考虑桩土作用的深基坑支护结构的力学分析

本文提出的深基坑桩、墙支护结构的计算方法，考虑了桩土间的相互作用，以及土体的弹塑性变形特征；对于多支撑支护结构考虑了分层开挖过程中结构支承条件与荷载的变化，所编写的计算机程序具有一定的实用性。     

辽阳新运大桥弹性及弹塑性地震反应分析

辽阳新运大桥主桥为四跨大跨径连续箱梁桥,针对该桥,依据《公路桥梁抗震设计细则》,采用谱分析方法和Pushover分析方法,并考虑支座连接形式和桩土相互作用,对其进行弹性及弹塑性分析,通过分析得出结构在地震作用下的屈服性能以及塑性铰的屈服状态,验证了结构在E1和E2作用下的强度和变形满足要求,为类似工程的抗震设计提供参考。     

确定嵌岩桩下伏溶洞顶板安全厚度的局部强度折减法

以一岩溶区建筑工程为例,建立桩基-顶板-溶洞相互作用力学模型,通过不断折减溶洞顶板强度参数,直到溶洞顶板塑性区完全贯通,获取强度折减系数,进而获得溶洞顶板安全厚度和桩基极限承载力。溶洞顶板安全厚度为模型顶板厚度与强度折减系数之商;桩基极限承载力为模型桩顶加载量与强度折减系数之积。桩基静载试验表明计算结果合理。与简化理论解析法相比,局部强度折减法不受溶洞形状、顶板边界、荷载作用位置等因素制约,具有普适性。     

钢-混凝土连续组合梁非线性有限元分析

建立了钢-混凝土连续组合梁非线性有限元模型.该模型可以考虑材料非线性界面相对滑移对钢-混凝土连续组合梁受力性能的影响.利用该模型,对四榀钢-混凝土连续组合梁的界面滑移和挠度进行了仿真计算,将计算结果和实测结果进行了比较,验证了该模型的有效性.对单个栓钉的受力全过程进行了分析,表明按照弹性方法设计的栓钉在加载后期进入塑性阶段变形增加,是试件加载后期滑移迅速增长的原因.     

桩筏复合地基负摩阻段分析及桩土应力比计算

通过对桩筏复合地基桩顶负摩阻段桩-土相互作用分析,得到桩顶负摩阻段桩间土中附加应力计算方法。在此基础上,利用弹簧组模型对桩筏复合地基桩-土-垫层相互作用进行分析,得出桩顶处桩和桩间土竖向有效应力及桩顶刺入变形计算方法。分析垫层对应力调节、沉降控制的影响。结果表明:在桩与桩间土间摩擦力作用下,桩间土竖向有效应力随深度增加衰减,并在某一深度衰减到较小水平,可不考虑该位置以下桩土相互作用对桩顶处桩土应力比的影响。垫层模量对桩顶处桩、土应力调节起重要作用,并对桩顶上刺量影响显著。垫层模量越小刺入量越大,且随模量减小刺入量增长速度加快。     

侧阻附加弯矩对桥梁桩基水平承载力影响研究

为研究桩身被动侧竖向摩阻力对大直径桥梁基桩的水平承载特性影响,首先在抗力矩概念基础上分别建立任意桩身横截面竖向侧摩阻力产生的附加弯矩计算公式及其影响下的桩身单元受力微分表达式。基于传递矩阵法及Laplace正逆变换,分别得出考虑侧阻附加弯矩影响时桩身弹性段、塑性段的传递矩阵系数解。结合推导的桩端水平阻力本构模型和给定的迭代求解方法,进而得出考虑桩侧竖向摩阻力影响的桥梁基桩桩身响应解。通过试验对比验证了本文方法的合理性,证明了桩侧竖向侧摩阻力所产生的附加弯矩对桩基水平承载力的影响非常显著。最后开展了附加弯矩参数影响分析,结果表明:不同τ-s曲线作用时桩身最大变形降低幅度变化规律均类似;桩身最大变形降低幅度随着桩侧摩阻力τ-s曲线极限值τu的增加、临界位移su的减小而增加;当长径比Lb/d≥4时,可忽略桩端水平阻力的影响;当Lb/d≥10时,可忽略侧阻附加弯矩效应的影响;长径比相同时,桩径越大,相应的初始阶段最大位移降低幅度也越大。     

钢—混凝土连续组合梁非线性有限元分析

建立了钢—混凝土连续组合梁非线性有限元模型．该模型可以考虑材料非线性界面相对滑移对钢—混凝土连续组合梁受力性能的影响．利用该模型，对四根钢—混凝土连续组合梁的界面滑移和挠度进行了仿真计算，将计算结果和实测结果进行了比较，验证了该模型的有效性．对单个栓钉的受力全过程进行了分析，表明按照弹性方法设计的栓钉在加载后期进入塑性阶段变形增加，是试件加载后期滑移迅速增长的原因．     

基于强度折减系数谱的规则桥梁弹塑性地震反应分析方法

选用43次地震中获得的350条地震波,进行单自由度(SDOF)系统的非线性时程分析。运用统计回归方法,得到4类场地上SDOF系统强度折减系数与弹性周期和位移延性比的关系谱。将规则桥梁等效为SDOF系统,提出利用弹性反应谱和强度折减系数谱计算规则桥梁最大弹塑性地震反应的简化方法。等效SDOF系统的恢复力关系通过桥墩塑性铰截面的弯矩-曲率分析确定,并考虑了桥墩基础弹性变形的影响。运用给出的简化方法和非线性时程分析,对32 m铁路简支梁桥在罕遇地震下自振周期及墩顶最大位移进行计算,验证了该方法的有效性。该方法既可用于桥梁结构的抗震设计,也可用于抗震评估分析。     

无缝线路长钢轨制动力的研究

根据钢轨与轨下基础间的相互作用关系，建立了路基上无缝线路长钢轨制动力计算模型和计算方法，并分析计算了线路纵向阻力、轮轨粘着系数、列车加载长度等计算参数对钢轨制动力的影响。     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

考虑邻近排桩遮拦的围护结构土压力计算方法及应用

为考虑邻近排桩的遮拦作用对围护结构受力变形的有利影响,从而优化围护结构的设计施工参数,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土体黏聚力及有限土体宽度基础上,结合考虑土拱效应的桩土压力塑性理论计算模型,推导了邻近桩基遮拦下围护结构有限土体主动土压力计算公式,并应用于实际工程,而现场监测结果证明了本方法的合理性。     

盘形制动有限元模拟计算方法研究

建立3种制动盘制动过程有限元计算模型,即:部分盘间接耦合模型、整盘间接耦合模型、弹塑性热-机耦合模型,并以1∶1制动试验结果和红外线温度成像系统测试的温度为依据,分析不同模型计算结果的准确性和适用性。在部分盘间接耦合模型的基础上,通过改变热流加载方法提出整盘热流移动加载间接耦合模型,该模型可用于模拟计算制动盘的整体温度场和应力场。在接触直接耦合法的基础上,考虑材料的塑性影响,建立弹塑性热-机耦合模型,该模型可用于模拟制动盘摩擦面的局部热损伤。     

线弹性地基反力法适用性研究

通过ANSYS建立三维有限元模型和线弹性地基反力法计算模型,分别计算出水平受荷桩在不同模型下的计算结果,并进行对比,得出在荷载较大、桩周土体进入塑性区时,采用弹性地基反力法计算桩身受力和变形是不合适的;而在荷载较小、桩周土体处于弹性状态时,采用线弹性地基反力法计算出的桩身受力及变形情况与实际情况比较相符合.并根据实际应用情况,推荐使用m法计算地基反力.     

高速铁路螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位试验研究

结合太焦高速铁路螺杆桩复合地基工程,开展螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位测试试验,通过分析获得的螺杆桩单桩静荷载-桩顶沉降曲线以及桩身内力分布曲线,研究高速铁路复合地基中螺杆桩侧摩阻力演化规律及螺杆桩的荷载传递过程。结果表明:螺杆桩-土接触面荷载传递过程可划分为弹性、弹塑性和极限状态3个阶段,弹性阶段桩侧摩阻力比小于等于0.5,弹塑性阶段桩侧摩阻力比为0.5~0.7,极限状态阶段桩侧摩阻力比为0.7~1.0;螺杆桩直杆段和螺纹段侧摩阻力演化规律为,在弹性阶段螺纹段侧摩阻力小于直杆段侧摩阻力,在弹塑性阶段螺纹段侧摩阻力接近直杆段侧摩阻力,在极限状态阶段螺纹段侧摩阻力大于直杆段侧摩阻力。     

弹性地基梁法在桩锚支护结构设计中的应用

对于深基坑的桩锚支护结构,弹性地基梁法能够考虑支护结构与土的变形协调,较好地模拟桩土之间的作用。其中参数m是反映桩土相互作用的综合参数,水平抗力系数取值已积累了一定的经验,并可有效地计入基坑开挖过程中的多种因素的影响,因而在实际工程中已经成为一种重要的设计方法和手段。     

考虑剪力滞系数的客运专线32m后张梁静载试验方法研究

考虑到箱梁在静载试验等效加载和实际设计荷载加载模式不同对箱梁底板下缘应力的影响,设计图纸中要求静载试验加载数据计算要考虑剪力滞系数影响,研究石武客运专线32m后张梁静载试验加载数据计算方法,通过把综合剪力滞系数和集中剪力滞系数代入加载数据,准确地计算出了静载试验各级加载数据,计算结果满足设计的要求,这套客运专线32 m后张梁静载试验加载数据计算和试验方法是准确可靠的。     

桥梁群桩基础抗震简化计算模型的适用性研究

本文对群桩基础常用的抗震简化计算模型进行对比分析,指出各计算模型间的差异。在此基础上,提出改进的分层文克尔弹簧模型,并在该模型中采用桩身的等效面积比η间接考虑桩侧摩阻力和桩底土竖向抗力的影响。分析结果表明:应用集中弹簧模型模拟桩基础的柔性效应时,应考虑耦联刚度的影响;应用分层文克尔弹簧模型模拟群桩基础的桩土相互作用时,应考虑桩侧摩阻力和桩底土抗力的影响;在改进的分层文克尔弹簧模型中,桩身的等效面积比η随桩长及桩底土竖向地基系数的增加而增大,随桩径的增加而减小,且η值越大,对桥墩及桩基础的地震响应影响越大,只有当η接近1.0时,方可采用分层文克尔弹簧模型进行抗震分析。     

路堤荷载下Y形桩与常规桩型对比研究

研究目的:利用ABAQUS有限元分析软件,建立Y形桩、圆形桩和方形桩三种桩型的有限元计算模型,桩采用弹性模型,土体采用Mohr -Coulomb弹塑性模型.在相同布桩方式和相同面积置换率工况下,研究在路堤荷载分级加载过程中,三种桩型的盖板顶沉降、桩间土沉降、盖板顶和桩间土差异沉降、盖板顶平均应力、桩底平均应力等的变化规律.研究结论:通过对比得知:在相同荷载作用下,圆形桩盖板顶产生的沉降最大,其次为方形桩、Y形桩;圆形桩桩间土产生的沉降最大,方形桩前期大于Y形桩,之后又小于Y形桩;盖板顶与桩间土差异沉降基本呈现圆形桩最大,其次为Y形桩、方形桩;盖板顶和桩底平均应力,呈现方形桩最大,其次为圆形桩、Y形桩.     

PC梁加固前后使用性态差异性试验研究

通过模型梁加固试验,研究桥梁正常使用阶段,主梁开裂前后及加固前后力学性能以及主梁开裂后的加固效果。试验结果表明:在降低主梁应力、挠度和裂缝等关键力学指标上,总体上呈现主被动结合加固法主动加固法被动加固法的规律。在不同等级荷载作用的全过程中,开裂截面的中性轴高度和抗弯刚度随荷载增加均呈非线性变化,以往相关文献中按分段线性考虑不能反映结构真实的截面特性和受力状态变化规律,同时对已经开裂和损伤的旧桥进行加固试验时,计算模型中应考虑运营桥梁损伤的现实状态,否则可能出现部分开裂截面加固后即使在第一级加载作用下,其开裂截面的校验系数(特别是受拉区钢筋应力校验系数)仍不能降低到1.0以内。研究成果可为今后类似工程的加固设计和检测评估,以及有关规范的完善提供参考。     

考虑锚杆加固时围岩较大屈服情况下应力应变非线性解

针对锚杆加固条件下围岩产生较大屈服的问题,通过建立锚杆加固塑性区径向和环向的等效弹性模量计算方法,充分考虑锚杆加固对塑性区弹性应变增量的影响,并基于广义Hoek-Brown强度准则与有限差分原理,提出应力增量法并求得注浆锚杆加固下应变软化围岩弹塑性应力、位移和塑性区半径的数值解。通过与已发表结果的对比,同时结合现场实测数据,验证本文所提理论方法的可靠性。研究结果表明：采用本文提出的理论方法进行围岩较大屈服变形评估将会获得相对较大的结果,因此,据此进行类似工程条件下隧道的注浆锚杆加固设计将会更加安全。