公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

汽车荷载分项系数对桥梁构件可靠度的影响及修正

为了明确汽车荷载分项系数变化对桥梁构件可靠度水平的影响规律,利用校准法对受拉、受弯、大偏心受压(短柱)、轴心受压(短柱)、受剪共5类受力构件,选取0.1,0.25,0.5,1,1.5,2.5六种活恒载效应比,进行了不同汽车荷载分项系数条件下构件的可靠度分析。对于可靠度指标分布不均匀的状况,提出了可靠度修正系数的概念并进行了验证计算,对不同类型构件按照活恒载效应比给出了可靠度修正系数的计算结果。结果表明:汽车荷载分项系数由1.4递增至2.4时,各类构件可靠指标均呈增大趋势;活恒载效应比小于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大0.1~0.3,活恒载效应比大于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大约0.4;活恒载效应比大的构件可靠指标值偏高,且该类构件可靠指标受汽车荷载分项系数的影响也较大;所提出的可靠度修正系数能够调整抗力值以达到目标可靠指标的要求,该系数分布于0.4~1.1之间,各类型构件可靠度修正系数分布规律一致,均随活恒载效应比及汽车荷载分项系数的增大而减小。     

“公路桥梁可靠度研究”通过鉴定

由中交公路规划设计院主持的历时7年完成的交通部重点科研项目“公路桥梁可靠度研究”于1995年12月15日通过交通部主持的技术鉴定。该项目是在西安公路交通大学、湖南大学、重庆交通学院、吉林交通科学研究所等10余家单位的共同努力下完成的。“公路桥梁可靠度研究”以大量的调查和实际观测数据为基础，通过深入细致的概率分析计算，获得了各类荷载和抗力的统计参数，公路桥梁主要构件的可靠指标、荷载和抗力分顶系数、荷载组合系数以及材料质量控制等研究成果。专家们认为，该项目所获得的宝贵资料和分析结果为《公路工程结构可靠度设计统…     

公路桥梁设计荷载基本组合的分项系数值及其效应对比

为了对我国现行公路桥梁荷载基本组合分项系数取值进行研究,在分析英国、美国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中有关荷载基本组合分项系数规定的基础上,选取我国公路常用的标准跨径板梁、T梁、组合箱梁、整体式箱梁为样本,在各国规范规定下,计算得到了恒载和汽车荷载作用下的简支梁跨中弯矩、支点剪力值效应,按各国的规范进行基本组合,并同中国规范作以对比,从而对我国公路桥梁的荷载基本组合分项系数在世界上所处的位置进行客观地评价.研究结果表明,我国在恒载分项系数的取值上处于中等水平,在汽车荷载分项系数的取值上处于较低的水平,现行规范的公路桥梁荷载基本组合的效应值处于中等水平,其方法及结论可供新规范修订时参考.     

关于公路路基设计规范中挡土墙倾覆稳定方程表达式的商榷

《公路路基设计规范》 (JTG D30—2004)对挡土墙的设计首次提出了以荷载分项系数法为主的设计方法，即滑移和倾覆稳定采用分项系数法设计、地基承载力采用容许应力法设计。根据荷载分项系数法，相同的分项系数因荷载对挡土墙结构的不同作用效果必须取用不同的数值。但是，规范对倾覆稳定方程表达式表述含混，容易出错。根据分项系数的不同取值，对挡土墙倾覆稳定进行了大量计算，并与总安全系数法的计算结果进行比较，提出了倾覆稳定方程的修正表达式，供大家商榷。     

大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的可靠度分析

针对大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的设计条件不同于一般桥梁的特点,对各类不同设计领域的设计分项系数、目标可靠度指标及风荷载系数进行了分析和比较;然后以JCSS模式规范为基础,通过可靠度计算的验算点法,经过多次试算,建议了目标可靠度指标分别为1.5、2.0和2.3的三级可靠度水平及相应的可变荷载频遇值系数和准永久值系数.通过实际的结构设计证明了建议值是合理的,且对于大型跨海桥梁基础结构的设计和安全评估具有重要意义.     

施工用临时钢便桥设计荷载及其效应分析

本文在学习研究极限状态法和容许应力法设计理论的基础上,从使用年限、荷载标准值、分项系数等方面说明现行公路桥梁规范的极限状态法不适用于施工便桥,并在工程实际中将混凝土运输车满载工况作为设计荷载,采用容许应力法进行钢便桥的设计计算,并与公路-Ⅰ级车辆荷载效应进行了比较分析。     

铁路桥梁浅基础承载力可靠度设计方法研究

对铁路桥梁浅基础采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法进行了分析研究。讨论了浅基础极限承载力取极限承载力基本值加宽深修正值之和的模式；根据有关资料和可靠性原理推导了地基土极限状态条件下的宽深修正系数、地基土抗力变异性计算表达式及基于铁路桥梁设计标准图的可靠度校准计算方法，并通过大量计算分析，提出了铁路桥梁线基础的目标可靠度指标和地基土的抗力分项系数；其中还讨论了浅基础的换算抗力方法和荷载～抗     

极端荷载作用下公路桥梁荷载概率模型研究

我国桥梁设计规范中对极端荷载组合系数没有明确的规定,在以结构可靠度为基础的概率极限状态设计法中,由于公路桥梁各种作用比较多且大多随时间变化的范围比较大,各种作用的组合也比较复杂,所以必须选择合理的概率模型才能保证计算出真实合理的结构可靠度。通过查阅文献并结合WIM系统统计的车辆数据分析,建立了公路桥梁永久荷载及其效应概率分布模型;基于Matlab软件,在汽车车重总体服从多峰分布的基础上对实测数据进行训练拟合,建立了汽车荷载效应的概率模型并确定了汽车荷载分级加载方式,为公路桥梁可靠度研究和求解极端荷载组合系数奠定了基础。     

抗压桩承载力可靠度指标分析

结合广东河（源）龙（川）高速公路工程实例，运用蒙特卡罗法，对抗压桩可靠度指标进行分析。分析表明：可靠度指标对场地承载力不定性、桩侧摩阻力和桩端阻力计算模式不定性的均值、变异系数均敏感；荷载变异系数对可靠度指标有较大影响。此外，得出可靠度指标较安全系数更能符合抗压桩的客观实际。     

高速铁路桥梁桩基极限承载力预测研究

利用高速铁路桥梁单桩竖向静载试验数据,应用灰色理论建立GM(1,1)模型,在此基础上编制预测程序FPS预测桩基极限承载力。对比分析实测值和预测值,二者吻合较好,验证了GM(1,1)模型进行桩基极限承载力预测有较好的精度和实用性。GM(1,1)模型可作为预测高速铁路桥梁桩基极限承载力的可行方法。     

桩基后压浆工艺在高速铁路岩溶地区的应用

桩基后压浆工艺是成桩时在桩身桩端预置压浆管路和压浆装置,待桩身达到一定强度后,通过压浆管路,采用高压注浆泵压注的浆液对桩端沉渣及桩侧泥皮进行固化,提高桩的承载力,减少沉降量,达到提高桩身质量的目的。目前,通过后压浆工艺提高桥梁桩基承载力在高速铁路领域尚鲜有应用。京沈高铁顺义特大桥#189,#190墩地处岩溶地区,原设计桩长需穿越大量溶洞区域,施工难度剧增,投资成本巨大,现通过桩基后压浆工艺,缩短桩长,提高了基桩承载力。现场静载试验证明:后压浆能够显著提高基桩承载力,减少沉降量,既能在京沈高铁沿线岩溶地区进行应用,又使桩基避开溶洞区域,降低施工难度。     

高速铁路桥梁基桩静载试验研究

高速铁路桥梁基桩设计的单桩竖向承载力大,而承载力的大小是由静载试验确定——目前规范规定其静载试验的最大荷载为设计单桩竖向承载力特征值的2.0倍。对于嵌硬岩基桩静载试验,建议最大荷载取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍。经论证、试验,嵌硬岩基桩静载试验的最大荷载,取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍是可行的。     

预应力管桩在铁路软土地基处理中的应用

预应力管桩以桩身强度高、承载力高、穿透力强、施工方便、节能环保等优点，在公路、铁路、市政等工程中得到广泛应用。以中化泉州铁路专用线石化站软基处理为研究对象，在收集相关地质勘查资料的基础上，查明沿线软土分布特性及成因，从预应力管桩的单桩承载力及沉降计算、方案设计、施工效果分析三方面探讨预应力管桩在铁路软土地基处理中的应用。结果表明:预应力管桩在铁路软土地基处理中能达到良好的预期效果。     

高速铁路CFG桩柔性载荷试验数值模拟分析

CFG桩已在高速铁路路基上大量应用,但目前评价高速铁路CFG桩复合地基承载力均按《建筑基桩检测技术规范》的方法进行。该法模拟的是刚性基础对复合地基的作用,应用到以柔性基础为主的铁路路基,其试验结果必然与实际情况存在偏差,因此文中研究了一种适合于高速铁路柔性基础作用原理的复合地基载荷试验方法,通过数值分析对比了刚性荷载和柔性载荷作用下CFG桩复合地基的桩、土应力及位移分布情况,结果证明柔性载荷试验是可行的。     

空心型箱形铁路框架桥的力学性能分析

为获得空心型截面铁路框架桥的承载性能,以某铁路框架桥实际工程为背景,将桥顶板和侧板分别沿纵向和横向挖孔,分析顶板沿顺桥向挖孔的理论依据。采用有限元软件ANSYS建立该结构与土体共同作用的模型,分析研究桥体位移沉降、主拉应力和基底附加应力的规律,并与原型框架桥进行比较,研究结果显示该框架桥提高了自身承载力,减小了其变形,从而验证了该框架桥的可行性,为此种结构的应用与推广提供了理论依据。     

潮汕车站桩网复合地基管桩承载性状数值分析

采用桩网复合地基,对软土地基进行加固处理是十分有效的措施。依托厦深铁路潮汕车站深厚软土的地基处理,利用FLAC3D有限元计算软件对潮汕车站桩网复合地基管桩承载性状进行数值模拟分析,以研究管桩桩身轴力特性及管桩桩身摩阻力分布特性。负摩阻力对桩网复合地基有不利的影响,其增大了桩的沉降量,降低了桩对上部荷载承载能力和桩网复合地基的整体工作性能。在工程设计过程中应充分考虑负摩阻力对桩承载力及沉降的影响。     

真空动力固结法在吹填砂土地基处理中的应用

真空动力固结是采取真空降低地下水、重锤点击强夯夯实地基,增强地基承载力的施工技术,是一种比较成熟、简单、普遍使用的软地基加固工艺。通过对其工艺原理、工艺流程的简要介绍,并应用于吹填砂这种特殊地基的软基处理施工。曹妃甸电厂铁路专用线工程,其吹填砂地基承载力不满足设计要求,必须进行加固。在实施过程中,通过试验确定施工技术参数,并摸索出一种适合吹填混合土层的施工方法,其加固地基承载力满足了设计要求。     

悬浮桩在国铁Ⅱ级铁路软基处理中的应用研究

针对国铁Ⅱ级铁路湄洲湾铁路支线工程,以多向水泥土搅拌桩加固软土地基,通过多种桩长和桩间距的理论计算与数据分析,寻求最经济合理的处理方案。结果表明:铁路支线工程采用悬浮桩加固软土地基,是可行而又经济合理的;国铁Ⅱ级铁路复合地基的承载力、路基稳定性和工后沉降,均满足《铁路特殊土路基规范》的要求。     

铁路岩溶地区多变量作用下的桩基承载特性分析

依托汉巴南铁路某桥梁桩基础工程,采用FLAC3D软件建立岩土-溶洞-桩基础三位一体的计算模型,分析岩溶地区桩基础在溶洞跨度、顶板厚度及溶洞形态多变量共同作用下的承载特性。结果表明：厚跨比不变时,顶板厚度的变化对桩基承载力的影响更为显著;长方体和圆柱体溶洞形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为1,而椭球体形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为2/3。通过顶板厚度对桩端承力影响曲线、顶板厚度对桩侧摩阻力影响曲线进行拟合,得到修正后的影响因子,进而对桩基经验公式进行修正,由修正后的经验公式所计算出的桩基极限承载力更贴合岩溶地区的实际情况。