基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁—桥墩、主梁—桥墩—桩基与主梁—桥墩—桩基—土层3种有限元模型,对3种模型进行了自振频率与振型的比较分析,同时也对主梁—桥墩—桩基—土层模型进行了典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:相同振型下,考虑主梁-桥墩有限元模型的自振频率比考虑主梁-桥墩-桩基-土层的自振频率大;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,最大值达到7 960.4 k N·m,设计时应加以考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,最大剪力数值为288.8 k N;横桥向地震加速度对梁体横向位移为27.2 mm,对安全造成较大影响,需要特别引起重视;横桥向地震加速度对顺桥向位移仅为0.4 mm,影响较小。     

盾构施工隧道侧穿桩基侧摩阻影响研究

盾构开挖侧穿桩基对既有桥梁会产生扰动影响。利用有限元软件MIIDAS-GTS,采用对隧道洞分步开挖过程的方法模拟杭州市地铁5号线盾构施工,通过模型研究盾构施工过程中桩土界面相对位移,以此利用侧摩阻力来表示相对位移产生的影响。在地铁盾构隧道施工中,桩土相对位移最大值均发生在靠近桩顶附近,最大值7.3mm。桩基侧摩阻力在桩长范围内呈现负摩阻力,土体沉降均大于桩基沉降。黏质黏土和淤泥质黏土的土层交界处产生最大负摩阻力,计算结果有助于评价桩身稳定安全性。     

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

洛河特大桥抗震性能计算

为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500 m.s-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160 m以及桥长小于660 m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时,应考虑桩-土相互作用,并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。     

苏瓦纳米机场轻轨工程高架桥梁桩基受冲刷的影响分析

水流冲刷是造成桥梁毁坏的重要原因之一。以苏瓦纳米机场轻轨工程高架桥梁桩基为例,建立了桥墩局部冲刷形态模型,分析了桩基变形、桩身轴力及桩侧摩阻力受冲刷的影响,同时分析了受不均匀冲刷时桥梁桩基性能的变化。计算结果表明:局部冲刷对桥梁有严重影响且会影响到其他桩基,上游桩基受冲刷造成的地表变形对下游桩基有一定的影响;得到桩身轴力及摩阻力所受冲刷影响范围及峰值所在位置。可以为工程设计提供参考。     

地表堆载对临近桥梁群桩受力和位移影响分析

以某地区地表堆载临近桥梁群桩桩基为例,采用有限元软件ABAQUS建立数值模型,重点分析了堆载对桩体的位移、轴力和桩侧摩阻力的影响,得到以下结论:堆载作用下,周围土体发生明显的沉降,加上桩土之间的相互作用,会对桩基的安全产生不利影响;角桩和边桩承担大部分桩顶荷载,中心桩分担的荷载比较小,堆载对中心桩轴力影响最小;从侧摩阻力方面来说,堆载对角桩侧影响最大,边桩次之,对中心桩影响最小;从桩身沉降方面来说,单侧堆载使得靠近堆载侧的桩顶竖向沉降最大,远离堆载侧的桩顶竖向沉降最小,且堆载对角桩的整体影响最大,边桩次之,中心桩最小。     

全无缝桥梁混凝土灌注桩受力性能分析

针对目前全无缝桥梁混凝土桩的受力性能研究现状,本文通过有限元软件MIDAS/Civil对国内首座全无缝桥-福建永春某大桥为原型,建立了不同参数的全无伸缩缝桥梁混凝土桩基模型,开展了混凝土桩基受力性能有限元研究,并对各模型桩的参数变化进行分析。分析结果表明,地基系数、桩径以及荷载作用效应等对全无缝桥的混凝土桩基受力性能影响显著。为减小桩身应力,可选择较小的地基系数和桩径是有利的,可为该类型桥梁的设计与规范的制定提供参考。     

宁江松花江特大桥桩基承载力有限元分析

宁江松花江特大桥是大庆至广州高速公路吉林省松原境内的重要桥梁,由于当地的土质及桥梁的形式,其桩基承载力在设计过程中备受关注.桩穿过不同性质的土层将上部结构荷载传递给桩周和桩底土层,形成复杂的桩土共同作用系统.目前,研究荷载传递的方法有弹性理论法、有限元法和传递函数法等.通过有限元法,结合岩土体结构特征,分析宁江松花江特大桥上部荷载传递过程中应力及位移的变化,为桩侧摩阻力的取值奠定基础.     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响分析

以安徽省潜山市某公路路基下穿安九(安庆— 九江)高铁潜水河特大桥工程为背景,运用Midas GTS/NX软件,建立了公路路基高铁桥梁土体三维有限元模型,得到了公路路基多个施工阶段对安九高铁潜水河特大桥的墩顶位移、桩身轴力、桩身位移以及桥面板的影响.分析结果表明:桥梁墩顶竖向位移最大,横向位移最小但均满足变形控制标准;桩...     

整体式斜交桥中桥台钢桩地震响应

采用有限元分析软件SAP2000建立了某整体式斜交桥的三维结构模型，通过离散非线性弹簧单元模拟桥台-台后土以及H型钢桩-桩周土的土-结构相互作用，通过一系列双向地震作用下的非线性时程分析，研究了桩的朝向、桩周土刚度及桩头转动刚度对整体式斜交桥中H型钢桩地震响应的影响规律。研究结果表明:双向地震作用下，H型钢桩的横桥向位移显著大于纵桥向，且受桩朝向的影响更为明显，强、弱轴弯矩均呈正反双向分布，屈服面函数最大值一般位于桩顶，另一峰值则位于桩身2~4 m埋深处；钢桩绕强轴弯曲布置时，桩顶纵桥向位移相比绕弱轴弯曲时降低18.2%，但横桥向位移增大47.7%，桩顶处绕强轴弯矩增加约3.9倍，桩身反向强轴弯矩峰值降低67.0%，桩顶处绕弱轴弯矩基本不变，桩身反向弱轴弯矩峰值增加约1.0倍；随着桩周土刚度的降低，桩顶纵、横桥向位移增大，桩顶屈服面函数值降低，而桩身屈服面函数峰值增加，桩身更不易保持弹性；当桩头采用柔性连接时，桩顶纵、横桥向位移均增大，桩顶屈服面函数值降低，有利于保护桩头，而桩身屈服面函数峰值增加，当桩头转动刚度过低时甚至可能大于桩顶刚度，导致桩身在罕遇地震作用下先进入塑性。      

隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析

以某桥梁桩基邻近隧道施工为例,采用有限元软件PLAXIS进行建模分析,重点分析了采取隔离桩加固前后隧道开挖对邻近桩基变形影响变化规律,结论如下:相比于不采取加固措施,采取隔离桩加固措施以后,可以使得最大顺桥向和垂直向位移分别减小62%和61%以上,而采用隔离桩加固措施对横桥向位移无明显影响;采取隔离桩之后,桩基的各向位移均小于1mm,满足《高速铁路设计规范》等规范要求,说明本工程采用的隔离桩加固措施是有效的。     

梁—墩—桩基的动力特性研究

对大跨度桥的连续刚构部分,应用有限元法建立了三维梁-墩-桩的力学模型,采用大型工程软件对其进行动力特性分析。首先对桩基模型进行合理简化,建立了桩基空间计算模型并计算其动力特性。其次建立刚构桥的动力分析模型,并对无桩、有桩基不考虑土对桩振动的影响和考虑桩土相互作用的计算模型的计算结果加以分析比较。结果表明,桥梁体系的第三阶频率主要受高墩的影响,桥梁桩基对该体系振动特性的影响不明显。     

斜拉-悬索协作体系桥基于桩-土-结构相互作用的地震响应研究

以大连湾跨海大桥协作体系桥方案为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,采用等效嵌固模型模拟了土-桩-结构的相互作用,以此为基础对该方案桥的自振特性进行了分析,重点研究了桩-土-结构相互作用下斜拉-悬索协作体系桥的地震响应,分析结果表明自锚式体系的加劲梁与主塔的纵向位移、塔底、主跨跨中弯矩均大于地锚式体系;但加劲梁竖向位移、主塔塔底轴力则小于地锚式体系。     

地表堆载对临近城市立交桩基受力影响分析研究

以某地区地表堆载临近立交单桩桩基为例,采用有限元软件ABAQUS建立数值模型,分析桩基的受力特性,并探讨堆载距离L、堆载荷载P和堆载宽度b对桩基轴力和沉降的影响规律,得到以下结论:堆载对桩基的轴力和变形产生不利影响;随着堆载距离增大,桩基最大轴力和最大沉降均呈现线性减小,改变堆载距离不会影响桩基的最大轴力位置,桩基最大沉降均发生在桩顶位置;堆载荷载和堆载宽度增大,均会导致桩基整体轴力和最大沉降增大,且堆载荷载增大对桩顶沉降影响较为明显;改变堆载宽度和堆载宽度均会导致桩基的最大轴力位置沿桩基下移.     

桥梁施工全过程超长钻孔灌注桩承载性能的现场监测

桩基承载性能一直是工程技术人员重点关注的课题。目前关于超长钻孔桩的承载性能试验研究主要为荷载试验,反映的是桩基施工完成后某一时刻的承载性状,而对于桩基承载性能的长期连续监测较少研究。依托钱江通道及接线工程南接线段高架桥施工,开展了桥梁施工全过程超长钻孔桩承载性能的现场监测研究,介绍了监测内容、监测方式、传感器布设等方面,重点分析了桥梁施工全过程桩身轴力和桩侧摩阻力的变化情况,可为运营期钻孔桩长期承载性能的现场监测提供参考。     

层状黏性土中静压桩贯入特性颗粒流的数值模拟

为深入探讨层状黏性土中静压桩的贯入机制,结合离散元PFC2D软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触黏结模型对模拟土体的优越性,建立了静压桩贯入层状黏土中的离散元模型,实现了离散元中静压桩的贯入过程;探讨了静压桩贯入过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力以及桩侧径向压力随贯入深度的变化规律,从细观层次上分析了不同桩径的静压桩贯入层状土中土体接触力链的分布特征,明确了沉桩过程中土体位移的变化规律. 试验结果表明:随着桩径的增大,土层的变化对压桩力的影响逐渐减小;桩侧摩阻力和桩侧径向土压力的变化规律相似,在同一贯入深度处均出现明显的退化现象;不同土层接触力链的表现形式不同,桩端位于粉质黏土层时,桩端的影响范围约为7D （D为桩径）,桩端位于粉土层时,桩端的影响范围约为9D;粉质黏土中土颗粒主要以径向位移为主,而在粉土层中土颗粒位移受其上下土层的软硬程度制约.      

超长桩单桩荷载传递刚度法函数解分析

荷载传递是超长桩工作特性的重要内容.建立并拟合分析桩土传递的函数模型,分析了桩侧土剪切模量、桩身混凝土模量、长径比、桩长和桩径等不同参数对超长桩承载性能的影响,运用有限元分析软件通过计算实例分别分析了桩长、桩径、土体粘聚力c值、桩侧土体刚度、桩端土体刚度对桩基承载性能的影响程度.     

桩板结构施工对高速铁路桥梁的影响分析

以台州市和合大道工程下穿在建杭绍台铁路椒江特大桥为依托,运用有限元分析软件模拟了桩板结构的施工过程,得到了椒江特大桥在道路工程附加荷载作用下的墩顶位移及桩基承载力检算结果.结果表明:在和合大道桩板结构施工及运营阶段,高铁桥梁墩顶位移(沉降量、差异沉降量、顺桥向水平变形量和横桥向水平变形量)及其桩基承载力均能满足安全限值...     

顺桥向水平力冲刷作用下某大桥裸露桩柱的计算分析

文章选取某连续梁桥一联作为研究对象,计算其各墩墩顶承担的水平力;通过桥梁有限元软件对该桥10#桥墩进行建模分析,得出在墩顶顺桥向水平力的作用下冲刷裸露桩柱的应力分布规律和不同桩基冲刷深度下的墩底弯矩变化规律。建议对于受冲刷的桥墩采用加大截面法加固,对于冲刷达到一定深度的桥梁在墩底加设新桩基和承台结构。