斜向波流与大尺度矩形承台相互作用的数值模拟

为研究斜向波流作用下承台结构受力特点,建立三维波流与结构物相互作用的数学模型,计算分析斜向波流入射角度θ(即波流入射方向与横桥向夹角)对大尺度矩形承台波流力的影响。分析结果表明:入射角度θ对承台顺桥向波流力的影响系数与sinθ成正比,对横桥向波流力的影响系数与cosθ二次相关,对总波流力影响系数与sinθ二次相关,该影响规律可用于承台斜向波流力的快速估算。与纯波情况相比,波流共同作用增大了流体质点的惯性力,使得承台波流力均明显大于纯波力,入射角θ对纯波力或波流力的影响规律极为接近,设计时可按一致考虑。为避免低估或高估承台波流力,设计时应考虑实际波流入射角度的影响。     

乐清湾大桥桥梁基础波浪力计算研究

在桥梁基础波浪力计算中,波浪对桥梁基础产生的水平力为主要设计荷载,其很大程度上控制桥梁基础的规模。为了给桥梁基础设计提供依据,确保桥梁结构受力安全、经济合理,选取乐清湾大桥1号桥基础为研究对象,采用大直径结构波浪力计算数学模型,对作用于承台和群桩上的波流力分别进行计算,并对承台波流力进行合成系数分析,提出承台波流力可近似通过波浪力与水流力之和乘以1.04来计算。利用波浪物理模型试验对该计算方法进行研究和论证,建立适用于实际工程的有效数值模型,为工程的安全设计提供重要保证。     

深水桥梁垫层隔震基础冲刷演化机理与设计建议

群桩和沉井作为跨江海桥梁的基础支撑体系已得到广泛应用,但近年来实际工程的水深不断增加,现有技术已难以适用于50 m以上的超深水环境条件。为研究垫层隔震基础这一新型深水桥梁基础的冲刷演化机理,针对周期为1.2 s,波高分别为4、6、8 cm的3种波浪条件,以及海流流速为25 cm·s^-1,波浪波高为6 cm,周期为1.2 s的波流共同作用条件,开展砂土中垫层隔震基础冲刷演化机理的波流水槽模型试验研究,结合仅单向流作用下的基础体系冲刷演化机制,重点考察并梳理了隔震垫层的5种典型破坏形式及其特点。结果表明：仅存在单向流作用时,垫层的破坏形式主要为边缘破坏、剪切破坏和完全破坏,且严重程度随流速增大而增大;存在波浪作用时,海床泥沙及垫层材料起动后将发生振荡,导致隔震垫层还会发生掩埋破坏和掏底破坏;波流共同作用时,产生的影响比二者单独作用时更严重,对基础体系的正常工作产生严重影响。此外,通过分析交界面位置附近材料在冲刷过程中的滑动与滚动过程,认为颗粒材料的滑动和滚动是造成隔震垫层材料流失的主要原因。最后,对比分析了国内外抛石设计规范中的粒径计算方法,并在此基础上对垫层材料的设计提出建议。     

跨海桥梁高桩承台复合桥墩波浪荷载分析

为准确计算跨海大桥桥墩所受的波浪荷载,研究高桩承台复合桥墩各结构间相互波浪绕射影响,采用FLUENT软件平台建立三维数值波浪水槽,分别针对波浪单独作用于桩基、承台、墩身和作用于复合桥墩等4种工况,模拟分析了各结构波浪力随水位和周期的变化规律,以及各结构间的波浪绕射影响。研究结果表明:当CS>0时,桩基水平波浪力随着水位增加而减小,受承台波浪绕射影响,桩基水平波浪力会增大,且随着水位增加,承台波浪绕射影响越明显;承台水平波浪力随水位先增后减,受桩基和墩身波浪绕射影响,水平波浪力也增大,承台水平波浪力最大增幅约25%;承台垂向波浪力随水位增加呈И形分布,且在不同水位条件下,随周期变化规律不同;墩身受承台波浪绕射影响明显,墩身水平波浪力最大增幅约250%。     

水中墩先台后桩法施工

新疆布尔津河桥,基础为高桩承台,墩位处水深2.50～3.50米,流速1.5米/秒,河床为砂砾土质,承台底标高置于河床底面以上。施工时采用无底木箱式围堰先台后桩法施工,取得了比较显著的效果。最近又在另一大桥(基础为双排8根基桩的高桩承台)采用此法施工取得了成功。先台后桩法施工用的无底木箱式围堰,     

波流作用对深水桥梁地震响应的影响分析

为研究波流作用对深水桥梁下部结构地震响应的影响,采用ANSYS-CFX软件建立圆形截面桩-水耦合数值模型,计算波流与地震作用下桩的位移和应力响应,分析不同波流(相对水深比、相对流速比、波陡、周期、方向角和相位角)作用下的地震响应。结果表明:随着水深的增加,波流对地震响应的影响增大;相比弱流强波,强流弱波对地震响应影响要显著;波高对地震响应影响与波高大小呈线性关系;波流荷载并不总是起到加大地震响应的作用,波流与地震作用方向角和时间相位差会随机削弱或加强地震响应;波流对地震响应影响可达56.5%,在跨海深水桥梁抗震分析时波流作用的影响不容忽视;6个因素中,周期影响最显著,准确地概化波浪有效周期对结构设计安全至关重要。     

高桩承台群桩基础水平位移计算与分析

水平位移是基础设计的一项重要参数。采用数值分析方法对高桩承台群桩基础进行简化和理论推导,提出了符合实际且简单的理论计算公式,作为高桩承台群桩基础初步设计方案拟定阶段依据。采用有限元分析方法对龙山大桥主墩高桩承台进行模拟计算。结果表明:桩基自由长度和桩径对于高桩承台桩顶水平位移影响非常明显,根据双排桩推导的理论公式对于多排桩基同样适用。     

小榄水道特大桥主墩承台施工技术

小榄水道特大桥主跨为100 m 220 m 100 m的V型刚构-拱组合桥,主墩基础为122.8 m钻孔桩,桩长70 m,主墩承台属低桩承台,长22.6 m,宽17.6 m,高6 m。结合工程实际,介绍了主墩承台钢板桩围堰设计与施工技术,为类似工程提供借鉴。     

承台底单桩竖向力计算分析

文章以墩高H=10、40、63mT形墩下群桩承台为工程背景,从承台的不同设计形式、外荷载特点、基础边界条件着手,分析计算承台底面单桩竖向反力。通过与规范提供的计算方法对比,给出影响承台下单桩竖向反力值大小的主要因素,为合理地进行承台设计提供参考。     

承台淹没深度对海洋桥梁基础波浪荷载的影响

为研究承台淹没深度对海洋桥梁桩-承台复合基础波浪荷载的影响,指导复合基础设计,通过求解RANS方程和k-ε湍流模型,借助CFD软件建立波浪与复合基础相互作用的三维数值模型,计算不同承台淹没深度时复合基础周围流场特征以及波浪荷载随时间的变化规律。结果表明:受基础阻水作用影响,复合基础周围流场紊乱,且周围流向发生改变;当承台底面位于波峰位置以上时,承台位置变化对复合基础波浪荷载没有影响;当承台位于波谷与波峰之间位置时,随承台淹没深度增加,复合基础波浪荷载先增大后减小;当承台顶面位于波谷位置以下时,随承台淹没深度增加,复合基础波浪荷载逐渐减小,且淹没深度越大,减小幅度越不明显。实际工程设计时,综合考虑各方面的影响,为避免复合基础所受波浪荷载过大,应尽量避免将承台设计在水面附近。     

广佛肇高速公路北江大桥基础施工关键技术

北江大桥33#墩采用钻孔灌注桩和分离式承台，承台位于风化泥岩范围内，且墩位处水位较深，流速较大，基础施工技术难度大。经研究，确定采用了“钻孔平台+钢板桩围堰”的施工方法。钢板桩围堰施工采用了旋挖钻机引孔及水下高压注浆的施工关键技术，并且承台范围内基岩开挖采用预开挖及围堰干挖法取土的施工方式，解决了无覆盖层且嵌岩的低桩承台施工难题。     

根式基础在密实砂土地区的应用研究

某连续梁桥位于密实砂土地区,基础形式为4根1.5m摩擦桩,上部设置承台。若用2根根桩组成的根式基础替代原基础结构,取消承台,则可有效缩短工期,节约造价。该文结合密实砂土的力学特性,通过理论分析结合Ansys、FLAC~(3D)数值模拟计算表明:(1)在保持桩长不变的前提下,基础采用2根Ф2.5m根桩,取消承台,竖向承载力满足设计要求,且安全系数为原设计的2.28倍;(2)根式基础根键可以增大桩基侧摩阻面积,从而提高桩基承载力,但增加幅度较小;(3)根式基础根键可以大幅度提高桩基底面承载面积(桩身底面与根键底面之和),且密实砂土层底面承载力容许值较高,根式基础底面承载力大幅度提升,占整桩竖向容许承载力的比值达到69.8%。     

锚墩预施拉力精确定位钢吊箱围堰施工技术

武汉天兴洲公铁两用长江大桥2号主塔墩基础大型钢吊箱围堰采用工厂整体制造,下河浮运至墩位,利用锚墩施加预拉力精确定位的施工新工艺。钢吊箱围堰同时用作钢护筒插打导向架、钻孔桩施工平台及承台施工的防水围堰。本项新技术可运用于水流方向多变、水位变化大的河段及近海跨江跨海特大型桥梁深水基础钻孔桩及高桩承台施工。     

桥梁工程中PHC桩优化设计

为解决PHC桩在桥梁工程中的推广应用问题,采用FLAC 3D有限元软件、结合实体工程和现场试验对PHC桩桩基和承台的优化没计问题进行研究.通过分析桩长以及桩间距对群桩效应系数和承台荷载分担比的影响,得出桥梁工程中PHC桩的长径比宜为35左右,桩间距宜为3～4倍桩径.通过对承台的综合优化得出不同桩径下合理承台的有效厚度.通过实体工程应用分析得知:PHC桩用于桥梁工程是可行的,提出的PHC桩优化设计方法是合理的,桥梁工程中PHC桩承台符合“撑—系杆”设计模式.     

哑铃型群桩承台的力学性能研究

以宁波市三官堂大桥主桥哑铃型低桩承台基础为工程背景,采用有限元模型研究了大型哑铃型承台的静动力特性,并与平面m法的计算结果对比,同时采用反应谱方法重点讨论了横系梁在地震作用下的传力规律。结果表明:平面m法计算桩顶轴力比较精确,且与有限元计算结果接近,但是用来计算桩顶弯矩和剪力时则误差较大;设置系梁后,系梁刚度会对哑铃型低桩承台基础的地震反应产生较大影响,随着系梁刚度的逐渐加大,系梁从小刚度时以传递轴力为主到大刚度时以传递弯矩为主变化。     

小尺度双柱结构物上波流力的流固耦合数值分析

利用流固耦合软件MpCCI将ABAQUS与FLUENT软件连接,对深水环境下波流场与双柱式桥梁墩柱结构变形进行流固耦合问题的数值模拟.结果表明,基于Morison方程,改变圆截面双柱结构的截面尺寸与长度尺寸,结构整体所受波浪力的拖曳力系数将发生变化,研究结果为流固耦合技术在深水桥梁上的应用奠定了一定的基础.     

承台对桩基础p-y曲线及水平土体抗力系数的影响分析

为了研究承台影响下桩基础p-y曲线以及水平土体抗力系数的变化规律,基于三维快速拉哥朗日分析软件FLAC~(3D),建立了桩-土-承台相互作用模型。通过这一数值模型,对不同承台大小、不同长度的单桩在不同的侧向荷载作用下的情形进行了数值模拟。根据数值模拟的结果,分析了桩侧土体的侧向抗力和桩基础的p-y曲线。结果表明:承台的尺寸大小会影响桩基础p-y曲线的变化规律,引起土体对桩基础的侧向反力的变化;对于不同长度的桩,土体对桩基础的侧向承载能力随着承台尺寸的增大而不断提高,此规律对不同长度的桩都具有适用性;承台会影响单桩的最大侧向抗力的位置,且在达到极限荷载时,承台对土体的影响主要局限在桩体长度的第一个1/4深度区域内;对于无承台的桩基础,除反弯点与桩底端位置外,水平抗力系数基本与K法吻合;随着承台的增大,抗力系数的总体变化趋势不变,但在桩底端处的抗力系数会变为0,与不考虑承台作用时的结果差别较大。研究结果对桩-土-承台系统在侧向荷载作用下的设计提供了一些有价值的参考依据。     

大跨桥梁高桩承台深水基础施工技术

丹江口二桥是跨越南水北调工程——丹江口水库的一座特大桥,桥跨布置88.0m+150.0m+150.0m+88.0m,为预应力混凝土连续梁桥。桥墩基础为高桩承台,常年水位深达52.0m。2#墩桩长64m,桥面到桩底高度达到105.446m。该文介绍了该桥2#墩深水基础施工的主要过程。     

夯扩碎石桩群桩承载性状研究

对2个初始直径为0.76m、桩长为2.79m和5.10m的夯扩碎石桩群桩进行载荷试验,并采用三维拉格朗日有限差分程序建立数值模型,模拟其夯扩和载荷试验分级加载过程,并分析了桩土应力比、群桩效应和桩间土单元的应力路径。结果表明:数值分析很好地模拟了夯扩碎石群桩的夯扩过程,群桩夯扩成桩后最大垂直位移位于桩间土中心且表现为地面隆起;计算和实测的荷载-沉降曲线基本一致;2个不同桩长的夯扩碎石桩群桩在各级荷载下的桩土应力比都比较接近,其值在3.8～6.5之间;群桩效应跟桩长与承台宽度比L/Bc相关,群桩负效应随L/Bc的增大而减弱;2个不同桩长的群桩桩间土单元在夯扩过程中其水平应力大于垂直应力,单元应力处于临界破坏状态;夯扩作用在桩间土中产生预应力,提高了土体刚度和夯扩碎石桩的承载能力,靠近桩端的土体单元预应力受桩端夯扩效应影响而增大。     

新疆伊犁河大桥大型群桩基础试验与数值研究

依托新疆伊犁河大桥,基于其单桩静载自平衡试验结果,通过单桩有限元数值模拟与静载试验反演分析,确定土性参数,对大桥施工阶段群桩承载性状作了现场监测,并用ANSYS对承台群桩基础与土体共同作用进行三维弹塑性有限元分析,数值模拟所得群桩中各单桩桩顶和桩底反力与现场监测成果较一致。在用静载试验和现场监测成果验证数值分析的正确性下,用数值分析对群桩在各荷载工况下的单桩反力分布情况、承载变形曲线作了深入分析。结果表明,群桩基础受力处于合理的范围,几乎无不均匀沉降,基础下不同部位桩的受力随上部荷载的增加而有所调整,但最大与最小轴力差相对变化不大。所得结果可为类似的设计工作提供可靠的理论依据和参考。