收缩徐变对拱肋各控制截面内力、变形和应力的影响,以黎明大桥为例,通过Midas Civil有限元软件建立桥梁模型,分析不同龄期下拱肋内力、变形和应力。研究结果表明：随着龄期逐渐增大,各控制截面内力和变形的变化幅度相比于应力变化幅度较大,成桥后龄期两年及以上混凝土收缩徐变对拱肋产生的影响逐渐趋于平稳,并随计算时间终止而终止。     

深基坑桩锚支护结构变形的土体参数敏感性分析

为研究土体参数对深基坑桩锚支护结构变形的影响,利用有限元软件建立基坑计算模型,分别针对不同弹性模量、内摩擦角、黏聚力及泊松比对支护桩水平位移的影响进行敏感性分析,研究结果表明:增大土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力,基坑支护桩变形量会逐渐变大;增大土体泊松比,基坑支护桩变形会逐渐变小;基坑支护桩水平位移最大水平位移发生在靠近桩中位置。研究结果可为不同土体参数的深基坑桩锚支护结构工程设计提供理论参考。     

结构性土体固结压力的力学效应

针对黄土、盐渍土、红土、下蜀土、软土以及添加水泥和石灰固化后的吹填土等特殊土体表现为结构强度高、先期固结压力大,且地表土超固结比十分高,存在随着土层深度的增加,前期固结压力值减小的反常规现象,开展了土体结构力、结构强度和结构性土体等一系列问题的研究。通过对大量试验资料的分析,讨论了影响土体前期固结压力的主要影响因素,包括土体胶结类型、成因特点、原岩结构以及环境等因素;根据原状土和重塑土的圧缩曲线半定量地确定结构强度值;并探讨了结构力的形成机制。研究结果表明:土体结构强度受到影响则导致土体前期固结压力发生改变;前期固结压力实质上是由传统定义上的前期固结压力与结构强度两部分构成;结构力即为颗粒之间形成的固化胶结连结力。最后给出了结构强度和结构性土的定义。      

提篮式钢箱拱桥施工缺陷处治

以提篮式钢箱拱桥为背景,分析施工中钢箱接缝错台对拱桥内力和变形的影响,提出接缝错台的补强办法。研究结果表明：接缝错台对拱肋内力、变形几乎没有影响,但错台会造成应力集中,接缝截面应力相应增大,必须验算错台截面应力是否超过材料的容许应力,并采取有效措施保证结构的安全。算例表明提出错台处治的方法是合理的。     

多年冻土地区无基波纹管涵洞冻胀分析

为分析波纹管涵洞冻胀下的受力机理,利用大型有限元软件对多年冻土地区采用的金属波纹管涵洞进行力学性能分析,具体分析了在底面两端产生不同的冻胀量时,换填厚度、壁厚、上部填土厚度对涵管受力性能的影响,提出了针对常用直径为1m的波纹管涵洞适用的结构形式;同时得出了金属波纹管本身具有较大的横向补偿位移的能力,可适应较大的变形和沉降要求.     

多年冻土地区无基波纹管涵洞冻胀分析

为分析波纹管涵洞冻胀下的受力机理,利用大型有限元软件对多年冻土地区采用的金属波纹管涵洞进行力学性能分析,具体分析了在底面两端产生不同的冻胀量时,换填厚度、壁厚、上部填土厚度对涵管受力性能的影响,提出了针对常用直径为1m的波纹管涵洞适用的结构形式;同时得出了金属波纹管本身具有较大的横向补偿位移的能力,可适应较大的变形和沉降要求.     

公路波纹钢管涵洞设计计算

传统钢筋混凝土涵洞在运营后期常因结构刚度较大、不能适应地基变形而带来一系列问题,公路波纹钢管涵洞能较好解决这一问题。此外由于施工便捷、经济实用等优点,公路波纹钢管涵洞越来越受到行业的关注,但是由于国内尚无相应完整的设计规范体系,在一定程度上限制了公路波纹钢管涵洞的应用。在综合比较了国外波纹钢管涵洞设计规范的计算公式及参数取值的基础上,结合国内结构材料相关取值,论证了国外波纹钢管涵洞设计规范在我国具有适用性,并推荐采用加拿大公路桥涵设计规范。     

大孔径钢波纹涵洞施工控制技术

钢波纹管涵洞是采用波纹状圆管或波纹状弧形板通过连接或拼装形成的一种新型涵洞形式。由于轴向波纹的存在使其具有更加优良的受力特征,可以适应基础变形导致的涵洞破坏问题。文中结合工程项目的施工实践,总结大孔径钢波纹管涵洞的施工控制技术,包括整体拼装、片状拼装以及基础、两侧材料的回填和压实,施工过程中的防腐处理等,可供工程设计和施工参考。     

空间刚架结构钢-混结合段的力学性能

为了研究某高速铁路空间刚架结构钢-混结合段的力学性能及传力机理,对其进行了1∶2大比例节段模型试验及非线性有限元分析.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试主要构件的应力、变形分布及其随加载历程的变化;结合非线性有限元分析,探讨了结合段传力构件之间的荷载分配关系.研究结果表明:钢-混结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低;钢结构与混凝土之间相对滑移量较小,二者能协同受力;结合段内混凝土、钢板、剪力键等均处于弹性工作阶段,且应力分布均匀,具有较高的安全储备;钢-混结合段能有效传力,承压板和剪力键各自分担50%的荷载,荷载分配较合理.      

浅谈波纹管涵的设计

从孔径和基础深度的确定、压实度和荷载系数的关系、内部压应力和设计压力的关系、波纹管涵的厚度确定介绍了波纹涵管的设计。