防止软基桥台侧移的技术措施

阐述了桥台侧移的主要原因是软土地基桥台台后高路堤填土引起下卧软土层产生水平塑流,对桥台及桩基产生了很大侧向土压力,总结了现有防止中小桥台侧移的一般的主要技术措施,特别针对深厚软基桥台侧移,提出3种特殊且可行的技术措施,并作了分析和评述。     

长沙高速红砂岩路堤边坡稳定规律探究

红砂岩路堤边坡的高度相同时稳定性随干湿循环次数的增大而降低,前3次干湿循环下边坡稳定系数降低明显,第4次干湿循环后稳定系数降低幅度较小。干湿循环次数相同时路堤边坡稳定系数随边坡高度的增大而降低,得到长沙高速红砂岩路堤边坡稳定系数的理想公式。     

基于性能的三层全钢管混凝土框架试验研究

为了研究全钢管混凝土框架结构的抗震性能,对一榀单跨3层方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构进行拟静力试验,研究了该结构的滞回性能、延性、承载力与刚度退化、耗能能力等性能指标,并通过有限元模拟,分析了矩形钢管混凝土梁的受力机理.研究结果表明:此类全钢管混凝土框架结构滞回曲线饱满,延性系数大于3,层间位移转角在1/43~1/27之间,层间塑性变形能力随着框架柱长细比及梁柱线刚度比的增加逐渐减小,等效粘滞阻尼系数在0.115~0.441之间,强度退化不明显,但刚度退化较为明显;在加载过程中,梁端、柱根部屈服后,随着荷载的增加,中和轴向受压区逐渐移动,极限荷载时混凝土受拉区达到最大.     

软土地基桩柱式桥台位移影响及防治措施

桩柱式桥台因软土地基引起桥台位移，并出现了一些病害，桥台位移严重地影响桥梁上部结构的安全。本文通过分析桥台桩基与地基的相互作用，以及软土地基桥台后填土对桩基产生的桩侧土抗力，阐明了由此而引起的桥台位移影响及行之有效的防治措施。     

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能,以门洞位置为变化参数,设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件,进行了低周往复加载试验. 首先,通过对比、总结的方法,得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能;其次,采用切线刚度计算方法,对比分析了各试件刚度退化规律;然后,通过图解法确定屈服位移,并利用公式计算位移延性系数,从而分析判断各试件的延性性能;最后,采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下,配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏,其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段;墙体试件的滞回曲线形状较为饱满,能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能;中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓,比偏开洞墙体的抗震性能更好;开洞位置越接近墙体的中间部位,墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大,其变形能力也会越强;6个试件的延性系数均大于3,满足抗震规范要求,开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好,其等效粘滞阻尼系数也越大,其耗能性能也越好;确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值,为设计该类墙体提供理论基础.      

薄钢板PEC柱-削弱截面钢梁框架层间抗震试验研究

为研究薄钢板组合PEC柱(强轴)-削弱截面钢梁组合框架的层间抗震性能,设计制作1榀组合框架中间层子结构1∶2缩尺试件并对其进行水平循环往复荷载抗震试验.基于试验现象和测试数据整理,得到了试件破坏模式与滞回特征曲线,并对试件水平抗侧刚度、耗能性能和变形模式等进行了分析.研究结果显示:采用梁端截面削弱方式可通过梁端塑性铰形成位置偏离节点区以满足"强节点"的抗震要求;试件整体与层间中间层位移延性系数分别大于4.05和4.81,对应等效粘滞阻尼比最大值分别为0.288和0.286;试件结构水平抗侧刚度沿高度均匀分布,侧移变形呈理想倒三角弯剪型侧移变形模式;试件结构破坏模式为梁端削弱截面充分屈服形成塑性铰的理想塑性破坏机构,且其承载力下降到极限承载力85%时,对应试件整体与层间侧移角分别为0.043 3 rad和0.039 4 rad,相应超过框架结构大震层间侧移限值0.035 0 rad,说明试件结构具有良好的抗震延性.     

PEC柱-型钢梁框架异型内节点的抗剪性能试验研究

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求，部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点.为研究该类异型内节点的抗剪性能，以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数，按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件，并完成低周往复荷载试验，分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标.试验研究结果表明：各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形；等效黏滞阻尼系数在0.598～0.618，位移延性系数在3.28～4.96，表现出良好的耗能性能及变形性能；因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比，承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%；位移延性系数提升了约-26.6%、11.0%、-14.1%，延性性能规律不明显，耗能能力、强度和刚度退化变化不大；对于左右梁截面尺寸相同且完全错开（即错位高度大于梁高）的Ⅰ类异型内节点，可按T形边节点进行设计；基于节点域传力机理，建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型，并提出了抗剪承载力计算公式，试验结果与理论计算结果吻合较好.     

整体桥台的构造和对温度位移的反应

整体桥台是把上部构造、桥台和桩基全部浇筑在一起的一种桥台构造,其桩基为H型钢桩,具有较大的柔性,可以随桥台一起变形.整体桥台取消了伸缩装置和桥台支座.这种"桥台一桩"的受力体系,既能有效地抵抗土压力,又能包容桥梁因温度等因素而产生的位移,在中小型跨径桥梁中是一种极具竞争力的桥型.     

整体桥台的构造和对温度位移的反应

整体桥台是把上部构造、桥台和桩基全部浇筑在一起的一种桥台构造,其桩基为H型钢桩,具有较大的柔性,可以随桥台一起变形。整体桥台取消了伸缩装置和桥台支座。这种“桥台-桩”的受力体系,既能有效地抵抗土压力,又能包容桥梁因温度等因素而产生的位移,在中小型跨径桥梁中是一种极具竞争力的桥型。     

桥台桩基与土体侧向相互作用分析研究

通过分析比较现有桥台桩基侧压力的计算方法,引入侧向力动力因子,并提出求解流塑区桩身侧压力的方法.结合实践,建立考虑地基土的成层特性、桩土体系参数、侧压力沿深度任意变化的桥台-承台-桩基系统力学计算模型,并推导出计算表达式,对于桩土相互作用研究意义重大.     

金家湾桥斜交桥台台身破裂病害机理分析

金家湾桥采用斜交U型桥台,台高9.3 m,斜交45°.台背填土完成后,台身即在翼墙与胸墙交接处破裂,裂缝上下贯通.经调查,并对台身进行了三维实体有限元分析,考察了斜交角度对台身受力的影响,表明斜交角度对台身受力的影响不是桥台破裂的主要原因;台后没有填土高度致使台腔排水不畅是导致桥台破裂的主要原因;桥台的大斜交角度布置是导致钝角侧而不是锐角侧破裂的原因.特殊的地形加上不恰当的桥台设计方案导致了桥台的破裂,建议类似桥梁的设计应采取扩孔使桥台后移而采用埋置式桥台,或在胸墙采取可靠的排水措施.     

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%~67%及16%~22%.      

降雨作用下微承压边坡致滑机理与处治研究

常用的边坡稳定性评价方法中很少考虑坡体内地下水的承压及径流作用, 致使边坡滑移机理分析有偏差, 出现多次治理后仍反复滑移问题, 在边坡稳定性评价中考虑地下水的承压及径流作用, 为有效、 经济、 合理地滑坡治理方案提供重要依据。 以浙江省某高速公路高边坡的多次滑移和左幅桥台基础侧移问题研究为切入点, 通过现场深入调查、 钻探、 监测等综合方法, 总结了边坡滑移及桥台基础侧移工程地质问题, 分析了边坡微承压特征, 计算了边坡体内静水压力和动水压力, 研究了微承压条件下边坡滑移及桥台基础侧移的力学机理及临界条件, 提出了应急救援和永久治理方案。 研究结果表明: 地下水因排泄区的强风化层中夹大量黏性土而排泄不畅, 被大量封存在边坡体的强风化层中, 致使边坡具有微承压特征; 降雨条件下具有微承压特征的边坡发生滑移的临界条件为强风化层与中风化基岩面之间的综合平均临界摩擦角为 21°, 桥台基础发生侧移的临界条件为强风化层与中风化基岩面之间临界摩擦角为 24°; 经稳定性评价及长时间运营, 印证了应急救援和永久加固方案有效、 合理地处治边坡滑移及桥台基础侧移问题。     

基于土体位移的桥台桩侧向反应分析

当高速公路与桥梁的连接段存在较大厚度的软土层时,路基软土将在上覆路堤荷载作用下,发生侧向变形,此时的桥台桩将承受来自于土体水平移动引起的侧向荷载。土的侧向荷载对桥台桩基的水平位移和弯曲变形具有重大影响．往往导致桥台桩身发生挠曲甚至破坏。因此有必要对桥台桩的变形机制．不同模式下柱侧压力的产生机理及桩的几种破坏模式进行分析,从而为进一步研究提供理论依据。     

整体式桥台后土压力累积效应反分析

为了确定整体式桥台后土体在水平方向往复位移作用下的最终土压力，针对5组整体式桥台模型试验进行了有限差分数值模拟反分析；采用能够反映土体在小应变区间上高模量和高度非线性刚度特性的土体本构模型，考虑土体与桥台之间的界面特性，通过在桥台顶部施加水平位移，反分析模型试验中经过不同循环次数的台后土压力测量结果，获得了相应的土体小应变刚度参数，揭示每组试验中桥台后土体小应变刚度在往复加载过程中的演化规律；在此基础上，针对铰支座和扩展基础这2种不同的桥台底部约束条件，分别提出了估算整体式桥台后土体小应变刚度增大倍数的公式，进而提出了考虑桥台与土相互作用的整体式桥台后最终土压力的设计计算方法。研究结果表明:当桥台底部为铰支座时，往复加载前后土体小应变刚度增大倍数随桥台顶部相对位移的增大而增大，随桥台后砂土相对密度的增大而减少；当桥台底部为扩展基础时，土体小应变刚度增大倍数虽然也随桥台顶部相对位移的增大而增大，但增幅明显小于桥台底部为铰支座的工况，并且受桥台后砂土相对密度的影响不大；相比英国设计指南PD 6694-1，提出的公式能够考虑上述多个因素的影响，并能较好地预测出不同模型试验反分析得到的土体小应变刚度增大倍数，可为整体式桥台设计提供依据。      

混凝土桥梁下部结构病害分析与加固

概述了国内混凝土桥梁下部结构中桥墩、桥台与基础的主要类型,指出混凝土下部结构出现的主要病害,即地基不均匀沉降、承载力不足、钢筋混凝土耐久性病害、混凝土墩身、盖梁及桥台的开裂等;从桥墩、桥台、基础,以及桥梁设计、施工、养护、运营等方面分析了病害成因与机理;讨论了养护加固方法,如:基础加固的扩大基础法、增设桩基法、人工地基加固法,桥墩加固的钢筋混凝土套箍法、FRP(纤维增强塑料)加固法、盖梁加固的粘贴钢板法、体外预应力法、增设支撑法等,桥台加固的减轻荷载法、扩孔降低填土高度法、支撑梁法、辅助挡土墙加固法等。     

强震区桥台地基沉陷失效破坏机理研究

针对汶川地震中大量桥台地基出现沉陷失效现象,对地震作用下桥台地基沉陷进行了理论研究.基于Prandtl 破坏面理论和Coulomb楔体平衡条件,并考虑地震力和接触面剪切摩擦的影响,采用Mononobe - Okabe地震公式,得出地震作用下地基承载力计算公式,据此对地震下地基强度降低现象进行安全评定.     

桥台桩基侧摩阻力分布特征有限元分析与消减措施研究

桩基侧摩阻力对桩基加固设计具有重要意义,但受影响因素较多,难以精确计算。依托雅泸高速石龙沟桥,开展有限元计算,计算获取桥台桩基侧摩阻力分布形式以及中性点变化规律,结果可为设计提供参考。此外,进行桩侧摩阻力消减措施的初步探讨,工程现场采用堆载预压、预制桩等施工措施以达到消减桩侧摩阻力的目的。     

高寒盐沼泽区干湿-冻融循环下桥梁桩基腐蚀损伤与承载特性

为探明青海地区桥梁桩基在干湿-冻融循环条件下的腐蚀损伤特性, 依托德香高速公路工程, 在现场埋设钢筋和混凝土试件进行干湿-冻融循环1年, 采用室内试验将混凝土试件进行干湿-冻融循环225次, 对比分析了不同位置和不同循环时间条件下混凝土质量、抗侵蚀系数、相对动弹性模量、抗压强度、微观机理以及钢筋锈蚀率的变化规律; 采用数值仿真分析了未防护桩基20年内承载力变化规律, 并提出了高寒盐沼泽区桥梁桩基防护措施。研究结果表明: 随着试件埋设深度的增加, 现场桩基混凝土试件的抗侵蚀系数相关度增大, 最大值为0.93;随着时间的增加, 桩基混凝土试件的抗压强度最大损失率为38.20%, 埋深0.25 m处钢筋的面积锈蚀率最大, 为91%;表面涂抹环氧树脂可以有效减少钢筋锈蚀率, 桩基混凝土试件与钢筋的质量变化不明显; 干湿-冻融循环225次时, 桩基混凝土试件的边角处出现脱落, 四周出现裂纹, 但质量变化较小, 相对动弹性模量降低了39.10%, 抗侵蚀系数降低到0.51, 混凝土的抗压强度损失率为65.88%, 其内部因出现Friedel盐等膨胀性物质而趋于破坏; 随着剥落厚度和腐蚀深度的增加, 前8年桩基的承载力基本不变, 8年后其承载力逐步降低, 若不进行维护, 第20年桩基承载力降低34.45%;建议在桩基服役8年后, 要进行重点防护。      

地下砌体排水拱涵反力弹簧刚度研究

在设计地下砌体排水拱涵的全结构加固时,为了简化计算过程,将原拱涵结构与周围土体整体等效为反力弹簧。为了确定拱涵反力弹簧刚度参数正确性,探究影响拱涵反力弹簧刚度的因素,依托红旗渠项目的试验段,通过有限元法,分析砌体拱涵的材料强度、地基土层的承载力和泊松比,同时考虑了外侧土层与素填土层的含水率和泊松比对砌体拱涵反力弹簧刚度的影响。研究结果表明：侧墙反力弹簧系数随着原有浆砌片石侧墙砂浆强度的增加而增大;拱圈的反力弹簧系数随着原有砖砌拱圈砂浆与砖砌块强度的增强而增大;侧墙与拱圈反力弹簧系数随着地基土层承载力的提升而增大;侧墙反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比增大而增大;拱圈反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比的增大而减小;侧墙与拱圈反力弹簧系数随外侧土层、素填土层含水率的增大而减小;在对砌体拱涵进行计算时,将原砌体拱涵与周围土体等效为有限元法计算出的反力弹簧边界条件,并将计算结果与监测数据进行对比,发现有限元法计算的拱涵等效反力弹簧刚度具有较高的可靠性。