承台-桩-土作用下铁路桥梁桩基础地震反应

研究目的:低桩承台桩基础是铁路桥梁广泛采用的基础形式,考虑承台-桩-土相互作用效应,对其进行精细化地震反应分析意义重大。以32 m铁路简支梁桥为研究对象,建立考虑承台-桩-土相互作用效应的单墩抗震计算模型,采用反应谱法研究承台侧向土埋深及桩侧土m值取值对桥梁动力特性及桩基础地震反应的影响规律。研究结论:(1)承台侧向土埋深对桩顶位移及桩顶剪力影响显著,增加埋深,能有效降低桩顶剪切破坏震害的发生;(2)承台侧向土埋深对桩身弯矩的大小及分布规律影响显著,随着埋深减小,横向激励下桩身弯矩最值可能同时出现在两个部位,而纵向激励下桩身弯矩最值仅出现在某一个部位;(3)同一种土层,m值取值不同,对桩顶位移及桩顶弯矩影响显著;(4)本研究成果可应用于铁路桥梁桩基础的抗震设计。     

MUIR WOOD公式法在盾构隧道中的运用

目的:以杭州地铁2号线钱塘江盾构隧道为工程背景,利用MUIR WOOD公式法对其盾构隧道的管片结构进行受力分析.结论:(1)在10～29 m埋深时,Muir wood公式法和有限元法两种方法的计算结果随着隧道埋深的增加,量差百分比逐渐减小.尽管埋深在10 m范围内计算结果偏大,但仍能满足工程设计要求.(2)尽管Muir...     

预应力混凝土简支箱梁腹板斜率的研究

研究目的:新开河特大桥处在天津市区范围内,全长5 330.37 m,除了跨越一些大的立交采用较大跨度的预应力混凝土连续梁之外,其他大部分桥跨则采用梁跨为20 m、24 m或32 m的预应力混凝土简支箱梁。其特殊的地理环境要求在结构形式上既要满足受力要求又要实用、美观,箱梁腹板斜率的选择是实现结构美观的重要因素之一。研究方法:以京津城际轨道交通新开河特大桥32 m简支箱梁为例,对箱梁腹板不同斜率的截面的受力情况进行计算、对比和分析。研究结果:斜腹板箱梁截面内顶板承受拉力和弯矩,腹板斜率越大,产生的拉力就越大。结合配筋计算,京津城际轨道交通的新开河特大桥的简支箱梁采用了腹板斜率3∶1的横截面结构。研究结论:预应力混凝土箱型梁腹板的斜率选择,既要考虑它与整个桥梁的和谐统一,又要充分考虑与所处环境的协调,更要对所选择的截面进行详实计算和分析,从而找出既满足受力要求又实用、美观的合理截面。     

曲线梁-斜跨拱组合钢桥结构分析与试验研究

针对某50 m跨曲线钢箱梁与60 m跨斜跨钢箱拱组合桥进行空间受力分析,并进行成桥的静载与动载试验.采用ANSYS程序建立全桥的空间有限元模型,并配合自编程序分析组合结构在设计荷载下的受力特征及拱、梁承载状况.根据桥跨结构的受力特性,对钢箱梁和钢箱拱的最不利弯矩截面进行静载试验,测试梁与拱的应力及位移,并进行拉索索力测试.静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下钢箱梁、拱的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构安全储备很大.同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验.动力试验表明,桥跨结构动力特性良好.     

地层膨胀力对盾构管片结构受力影响分析

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的特点,类似地层盾构隧道研究相对较少。针对成都地铁某盾构区间实例,根据盾构隧道埋深与盾构隧道外径关系进行分类,通过单一变化膨胀力,借助有限元软件采用壳单元建立荷载-结构模型计算各工况下管片的内力,对比分析管片内力和安全系数,研究膨胀力对盾构管片结构受力的影响。研究结果表明:随着隧道埋深的增加,地层膨胀力对管片结构受力表现为有利;可通过调整线路高程、增加盾构管片埋深、管片背后注浆等措施,降低地层膨胀力对管片结构受力的影响。     

砂层隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响

通过设计小尺寸模型试验，探究在不同埋深、不同施工方法下砂层中新建隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响。结果表明：隧道开挖面发生失稳时，在开挖面前方地层中产生的松动区先呈半个心形，然后沿竖向和横向扩展，逐渐呈上宽下窄的喇叭形，此时地表产生沉降；不同埋深、不同施工方法下开挖面前方土压力均先迅速减小，然后小幅上下波动，最后趋于稳定；隧道埋深和施工方法对地表最大沉降影响很大，地表沉降随隧道埋深增加而减少，采用中隔壁法施工时地表沉降仅为全断面法的17.7%；隧道开挖面失稳会导致既有框架结构产生纵向弯矩，随隧道埋深增加，结构中更多位置出现纵向弯矩；既有结构内力随失稳程度增加而增大，靠隧道侧既有框架结构受影响更大。     

邻近建筑物对盾构隧道衬砌内力影响分析

依托南昌地铁1号线侧穿某建筑物,利用ABAQUS有限元软件三维建模,分析盾构隧道与建筑物不同间距及隧道不同埋深情况下,建筑物对隧道衬砌内力的影响。结果表明,隧道与建筑物不同间距及隧道埋深不同情况下,衬砌弯矩均在衬砌环向30°和120°及其径向相对点弯矩增长率最大,而衬砌环向60°和150°及其径向相对点呈现负增长率。随间距增大,衬砌弯矩及轴力增长率均逐渐减小,当水平间距达到3.0D时衬砌弯矩及轴力增长率基本趋于0;随埋深增大,衬砌弯矩及轴力增长率均逐渐减小,当埋深达到3.0D时衬砌轴力增长率小于5%。     

曲率半径对曲线斜拉桥力学性能的影响分析

以刚果布拉柴维尔滨河大道小半径混凝土双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,建立有限元模型并分析曲率半径对主梁弯矩和扭矩、跨中挠度、桥塔塔顶位移、主塔塔底弯矩、索力等结构受力性能参数的影响。结果表明:曲率半径对结构内力和支座反力的影响较大,对索力的影响则相对较小;当曲率半径1 250 m时,曲线斜拉桥可以按照直线斜拉桥进行受力计算。     

悬挂式曲线轨道梁纵向预应力受扭分析

悬挂式曲线轨道梁在自重及外荷载作用下受力复杂，纵向预应力作用下的结构受扭对体系预应力筋布置参数影响很大。为进一步研究预应力筋参数设置对曲线轨道梁扭矩作用的影响，通过截面尺寸500 mm×1 000 mm,曲线半径R=100 m的3×30 m悬挂式连续体系轨道梁为例，建立了PC轨道梁Ansys有限元模型，分别对不同设置方案下轨道梁各控制截面扭矩值、竖向弯矩和横向弯矩进行了分析，同时探讨了预应力筋布置位置参数的调整对轨道梁成桥状态下的扭矩影响规律。研究表明：纵向预应力筋布置参数对曲线轨道梁扭矩影响很大，通过轨道梁曲线内外侧纵向预应力筋梁端锚固点和弯起点位置的调整，可使轨道梁扭矩减小20%左右，同时对轨道梁横向弯矩的影响幅值最大能达到400 kN·m;在竖向弯矩方面会有小幅影响，但整体在规范容许范围内。本研究可为悬挂式轨道梁预应力筋的布置参数，尤其是在进行曲线轨道梁受扭设计时提供参考。     

铁路活性粉末混凝土槽形梁的空间作用效应

对32 m铁路活性粉末混凝土槽形梁进行三维有限元分析,计算出不同工况下的剪力滞系数,并对剪力滞规律进行分析,研究表明该梁的剪力滞效应较普通混凝土梁更加明显;对其横向和纵向弯矩的空间效应进行分析,对横向弯矩影响线的研究表明,受空间作用的影响,梁上任意一点受力均会在某一截面产生不可忽略的横向弯矩;对纵向弯矩影响线的研究表明空间作用对活性粉末混凝土槽形梁换算荷载的影响在越靠近端部影响越明显,且该影响不可忽略,所以在设计该种梁时需要在靠近端部位置充分考虑空间作用的影响。     

地面出入式盾构开挖对邻近地下管线的影响分析

基于Winkler地基模型,对地下管线的受力模型进行简化,建立地面出入式盾构法隧道施工中土体损失引起的土体沉降计算式,推导出地面出入式盾构法隧道施工引起的垂直交叉地下管线弯矩、应力和应变的计算公式。考虑盾构掘进时上仰β角,通过算例分析,探讨土质条件、管线埋深以及管线直径改变对地下管线弯矩的影响。研究结果表明:随着β增大,盾构开挖面后方的管线弯矩呈逐渐减小趋势,而开挖面前方则变化很小;β角、管线埋深和管径改变只对横向管线最大正、负弯矩附近影响较大,对其余部分影响非常小;硬黏土中管线的最大正、负弯矩均要大于软黏土中管线的最大正、负弯矩,但影响范围则是软黏土中的管线大。     

JQ900A型架桥机通过万宁2号拱桥方案研究

介绍了万宁2号特大桥上JQ900A架桥机和KSC900运梁车过桥施工方案,采用结构分析程序对主梁的结构受力进行分析,计算了不同工况下主梁顶板、底板的应力,计算分析结果表明:抗裂安全系数均大于1.1,最大弯矩处的截面强度安全系数大于2.2,过桥方案是合理可行的。     

六边形孔蜂窝梁墩心截面纵向应力分析与计算

通过对局部开设六边形孔的蜂窝梁进行弹性有限元分析,指出其邻孔之间墩心截面上的弯曲正应力分布不符合平截面假定,并根据其特点提出按双直线分布进行近似处理,建立了相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式.根据此假定在弯矩不变的前提下,对于不同的开孔情况、腹板厚度和翼板厚度分别计算出相应的受力区相对高度,并对其进行分析,拟合出了受力区相对高度与孔径、孔距的相关方程.验算表明,所提出的近似假定和简化计算公式满足工程精度要求,适用于应力计算,且简便实用.     

地铁出入口大跨度接口梁数值分析

建立空间计算模型对地铁出入口大跨度接口梁的内力等进行数值分析,提出接口梁空间计算模型及其内力计算结果,对比传统平面简化计算模型的内力结果,得知空间计算模型结果更接近接口梁的真实受力状态,接口梁的扭矩不是受力的控制性因素,而接口梁的弯矩接近弹性支座梁的弯矩。     

山岭隧道突水对衬砌结构受力影响数值分析

用有限元数值模型,分析隧道断面上8个不同位置10种不同水压突水条件下衬砌结构的受力特征。结果表明:突水位置发生在仰拱或墙脚位置时,对衬砌结构的受力影响显著;突水对衬砌结构上的最大正弯矩和最大剪力影响最显著,而对最大负弯矩和最大轴力影响要相对小一些。运用结构力学的弯矩影响线理论,把突水压力作为衬砌结构上的移动荷载,给出不同突水压力下衬砌结构的弯矩包络图。     

不同埋深下近距交叠隧道施工地表变形研究

为研究不同埋深下近距交叠隧道施工引起的地表变形交互影响效应,以青岛地铁2号线枣山-李村站与3号线万年泉-李村站相互交叠区间隧道为工程原型。通过FLAC3D动态模拟和分析不同埋深下地表变形规律可知:不同埋深下地表变形趋势不同,埋深越大,受下穿施工影响越小,纵向变形逐渐由双峰沉降曲面向单峰沉降过渡;不同埋深下变形区域不同,埋深越大,变形区域逐渐由交叠隧道沿线向交叠区域中心发展;当埋深超过30 m时,下穿施工对地表影响较小;同时,提出不同埋深下地表沉降变形趋势经验公式。并结合工程应用验证上述分析的可靠性及适用性。     

基于弯矩-曲率关系的钢筋混凝土梁长期挠度计算

从梁的曲率入手,对钢筋混凝土梁截面的受力进行了全过程分析,综合考虑混凝土的收缩和徐变对梁长期挠度的影响,导出弯矩(M)-曲率(φ)的实时关系式,从而得出梁在不同受力阶段的长期挠度计算公式.通过与已有试验结果对比,计算值与实测值较为符合.     

浅埋小净距偏压隧道地震响应特性与承载力安全分析

与非偏压隧道相比,浅埋偏压隧道稳定性较差,受地震动荷载的影响更为敏感.结合实际工程,运用FLAC有限差分法研究了浅埋、偏压、小净距隧道结构在水平地震荷载作用下的动力时程响应,对比分析了左、右两洞的内力(轴力、剪力、弯矩)变化规律和动力安全系数.研究结果表明:衬砌结构的地震响应、受力状态与地形条件密切相关;在两洞埋深差异...     

大跨度连续刚构柔性拱组合桥式研究

宜昌长江铁路大桥主桥采用130 m+2×275 m+130 m预应力混凝土连续刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长2 446 m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位.研究了130 m+2×275 m+130 m刚构拱受力特性、承载能力、非线性、抗震、车桥动力响应等结构特性.研究结果表明,该新型组合桥梁结构,梁拱共同受力,结构弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力特性,主梁承受弯矩及截面尺寸显著减小,拱的水平推力与梁的轴向拉力相互平衡,使拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,结构竖向刚度大,外形轻巧.     

武广铁路客运专线浏阳河隧道抗水压衬砌计算分析

武广客运专线浏阳河隧道作为国内第一条客运专线水底隧道,下穿城区环境敏感地段,设计提出对埋深<50 m的地段采用全封闭不排水的抗水压衬砌结构形式.对隧道抗水压衬砌结构的计算原则、受力模型进行了探讨,并通过多种工况的计算和比较,对抗水压衬砌的受力特征进行了分析和总结,并根据此受力特征拟定了加深仰拱的衬砌结构形式.