西堠门公铁两用大桥高桩承台基础波流荷载特性研究

西堠门公铁两用大桥主桥5号桥塔采用高桩承台深水基础，承台为六边形截面，长68 m、宽46.4 m、高10 m,桩长88 m。为了解该跨海桥梁高桩承台深水基础在海洋环境下的波流荷载特性，对高桩承台基础在不同波流条件下所受波流力展开研究。采用CFD软件Flow 3D建立三维波流数值水槽模型，实现波流耦合数值仿真，在通过缩尺模型水槽试验验证可靠的基础上，采用数值仿真计算高桩承台基础不同构件在波流同向、反向及纯波时，不同流速条件下所受波流力，并分析群桩波流力的非均匀特性，提出群桩波流力非均匀性系数γ和桩基系数K以表征群桩波流力特性。结果表明：高桩承台基础在纯波及波流同向时横桥向波流力变化不大，在波流反向时横桥向波流力显著增加，其最大值为纯波条件下最大值的1.13倍；承台所受横桥向波流力在波流同向时随流速增大而减小，在波流反向时一定流速范围内随流速增大而增大；群桩主要受水流力作用，所受作用力随流速增大而增大；群桩波流力非均匀性系数γ最大可达75.9%。     

跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数研究及应用

为研究跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数取值的适用性,给跨海桥梁承台波流力计算提供指导,基于承台波浪力和水流力计算理论,以平潭海峡公铁大桥SR54号桥墩为研究对象,通过物理模型试验,得到承台波流力与波浪力、水流力之和的比值(合成系数)。试验结果表明:对于桥梁基础承台波流力最大值可简化地取波浪力最大值与水流力最大值之和的1.04(合成系数)倍,在计算时可忽略桥墩和桩基的影响。将该方法应用于港珠澳大桥、平潭海峡公铁大桥以及某输变电工程电塔基础承台结构波流力计算,结果表明采用该方法的波流力计算值与模型试验值符合较好,具有较高的精度,可推广应用于同类跨海桥梁承台波流力计算。     

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。     

斜向风作用下倒梯形桁梁桥气动力参数研究

为研究气动力参数对倒梯形断面公铁两用桁梁桥在斜向风作用下气动特性的影响,采用2种不同断面尺寸的倒梯形断面桁梁模型,针对成桥状态与施工状态,在大范围风偏角(0°~180°)与不同风攻角来流条件多种组合工况下进行风洞试验,测量其五分力系数,并将试验值与传统斜向风分解理论结果进行对比。试验结果表明:横桥向力系数最大值均发生在风偏角为15°左右时,顺桥向力系数最大值发生在风偏角为60°左右时;对于此类断面桁梁桥,横桥向风致响应计算时,横桥向来风时不一定是最不利来流,且顺桥向力不能忽略。对比风洞试验结果与斜向风分解理论表明,两者得出的顺桥向力系数与横桥向力系数的比值有一定的偏差。     

金塘大桥波流力的分析研究

金塘大桥跨越的海区波浪和水流较大,波浪和水流对桥墩基础的作用成为跨海大桥基础的重要荷载,而目前相关设计规范中对于波流对桥墩基础作用的波流力计算没有明确的规定,因此开展波流对桥墩基础作用研究,以确定桥墩基础的波流力.     

基于势流理论的跨海桥箱梁斜向波浪荷载作用研究

为分析斜向波浪对跨海桥箱梁的影响,提出斜向波浪作用下跨海桥箱梁所受波浪荷载的理论计算方法。该方法基于势流理论建立斜向波浪-桥梁作用的数学模型,利用特征展开匹配法及伯努利原理计算箱梁所受的斜向波浪荷载。以平潭海峡公铁大桥为背景,对比分析淹没状态下箱梁的无量纲波浪荷载理论计算值与水槽试验值,验证所提出理论计算方法的准确性,分析波浪入射角和结构几何特征参数对斜向波浪荷载的影响规律。结果表明：所提出的跨海桥箱梁斜向波浪荷载计算方法准确、高效;波浪入射角对箱梁所受波浪荷载有显著影响,由长周期波浪引起的垂直波浪荷载对入射角的变化更为敏感;在斜向波浪作用下,结构的几何特征对箱梁所受水平方向波浪荷载的影响更为显著。在跨海桥箱梁设计时,建议考虑结构尺寸与斜向波浪入射角对波浪荷载的影响,通过结构优化与合理的桥位布置来降低波浪荷载对桥梁上部结构的影响。     

宽幅部分斜拉桥活载偏载效应分析

为了简化宽幅部分斜拉桥结构的空间分析计算,掌握横桥向活载的不同加载位置对结构受力性能的影响,以某宽幅部分斜拉桥为研究对象,基于数值分析方法,采用MIDAS/CIVIL-2012建立全桥空间及平面分析模型,通过改变活载在横桥向的布置位置及车道数,分析了三跨宽幅部分斜拉桥的中载布载和偏载布载对主梁弯矩、斜拉索索力的影响,得到了横桥向不同布载位置结构的活载偏载系数。研究表明:背景工程的主梁弯矩活载偏载系数在1.03~1.14之间,斜拉索索力活载偏载系数在1.05~1.25之间。     

港珠澳大桥埋置承台与桩波流作用动力响应分析与试验研究

该文依托港珠澳大桥埋置式承台足尺模型工艺试验项目,采用理论计算分析与原位试验监测相结合的方法对埋置式承台与桩的波流作用动力响应进行研究。理论计算分析采用流体力学计算软件Flunt、Sesam与通用有限元计算软件Ansys相结合的方法,对波流作用下的承台与桩的动力响应进行分析,并结合原位试验与动态监测,揭示了承台与桩在波流作用下的动力响应特征,并定量地分析了其对桩与承台连接节点混凝土浇筑质量以及结构耐久性的影响,为港珠澳大桥主体工程建设提供依据。     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应特性分析

以某连续刚构桥为研究对象,借助大型有限元程序,建立了考虑主梁-桥墩、主梁-桥墩-桩基以及主梁-桥墩-桩基-土层的3种不同有限元模型;基于反应谱法,对高墩连续刚构桥的地震响应进行了相应研究。结果表明:考虑主梁-桥墩的有限元模型的自振频率明显高于考虑主梁-桥墩-桩基-土层的;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,设计时应予以充分考虑;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相对较大;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,且对梁体横向位移影响较大,但对顺桥向位移影响较小。     

斜拉桥钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉剪力分布

结合上海长江大桥工程,采用空间有限元模型,计算在斜拉索索力作用下钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉的剪力,分析焊钉竖向剪力、横向剪力和合剪力分别在索塔竖桥向和横桥向的分布规律.结果表明各剪力沿索塔竖桥向和横桥向分布相当不均匀,在竖桥向塔顶焊钉剪力大、塔底剪力小,在横桥向外侧焊钉剪力大、中间焊钉剪力小.对焊钉横向间距的调整,能有效改善焊钉剪力在横桥向的不均匀程度.焊钉刚度对焊钉最大剪力有很大影响,在设计中需予以重视.     

高架桥骑跨式承台对地下隧道结构变形及受力影响分析

因线形条件制约,滨海大道远期高架道路采用小交角斜向跨越近期实施的市域铁路S2线地下隧道,为避免高架桥梁桩基与隧道结构相冲突,交叉段承台采用骑跨式承台,并使高架桥梁桩基与隧道保持一定距离。建立高架桥梁骑跨式承台基坑开挖及高架桥体加载数值模型,考虑承台与隧道顶板关系、桩基与隧道净距的影响,对隧道结构变形及内力进行数值分析,据此提出相关的设计优化及施工措施。研究结果表明:高架承台基坑开挖对隧道影响较小,但考虑地下水浮力作用,隧道结构局部桩基需按抗拔桩加强配筋;骑跨式承台采取措施与隧道结构隔离后,能极大减小对高架桥梁加载时对隧道结构变形及内力的影响;高架桥梁桩基与隧道净距在3 m左右较为合适,过小或过大均对隧道不利;考虑桥梁加载对隧道的影响无法完全避免,隧道结构设计时应考虑结构加强及局部内空增大,以便在结构变形后满足净空和修复要求;在条件允许时,建议结合远期规划,将高架桥桩、承台与隧道同期实施以避免对隧道结构扰动。     

箱梁牛腿横向应力分布及有效计算宽度有限元数值分析研究

采用有限元数值分析方法，针对牛腿的不同情况，分析牛腿沿横向和竖向的应力分布规律，探讨横桥向支座宽度以及水平力对牛腿有效计算宽度的影响。     

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。     

基于细-宏观数据交互的桥梁水毁数值仿真

为精细化探究桥梁水毁倒塌机理，基于计算流体力学与泥沙动力学数值仿真，得到桥梁冲刷形态演变与波流力时程数据，构建桥梁水毁全过程的连续倒塌数值模型；通过开发细-宏观数据交互接口，将冲刷所致边界条件改变与波流力对桥梁结构作用效应实时传递至结构域桥梁连续倒塌数值模型，高精度连续仿真冲刷发展与波流力作用下桥梁水毁全程力学响应与结构形态演化；最后，通过河源东江大桥倒塌案例分析，验证该仿真方法与数据交互接口的正确性和有效性。结果表明：河源东江大桥连续倒塌可能由冲刷掏空基础后倾斜、拱脚薄弱节点失效以及非制动墩承受不平衡水平推力所致；所提出的仿真方法可实现冲刷仿真、波流力计算与结构倒塌分析的同步交互实施，可为从水文源头探究桥梁水毁失效机理与倒塌模式提供精准高效的分析工具，为桥梁抗水设计、评估以及未来规范修订提供理论基础与技术手段。     

苏通大桥承台封底混凝土与钢护筒间握裹力的试验研究与应用

通过对苏通大桥承台封底混凝土与钢护筒间握裹力的试验研究与施工现场检测,提出钢护筒与承台封底混凝土间的握裹力系数.     

基于ANSYS的组合式薄壁高墩稳定性研究

以某组合式薄壁高墩的连续刚构桥为例,研究了风荷载组合作用下墩身的稳定性,试验结果表明:认为几何非线性对横桥向风荷载作用下的稳定系数有很大影响,不考虑几何非线性时,风荷载系数一直呈增长趋势,无明显转折点;考虑几何非线性后,该曲线变化率可以见到有突然降低点。     

红层软岩路堤地震动力响应规律研究

应用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,以路堤上各观测点的加速度峰值作为响应指标,研究云南红层地区路堤边坡在地震作用下的动态响应规律。结果表明,路堤动力响应效果随坡度的减缓而减小,随地震波入射角的增大而减小;路堤高度对路堤动力响应的影响较复杂,其影响比坡度及地震波入射角两个因素更强烈;并据此提出了该地区路堤坡度及坡高的建议取值及路堤与地震波入射方向的相对角度。     

主动式冷梁系统在船舶中的仿真研究

以船舶舱室为工作背景,使用有限元软件建立冷梁模型,仿真计算流体入射角度和入射流速对船舶舱室底部流场的影响,进而确定入射角度与入射流速的最佳匹配值。     

铜陵长江公铁两用大桥主桥塔船舶撞击力研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对船桥碰撞进行了数值模拟,分析了船身刚度对最大撞击力的影响,讨论了不同水位、不同角度以及船头不同碰撞部位对船撞力的影响,研究结果表明:船身刚度变化对撞击力的影响显著,需讨论确定,船头鼻艏直接撞击承台的撞击力比船尖首先撞击承台时的大,实际中应考虑不同碰撞部位的影响。     

大跨度组合梁斜拉桥全过程稳定性研究

结合多座桥梁的稳定性分析经验,从结构体系与结构刚度方面入手系统总结了斜拉桥弹性稳定安全系数、失稳模态在全过程中的发展规律.针对组合梁斜拉桥钢主梁(工字形加劲截面)在横桥向抗弯刚度较小且容易在横桥向发生局部失稳的现象,研究了组合梁斜拉桥全过程的整体-局部弹性相关稳定性及其发展规律.研究结果表明:采用悬臂法施工的斜拉桥全过程安全系数、失稳模态具有相同的变化规律.考虑弹性相关稳定后,在全过程中组合粱斜拉桥不只表现为结构的整体失稳,在大悬臂梁段的某些阶段将重复出现钢主梁的局部失稳,并导致结构安全系数出现显著的降低.