桥梁的昨天、今天和明天

古老的桥台多为重力式,设置了巨大的扩大基础和U形台身;桩柱是桥台保持简洁而轻巧,但无论是双柱式还是肋板式,都必须应对巨大的土压力;采用加筋土桥台可以把它从土压力中解放出来,是桥台只承受竖向力;近年来国外出现了整体式桥台,桥台和上部结构刚构,采用柔性桩来适应桥跨的水平位移。     

刚/柔性组合墙面加筋土挡墙受力机制分析

基于刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立了原型挡墙三维精细化数值模型,分析了连接件端板埋深、拉杆刚度、竖向层间距、筋材刚度、加筋长度以及墙体高度等因素对上覆荷载下挡墙受力机制的影响.研究结果表明:端板埋深、筋材刚度、连接件层间距,以及加筋长度等对连接件荷载分担比影响不大,而拉杆刚度增大使得连接件荷载分担比增大明显;组合墙面水平荷载随挡墙高度的增加而增大,可采用朗肯主动土压力计算;挡墙工作状态时连接件荷载分担比随连接件与筋材刚度比的增大而增大,当刚度比达到8.6时,连接件荷载分担比约为60%,并趋于稳定.      

土工格栅加筋桥涵台背回填材料的离心模型试验

通过土工离心模型试验,研究土工格栅加筋台背回填材料作用于台背土压力的分布状况、加筋体的沉降变形特性、筋材的应变和变形特征。经分析比较提出了加筋回填材料离心模型试验的测量方法,通过粘性土、加筋粘土、风积砂、加筋风积砂等几种材料的台背回填离心模型试验和研究,发现土工格栅的加筋作用对土压力和沉降变形的影响显著;回填体中加筋材料所在的位置越深,该层筋材的拉伸应变值越大;同一层筋材上,靠近回填体与相邻路堤接壤处发生的拉伸应变最大。结果表明：适当提高底层加筋材料的强度,增加锚固端加筋材料的长度,能明显提高回填体的整体稳定性,减少台背回填区表面的沉降变形。     

移动荷载作用下加筋路堤的三维动力响应

利用半解析方法研究移动荷载作用下加筋路堤的动力响应问题。基于Biot多孔弹性介质的波动理论,建立三维横观各向同性弹性加筋地基模型。在忽略土颗粒压缩和自重的情况下,利用Fourier变换将土体波动方程转化为常微分方程。通过数值计算研究加筋与不加筋时,速度、筋材弹性模量和加筋率等对路面竖向位移的影响。计算结果表明:在一定范围内,速度越大加筋效果越显著;速度相同时,加筋后的路面竖向位移明显小于加筋前;筋材弹性模量和加筋率在一定范围内增大时,加筋后的路面竖向位移均呈减小的趋势。     

软土地基上加筋路堤有限元法分析

通过非线性有限元法研究了软基上土工织物加筋路堤实际工况下软基超静孔压消散、软土地基竖向变形和塑性区分布规律,同时分析了筋材应变及其水平向分布、未加筋与加筋路堤工后沉降历时曲线及其水平向分布规律,揭示了筋材协调土体变形,减小不均匀沉降,同时减小路堤工后沉降的作用机理。     

灌浆技术在桥台加固工程中的应用

介绍灌浆技术在重庆市渝中区长江滨江路加筋土桥台加固工程中的应用．声波测试结果表明，通过灌浆加固桥台地基的承载力和稳定性得到较大的提高，有效地防止了桥台沉降和变形的进一步发展．     

桥台后加筋回填变形性状影响因素分析

为了揭示通过加筋回填减小路桥过渡段差异沉降的力学机理,参照桥台后加筋回填离心模型试验原型尺寸,应用ABAQUS有限元方法建立了桥台后加筋回填平面应变数值分析模型,通过不同加筋设计参数(加筋间距、加筋长度和筋材刚度)以及回填材料强度与地基刚度的影响因素分析,研究了桥台后加筋回填变形性状。研究结果表明:减小土工格栅加筋间距,增加土工格栅弹性模量、回填材料内摩擦角以及地基刚度,采用倒三角形变长度加筋布设,皆可有效减小桥台后回填体表面沉降;地基刚度特性对加筋回填变形行为的影响取决于地基与加筋回填体的相互作用特性。     

局部加筋式路堤的载荷试验研究

为了控制路堤滑移面,设计了一种在路堤中上部铺设筋材的局部加筋路堤结构.选择干砂作为填料、尼龙网作为筋材,采用自制的模型试验箱,按照25 ∶ 1相似比,以压实度K≥94％为控制指标,制备了无加筋、全断面加筋、局部3层加筋、局部4层加筋等4种路堤模型;开展了室内路堤模型静载试验;对比分析了在均布荷载P作用下,加筋路堤与无筋路堤、全断面加筋路堤与局部加筋路堤、局部3层与局部4层加筋路堤等不同工况的路堤内部土压力E、路堤沉降量s(包括路堤路面沉降量、路堤内部竖向沉降量)、路堤极限承载力Quk、坡面侧向位移L、筋材拉应变ε等参数的变化特性.结果表明:加筋能够降低路堤内部土压力、提高路堤抗侧滑性能;全断面加筋的效果最好;局部3层、4层加筋路堤的内部土压力仅分别比全断面加筋路堤的大6.15％、2.17％,限制侧向位移能力分别约为全断面加筋路堤的2/4、3/4,但筋材用量分别为全断面加筋路堤的57.14％、42.86％.     

土工格栅加筋路堤影响因素研究

在野外修筑了4段连为一体的试验路堤,其中3段含土工格栅加筋层,格栅层间距各不相同.用土压力盒测量了每段路堤底部的竖向土压力.在试验研究的基础上建立有限元模型,模型得到了试验数据的验证.用该模型对土工格栅加筋路堤进行了计算分析,探讨了加筋层间距以及路堤土的内摩擦角、粘聚力和弹性模量对加筋路堤沉降和应力分布的影响规律.得到以下主要结论:(1)加筋路堤的表面沉降随格栅层间距的减小而减小,其根本原因是加筋路堤内部的竖向应力随格栅层间距的减小而降低,而水平应力却随之增加;(2)加筋路堤的整体性和竖向变形的均匀性随格栅层间距的减小而提高,这有利于改善路面结构的受力和变形条件,从而延长路面的使用寿命.     

地基对加筋土挡墙影响的对比分析

为了分析地基对加筋土挡墙的影响，开展了两组离心模型试验. 首先根据相似理论确定试验相似比尺，其次根据相似比尺选取试验材料并制作模型进而开展砂土与黏土地基工况时的模型试验，最后采集并分析了填筑期与施工期的墙体位移、水平土压力、基底竖向应力与筋材应变. 结果表明:砂土地基时墙体的位移最大值位于结构的上部；黏土地基填筑阶段时墙体的位移约为砂土地基时的3倍并且加载阶段时墙底的位移可达30 cm；水平土压力系数沿着高度方向非线性分布，同时加载期的数值小于填筑期时的值；黏土地基时的墙背水平土压力系数小于砂土地基时的数值；与砂土地基时相比，黏土地基的变形可以减小面板底部竖向应力集中的趋势，使其竖向应力与自重应力比值接近1.0；与砂土地基时筋材拉力相比，由于黏土地基时墙体位移较大，因此此时底部筋材应力可增大3倍，同时筋材应变最大值出现的位置相对更远离墙面.      

水平往复大位移作用下整体桥台后土压力计算方法

为研究强震和温度作用下，整体桥台产生的水平往复大位移对桥台与台后填土相互作用的影响，进行了整体桥台-H形钢桩-土相互作用拟静力试验，并基于试验结果研究了大位移作用下整体桥台后土压力的分布规律；根据台后土压力分布，提出了台后土压力合力作用点位置与加载位移之间的关系式，并在现有研究的基础上给出了改进的整体桥台后土压力计算方法。研究结果表明:正向加载(桥台挤压台后土)时，台后各处土压力随加载位移的增加先增大后减小；台背处和台后20%桥台高度处土压力受桥台位移的影响更大，沿深度方向呈梯形分布；台背处土压力分布中，由于台底H形钢桩的约束，最大土压力位于入土深度0.875 m处，台底位置的土压力则略有减小；台后60%桥台高度和1.4倍桥台高度处土压力受桥台位移影响较小，沿深度方向呈三角形分布；负向加载(桥台背离台后土)时，台后土压力沿深度方向呈三角形分布，且台后各处土压力与加载位移不相关，其值相对于正向加载时可忽略；水平往复大位移作用下，整体桥台后土会产生脱空现象，脱空范围超过桥台高度的37.5%；台后土压力沿纵桥向呈指数型衰减，且相比小位移作用下衰减得更快；台后土压力合力作用点位置随加载位移的增大而逐渐降低，且台后土压力系数与加载位移具有明显的非线性关系，呈现先增大后减小的规律；现有土压力计算方法未考虑桥台位移的影响或认为台后土压力在桥台发生小位移时随桥台位移的增大而增大，发生大位移时则基本不变；提出的土压力拟合公式的判定系数为0.92，计算值与试验值的相对误差为6.2%，可作为现有土压力计算方法的有益补充。      

桩网结构路基格栅加筋作用及其拉力特性研究

为了研究柱网结构路基中土工格栅的加筋作用以及路基在动静荷载下土工格栅拉力的变化特性,建立了高速铁路柱网结构路基足尺物理模型试验装置,用激振器对路基施加动静荷载,利用土压力盒以及布拉格光栅分别监测路基内部土压力以及格栅拉力的变化特征.试验结果分析表明:路基上部荷载对路基内部土拱的稳定性存在影响,随着荷载的增大,土拱出现先强化后弱化的现象;桩土荷载分担比存在上限值,随着桩土差异沉降先增大后减小;当路基上部受到静荷载作用时,土工格栅能够使得桩顶上方承担的静荷载增加约12%,且路基中心处的格栅拉力增长最大;路基在长期动荷载作用下,格栅拉力产生了明显的变化,桩帽中心处的格栅拉力约增长了8%,路基筋材的设计需要考虑路基上方动荷载的影响.      

土体边坡加筋稳定性评价

土工格栅由于具有强度高、低延伸率、与土体具有良好的接触特性等特点而作为土体加筋的主要材料.在土体中适当位置加入土工格栅等土工合成材料可以有效地减少其竖向沉降和侧向变形.通过非线性有限元分析,研究了在顶部不同荷载工况下,加筋前后土体塑性区大小及分布、水平应力及变形、竖向应力及沉降规律.     

柔性生态加筋挡土墙的基底应力计算方法研究

基底应力计算是支挡结构设计验算的重要内容之一。在分析柔性生态加筋土挡墙结构特性的基础上,结合数值分析和理论研究,讨论了柔性生态加筋土挡墙内竖向应力的分布规律与基底计算方法的差异,提出了柔性生态加筋挡土墙基底应力计算方法建议。研究表明:柔性生态加筋挡土墙的基底压力呈非线性分布,在面墙侧较小而筋材末端较大;加筋体后水平土压力的力矩作用不明显;建议采用梅耶霍夫理论进行计算。     

重力式桥台开裂的机理分析

针对重力式桥台经常出现开裂的情况,根据现行规范分析桥台的构造要求及桥台计算的适用条件,给出了侧墙滑动面受限制的土压力公式,将土压力值作为面荷载作用在前墙和侧墙,应用Nastran有限元程序对一座重力式桥台进行数值分析,计算结果与实际变形、开裂吻合较好.建议在设计重力式桥台时,应严格按照规范规定的构造要求,必要时还应验算台内填土对桥台产生的土压力影响,以确保桥台安全.     

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.     

重力式桥台开裂的机理分析

针对重力式桥台经常出现开裂的情况，根据现行规范分析桥台的构造要求及桥台计算的适用条件，给出了侧墙滑动面受限制的土压力公式，将土压力值作为面荷载作用在前墙和侧墙，应用Nastran有限元程序对一座重力式桥台进行数值分析，计算结果与实际变形、开裂吻合较好．建议在设计重力式桥台时，应严格按照规范规定的构造要求，必要时还应验算台内填土对桥台产生的土压力影响，以确保桥台安全。     

格栅加筋道砟界面宏细观力学响应的离散元研究

为揭示格栅-道砟协同作用机制并明确界面强度衰减的内在机理,建立三维离散元模型对格栅加筋道砟界面力学行为进行了研究,模拟过程中充分考虑了道砟棱角特性及空间定向的随机性,模拟结果显示,拉拔荷载主要由筋材首条横肋承担,筋土强相互作用区域大致为筋材首条横肋前端两倍网孔长度处,而界面宏观强度降低的内在原因在于颗粒体系承载骨架的失效。研究成果将为加筋有砟道床工作机制的理解和工作性能的优化提供参考。     

含EPS夹层台背回填材料的离心模型试验

通过离心模型试验，研究了EPS(Expanded Polystyrene)夹层以及“夹层 格栅”结构对台背土压力和差异沉降的影响。根据等应变原则对台背结构、地基、回填材料、格栅和夹层材料进行模拟，采用n为20的模型比尺进行离心模型试验；并运用数字图像技术分析了土工格栅的位移与变形。研究发现设置夹层后回填材料对台背的土压力显著减小；台背与回填材料的差异沉降有所增加。“夹层 格栅”结构进一步减小了回填材料对台背的土压力，桥台与回填材料的差异沉降也比较小，格栅所受的拉应力明显变大。结果表明夹层的存在非常有利于格栅加筋效果的发挥．“夹层 格栅”的处理方法更加适用于三背回填的实际工程。     

路堤荷载下桩承式加筋路堤数值模拟研究

目前,桩承式加筋路堤在工程中得到广泛应用。为了更深入了解桩承式加筋路堤作用机理,将单桩等效处理范围简化为正方体,采用FLAC3D数值模拟软件建立有限差分模型,对路堤荷载下桩承式加筋路堤桩顶及桩间土压力与沉降进行分析,最后,分析了不同桩长对桩顶平面应力与变形的影响。