桥梁工程地基土体渗透特性研究

江阴长江大桥北锚碇地基孔隙水与长江水位关系密切.地基土渗透参数反演计算结果为,在北锚碇施工技术应用后,第四土层渗透参数能够合理下降23％.反合理性检验表明,计算所得到的土体渗透参数是唯一且合理的.     

悬索桥岩锚式锚碇的承载特性研究

悬索桥岩锚锚碇系统能充分利用岩体承载能力, 但至今工程案例较少, 为了研究其承载特性和破坏模式, 以主跨为 1768m 的某公路双塔单跨吊钢箱梁悬索桥岩锚锚碇为背景, 首先建立了锚址区地质概化模型, 通过原位测试和室内试验分析得到岩体力学特性。 然后, 采用 FLAC3D 建立了锚碇系统及围岩相互作用的三维模型, 模拟分析了岩锚区围岩塑性区分布规律、 变形特征、 岩锚破坏模式。 最后, 采用楔形断裂法得到了岩锚的抗拔安全系数。 得出结论如下: (1) 岩锚锚碇系统的破坏机理为主缆拉力作用下, 锚体及周边围岩沿着破裂角发生整体拉剪复合破坏; (2) 通过超载法得到该桥岩锚锚碇围岩稳定安全系数为 7. 0; (3) 采用 “楔形断裂法” 得到岩锚锚碇的抗拔安全系数为 4. 0。     

悬索桥隧道式锚碇侧摩阻力近似解析算法

为了解析计算悬索桥隧道式锚碇的侧摩阻力,基于弹性理论,并考虑锚碇前、后锚端边界条件,建立了锚碇侧摩阻力的计算表达式。首先,根据实际锚碇受力情况建立了锚碇分析模型;其次,在Mindlin解的剪应力一般表达式基础上,引入锚碇前、后锚端剪应力为0的条件以及锚碇的静力平衡条件予以修正,得到锚碇侧摩阻力的解析式;最后,引用模型试验结果验证了解析方法的合理性,并结合工程实例进一步揭示了锚碇侧摩阻力的分布规律. 研究结果表明:锚碇摩阻应力沿轴向呈单峰曲线分布模式,解析计算与三维数值模拟的最大摩阻应力平均误差约为8.5%;当主缆拉力较小（1倍设计缆力）时,锚碇自重可导致较小的侧摩阻力;当主缆拉力较大（3.5倍设计缆力）时,锚碇自重对侧摩阻力影响相对减弱;随着主缆拉力逐渐增大,锚碇侧表面可能出现局部剪切破坏,侧摩阻力将产生重分布.      

悬索桥重力式锚碇结构-地基联合承载机制

基于普宣高速公路宣威岸重力式锚碇工程,设计了不回填无预应力、不回填有预应力和回填有预应力3种计算工况,利用数值仿真试验分析了重力式锚碇和地基的力学机制和破坏模式。承载机制表明:8倍设计荷载之前没有塑性变形,为弹性工作状态,最大变形在锚岩界面,摩擦效应居主导,基底拉应力区可控,锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于稳定可控状态;12倍设计荷载之后塑性区逐步扩展,达到20倍设计荷载时全部贯通,基底塑性变形明显,锚碇结构变形显著,基底夹持岩体剪切破坏,夹持效应居主导,基底拉应力区不可控,锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于不可控状态;锚碇施加的预应力只在结构-岩基协调变形之前起作用,之后影响不大;回填可以极大地改善基底应力状态与结构扭转变形、抗滑移和抗倾覆稳定性,可在容许变形范围内适当考虑增强效应。可见,重力式锚碇结构-地基协调变形与联合承载机制,表现为摩擦效应、夹持效应和回填效应的综合作用。监测结果显示:通过基底拉应力和压应力监控结构与地基接触面安全性,监测值小于地基容许承载力3MPa;通过基底变位和地基深部水平位移监控结构抗滑移稳定性,实际工程监测值小于1mm;通过角点不均匀沉降监控锚碇抗倾覆稳定性,倾斜值小于0.006;通过大体积混凝土温控监测可知,内部最高温度小于60℃,进出水温差小于15℃,内表温差小于20℃,峰后降温速率小于3℃·d~(-1);锚束锁固荷载监测变化幅值不超过设计值的5%。     

破碎岩体深埋隧洞锚承载特性现场试验研究

为了研究破碎岩体深埋隧洞锚承载特性，以泸定大渡河特大桥为工程背景，根据原位试验获得的混凝土与岩体接触面峰值抗剪强度参数计算锚塞体抗拔安全系数；介绍了1∶10现场原型缩尺试验成果，研究了模型锚极限荷载和强度特性；最后对隧洞锚稳定性作出了整体评价，并提出了工程施工建议.研究结果表明:锚塞体抗拔安全系数为3.48，满足规范规定的稳定性要求；模型锚极限荷载为7.80P （P为设计荷载），模型锚碇系统屈服载荷的特征点为5.25P.      

悬索桥岩基力学参数试验研究

为研究隧道锚碇围岩的力学性质,以某悬索桥岩基——蚀变二长花岗岩为研究对象,开展了室内试验及现场原位试验,得到其物理力学参数试验值。结合现场实际地质情况,给出了蚀变二长花岗岩的物理力学参数建议值。研究结果不仅可为悬索桥隧道锚碇围岩稳定性分析提供依据,也可为类似工程条件岩体力学性质的研究提供借鉴。     

岩体结构面抗剪强度参数确定方法的现状及思考

全面阐述了现有岩体结构面抗剪强度参数的确定方法并进行综合评述．结合不断发展的试验手段和计算方法，针对不同工程实际需要和条件限制(资金、技术)，提出了确定岩体结构面抗剪强度参数的思路．     

平板静载荷试验确定地基承载力在某工程中的应用

某新建高层住宅楼工程设计拟采用浅层强风化绿泥石片岩作为天然基础持力层,为确定地基承载力特征值,选用了平板静载荷试验(慢速维持荷载法)对地基进行了检测工作。对检测过程进行了介绍,并结合该场地的地质环境特征,对该场地的承载力特征值及变形模量提出建议。     

某悬索桥隧道锚岩体与结构安全评估

采用ANSYS软件对某悬索桥隧道锚碇系统进行二维弹塑性数值模拟,分析隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,对锚碇与围岩间相互作用和锚碇结构安全进行了研究。     

ANSYS在悬索桥锚碇可靠性分析中的应用

大型有限元计算软件ANSYS界面友好、使用方便，在桥梁工程中具有广泛的应用前景。以北盘江特大桥锚碇结构为例，采用ANSYS建立了该结构有限元模型，其中考虑了结构自重、主缆索拉力、预应力、温度场及边界条件等因素，在此基础上采用子空间迭代法对其进行了整体受力分析。分析结果表明了该重力式锚碇结构内部受力大小及分布情况，再结合现场测试结果对该桥锚碇整体结构可靠性进行分析研究。对大跨径悬索桥锚碇结构的设计、施工及养护维修具有一定的参考价值。     

砂浆对灌芯混凝土砌块砌体抗剪性能影响试验

对铺浆和无浆两组共24个灌芯混凝土砌块砌体抗剪性能分别进行了试验,对各砌块的抗剪破坏过程进行了观测.根据试验现象及所采集的加载数据,分析了铺浆灌芯混凝土砌块和无浆灌芯混凝土砌块的抗剪破坏机理及破坏形态.用所测得的抗剪强度平均值与砌体规范抗剪强度平均值公式的计算值进行对比,试验值略高于规范公式的计算值.分析表明,水平灰缝处的砂浆对灌芯混凝土砌块砌体的抗剪性能及抗剪强度影响较小,而竖向灰缝处的砂浆有利于改善灌芯混凝土砌块砌体的抗剪受力性能,影响砌体的抗剪破坏形态,进而提高砌体的抗剪强度.     

PBL剪力件承载力影响因素有限元分析

PBL剪力连接件是一种新型的剪力连接件,具有承载力高、延性好和抗疲劳性能强的优点。进行了1组PBL剪力连接件的试验研究,验证了有限元分析模型的可靠性。通过进行4组共13个不同的PBL试件有限元分析,结果表明：混凝土的强度和加贯通钢筋对其承载力的影响最为明显,钢板的厚度和钢板孔径的大小对其承载力影响不明显。     

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

节理岩体抗剪强度参数的实验分析

对红层软岩的大量实验表明，剪切与三轴压缩实验测得的抗剪强度参数值不一致，而且内摩擦角从完整岩石剪切实验、三轴压缩实验到结构面剪切实验呈现出由大到小的规律．基于上述实验结果，分别从岩石强度理论和实验方法的角度分析了3种实验所得参数不一致的原因，导出了三轴压缩实验得到的岩体抗剪强度参数与结构面抗剪强度参数之间的关系式，并提出了岩体抗剪强度参数的选取原则．     

节段预制拼装桥梁接缝剪切强度的探讨

结合现有规范及实验数据,探讨了节段预制拼装桥梁接缝剪切强度的计算方法,提出一种包含混凝土抗剪强度、正应力抗剪强度增量以及破坏截面摩擦力三部分的抗剪强度计算方法。新的计算公式物理意义明确、概念清楚,且与实际测量值具有较好的吻合度,对节段预制拼装桥梁接缝处剪切强度的计算具有参考借鉴作用。     

钢管复合桩承载特性模型试验研究

为研究钢管复合桩的承载性能,进行了剪力环、泥皮和防腐涂层共同作用下的钢管复合桩和钢筋混凝土桩室内模型试验,对比分析了试件的荷载-变形曲线、钢管变形等参数,并采用分解分析法对钢管复合桩的套箍效应进行了分析.试验及计算结果表明,钢管复合桩承载性能较钢筋混凝土桩显著提高,套箍效应使得钢管复合桩承载力较空钢管和钢筋混凝土桩承载之和提高9.8%,混凝土抗剪强度提高了1.2倍;钢管对核心混凝土产生的紧箍作用沿界面长度增大,且随荷载的增加而增大;在防腐涂层、泥皮和剪力环(间距90 cm)共同作用下,钢管套箍效应带来的混凝土紧箍力最大值可达2.32 MPa;规范ACI (2005)适合于泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用时钢管复合桩极限承载力的计算.      

混凝土抗剪强度尺寸效应的细观数值模拟

混凝土的抗剪强度关系到混凝土结构的安全。采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和抗剪强度,将所得数值结果与混凝土重力坝设计规范参考值比较,结果较为吻合,从而为混凝土力学性能的数值模拟开辟了新途径。同时研究表明混凝土试件的抗剪强度存在明显的尺寸效应。     

钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

界面剂对新老砼粘结强度的影响

当承受剪力和拉力时,粘结面是新老砼粘结结构受力的薄弱环节,使用合适的界面剂可以提高其粘结强度.本文采用新老砼粘结抗剪和粘结抗折试件,对几种界面剂的粘结强度进行了试验研究,得出使用不同界面剂时新老砼抗剪粘结强度和抗折粘结强度,分析了不同界面剂对新老砼粘结强度的影响,为实际工程中的应用提供参考.