高陡斜坡作用下群桩基础设计计算方法

基于陡坡双桩柱基础探讨了陡坡群桩基础承载机理,提出了陡坡与群桩相互作用简化分析模型,得到了陡坡群桩基础的等效分析模型,即侧向受荷高承台嵌岩群桩基础分析模型;综合考虑滑坡推力与简化分析模型建立了基于结构位移法的陡坡群桩基础计算分析方法,并提出了同时考虑稳定安全与经济最优的陡坡群桩基础优化设计方法。研究结果表明：陡坡群桩基础应尽量减小承台底部至最危险滑动面的距离,嵌岩深度为4倍桩径时能满足工程要求,群桩基础至坡面的距离不小于4倍桩径要求时符合工程实际。     

斜拉桥的船撞动力响应简化分析

准确的船掉桥数值模拟需要大量的计算资源和时间,建立桥梁船撞分析的简化碰撞力时程模型,并应用该模型进行斜拉桥群桩基础的船撞动力响应分析。与其他简化模型对比,该简化模型建立方便,群桩基础的动力响应与精细船桥碰撞模拟得到的结构响应较为接近,提高了计算效率,为以后船撞桥梁的简化动力分析提供了方便。     

不同地震力偏角下线性边坡的稳定性分析

为了解决线性边坡在地震荷载下的稳定性问题,使用毕肖普法,考虑受地震力影响产生切向力和竖向力,建立线性边坡受力模型。对不同地震力偏角范围内一阶边坡安全系数计算公式进行推导。编写计算机软件进行迭代计算,得出在不同地震力偏角时线性边坡的安全系数和最小安全系数所对应的地震力偏角,以及安全系数随不同地震加速度与震动时刻的变化规律,为线性边坡抗震设计提供重要的参考依据。     

三重摩擦摆隔震梁桥的一种简化设计方法

三重摩擦摆(TFP)系统是具有自适应特性的被动隔震支座,在不同运动状态下可形成多个相互独立的摩擦摆,能够适应不同设防水准的地震需求,因而得到日益广泛的工程应用。为了给出简单实用的计算方法,作者对TFP设计参数进行简化,根据运动状态假定推导了不同运动阶段的等效刚度、等效阻尼以及等效周期等基本参数的计算公式。给出了采用此类TFP隔震规则梁桥的简化设计方法,并将TFP隔震连续梁拱桥简化为等效单自由度模型,计算了等效模型的等效力学参数,得到了简化模型的支座设计位移和墩身地震力,并对简化模型进行了抗震设计。简化算法和有限元模型的计算结果比较,表明了本文简化模型和算法的合理性。     

临沂市北京路沂河桥桥头堡结构设计分析

北京路沂河桥东、西两岸分别设置四座桥头堡,结构形式为四柱围合的框架结构,与拼宽桥桥墩共用承台桩基础。地震作用分析同时考虑建筑与桥梁设计的最不利荷载作用,对桥头堡在桥面位置、承台桩基础、楼顶平台3个薄弱部位进行重点分析。首先介绍了桥头堡主体结构在地震作用下不会与拼宽桥发生碰撞;其次分析了合并承台后会改变群桩基础中各桩位的受力情况,受桩-土-结构相互作用体系的影响会增大拼宽桥墩身荷载及桩基础总地震荷载;最后对观光厅立柱及核心筒进行抗震分析,并介绍了避免顶部平台剪力滞效应所采取的措施。     

桩基础桥梁非线性地震反应分析模型及试验研究

为研究强震下桩基础桥梁的非线性地震反应滞回规律,综合考虑桩侧土水平向仅受压非线性与竖向的摩擦作用以及桩尖土的非线性压入与提离作用,提出了桩基础桥梁的非线性地震反应分析模型,并通过单墩桩基础桥梁模型的拟静力加载试验验证了改进模型的合理性。以某客运专线跨度为32m的双线简支梁重力式桥墩为背景,根据不同构件的非线性建立了4种模型,利用非线性时程反应分析方法对4种模型进行分析。结果表明,承台底剪力~水平位移、承台底弯矩~转角呈纺锤状滞回规律,地基土的仅受压非线性特性对地震反应结果影响较大,建议桩基础桥梁在进行非线性地震反应分析时考虑地基土的影响。     

预应力节段拼装式铁路桥墩抗震性能研究

为了解高地震烈度区预应力节段拼装式铁路桥墩的抗震性能,依托和若铁路桥梁工程,采用Abaqus软件建立3个不同墩高(8,12,15 m)典型节段拼装式桥墩的数值模型,分析在静力推覆荷载和循环往复荷载下的力学性能,提出在不同地震作用下界面性能的设防目标,采用动力时程分析验证在地震作用下的安全性和可恢复性,建立桥墩的简化计算模型对界面开裂临界状态的计算公式进行了推导。结果表明:桥墩-承台界面为整个结构的最薄弱界面,界面分离荷载远高于正常使用荷载,在正常使用状态下界面不会出现开裂;双柱墩具有框架效应,桥墩的横桥向抗力远高于顺桥向抗力,顺桥向性能是该桥墩抗震设计的控制因素;在E1地震作用下,桥墩-承台界面不会分离,在E2地震作用下,桥墩-承台界面会轻微分离,但钢绞线仍然保持弹性,震后桥墩-承台界面可以闭合,桥墩可恢复正常使用功能;推导公式计算的桥墩界面开裂荷载与有限元模型值吻合良好,可推广至其它结构形式的预制装配式桥墩。     

软土地基桩-土-承台共同作用的有限元分析

针对上海沿海区域软土地基桥梁基础普遍采用打入桩基础,介绍了桩基与土相互作用的有限元模型的计算方法。结合工程实例,利用ANSYS软件对桩基承台进行分析,并将有限元计算与相关规范的简化计算进行了对比分析。     

转体施工连续刚构桥主墩群桩基础受力分析

转体施工连续刚构桥在跨铁路桥型中具有施工干扰小、工期短的突出优点,其在中国应用日益广泛。桥梁转体施工时,上部结构及主墩自重全部由球铰传递至墩底承台,承台受力状态与成桥阶段差异显著。该文结合武汉市长丰大道跨汉宜铁路、汉丹铁路转体施工连续刚构桥群桩基础设计,建立承台-桩-土整体分析模型,分析转体球铰集中荷载作用下群桩基础的受力性能。结果表明:考虑桩-土接触的数值分析方法模拟球铰集中荷载作用下群桩基础荷载传递机理是可行的,并据此验证了承台结构设计的合理性。     

钢筋在大体积混凝土承台水化热分析中的作用及简化方法

为使考虑钢筋作用的有限元计算能更合理高效地指导大体积混凝土承台的温控过程,对钢筋在混凝土承台水化热分析中的作用及简化方法进行研究。以一悬索桥索塔承台为例,建立承台素混凝土有限元模型和分离式有限元模型进行计算对比分析,结果表明可根据考虑钢筋作用的分离式模型的计算结果更准确地指导承台水化热温控过程;建立钢筋整体等效和局部等效两种承台整体式有限元模型,将整体式模型计算结果与分离式模型计算结果进行对比分析,结果表明大体积混凝土承台水化热有限元分析中,采用钢筋整体等效的简化方法,其计算结果可安全预测和指导承台水化热温控过程。     

高桩承台靠船墩群桩水平受力简化分析

在船闸及河道中广泛应用的靠船墩、防撞墩等高桩承台结构承受较大的水平荷载,多采用群桩基础,而群桩受力分析比较复杂,有必要进行简化研究。以高桩承台靠船墩桩群为研究对象,分析了最不利工况,即撞击力作用通过靠船墩角点,且呈切线方向。通过典型的钢管桩三桩墩台进行分析,进一步推广到其他群桩结构,推导出简化公式。     

不同承台结构形式对大跨刚构桥抗震性能的影响分析

为探究高烈度区不同承台结构形式对大跨预应力混凝土连续刚构桥梁抗震性能的影响,以某座108 m+188 m+108 m双幅双肢薄壁墩连续刚构桥为工程背景,采用时程分析方法对该桥进行三向激励,对比研究纵联横离式、纵联横联式、纵离横离式、纵离横联式共4种承台结构形式对两幅桥墩柱和桩基内力、位移动力响应的影响。结果表明：采用纵离的承台形式在纵向地震下,桩基内力需求降低了30%~70%,墩柱内力需求降低了26%~33%,且与纵联的承台形式相比,桩身拉力减少较多;采用横联的承台形式在横向地震下,桩身轴力需求降低11%,且基本不存在拉力,桩基和墩柱的内力响应虽分别增大30%和16%,但与纵向减小量的相比,增加幅度较小。因此,为提高特大桥全寿命周期的安全性和经济性,对于以地震响应为控制设计核心要素的高烈度区大跨连续刚构桥梁,建议采用纵离横联式的承台结构形式。     

五O四厂黄河大桥的抗震设计与减隔震关键技术研究

该文以五O四厂黄河大桥3跨预应力混凝土连续梁桥为工程背景,研究了高烈度地震区大跨度高桩承台桥梁的抗震及减、隔震设计方法。建立全桥有限元模型,进行了E1水准及E2水准的地震反应分析及抗震验算。E2水准抗震设计中桩采用考虑轴力变化的纤维梁单元模拟。由于E2水准下桥墩的抗剪及桩身强度不满足要求,又对该桥进行了摩擦摆支座的减隔震设计。详细给出支座减、隔震设计的方法及步骤,并进行了非线性时程反应分析。结果表明减隔、震支座大幅提高了桥梁的整体抗震性能。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

不同群桩设计参数下桩基荷载的简化分析

通过对隧道群桩-衬砌支护联合承载体系和无地基改良下关键部位的受力及变形进行对比,经分析后提出隧底群桩荷载简化模型。研究结果表明:群桩-衬砌支护联合承载体系下结构竖向位移明显减小,其中拱顶和仰拱的竖向位移得到明显控制,且在隧道纵向中部位置的竖向应力有明显减小,整体受力更趋于均匀。所以,群桩-衬砌支护联合承载体系对改善隧道基底深厚软弱地层下的沉降和洞室关键部位应力有显著作用,同时,给出不同关键设计参数(桩长、桩径、桩间距)下隧底群桩荷载简化模型分布函数,可利用该分布函数进行桩顶荷载估算。     

中日桥梁抗震设计规范中群桩基础设计的比较研究

该文比较了中国和日本两国桥梁抗震设计规范中群桩基础的抗震设计方法,并结合一座连续梁桥分别采用中日规范进行抗震分析与比较。中国规范要求桩基在地震中保持弹性工作状态,而日本规范允许桩基在特殊情况下塑性屈服;中国规范对群桩基础仅进行强度指标验算,而日本规范对强度、位移或转角进行验算;中日规范的群桩基础抗震计算方法基本相同。实例计算表明:对于桥墩的地震需求,"日本规范"明显比"中国规范"大;但对于群桩基础的地震需求,当桥墩屈服后,基本一致;基础的转角不控制设计。     

非液化场地中桩-结构体系地震响应与桩基失效模式分析

基于非液化场地-群桩基础-上部结构大型振动台试验,建立了非液化场地-桩-结构体系地震响应数值计算模型,在分析桩-结构体系动力响应基础上,深入探讨动力荷载下非液化场地中的桩基失效模式。通过对比数值计算模型所得典型地震响应结果与试验结果,验证了数值计算模型的有效性和合理性,进一步探讨了非液化地基中土-结构体系地震响应规律,重点关注在地震作用下桩基失效过程及桩基-结构体系地震破坏模式。结果表明：在地震作用下,土体加速度在松砂层中不再放大,在最上部出现一定放大,且桩基加速度反应也有相似规律;各深度处土体动剪应力-动剪应变滞回曲线表现出对角线斜率小幅减小的趋势,说明等效剪切模量也出现不同程度的降低,也即地基各处土体抗剪强度均有一定下降;桩身最大弯矩出现在桩身中下部,在桩头与土层交界面附近桩身剪力较大,说明可能发生桩头剪切破坏或桩身弯曲破坏。     

惯性荷载和地震荷载作用下单桩横向非线性动力响应简化分析

根据已建立的地基土—单桩系统横向非线性动力响应简化分析模型和计算方法,讨论了动力荷载作用下单桩横向非线性惯性响应以及地震作用下单桩横向非线性运动响应,采用两个非线性运动响应因子表征地基土—单桩系统运动响应的非线性特性。计算结果表明:该模型不仅能够模拟在(准)静态单调循环荷载和简谐荷载作用下的单桩横向非线性惯性响应,而且可以反映地震过程中地基土—单桩系统横向非线性运动响应的基本特征。     

南京地铁三号线主动桩基托换工程设计

龙蟠南路高架桥是南京市南北向重要通道,交通繁忙。地铁三号线下穿位于雨花站至卡子门站区间,地铁隧道左线穿越龙蟠南路高架桥侵入桥台桩基;隧道右线穿越龙蟠南路高架桥侵入高填土路基挡土墙预制方桩,直接截取桩基对地铁盾构施工及桥梁结构本身受力存在安全隐患,需对其主动桩基托换处理。该文介绍了其工程设计。为维持高架桥正常通车,不中断交通,分别从劲性托换梁方案和承台补偿方案进行对比分析,优化选定了承台补偿方案,并对承台补偿方案的整体结构计算分析与设计作了论述,有效地解决了桥台主动桩基托换难题,具有较好的应用价值。