采空巷道上方桥梁群桩基础受力特性数值分析

以合肥至福州高速铁路采空巷道上方官山底特大桥群桩基础为对象,采用FLAC3D软件分析采空巷道上方桥梁群桩基础在荷载作用下的受力特性,得出不同工况下群桩的桩轴力、桩侧摩阻力、桩间土应力、桩顶应力和桩荷载分担比等受力规律。研究结果表明:在承台刚度较大,桩身较长的情况下,采空区对桥梁群桩基础受力影响不大,群桩基础能很好地对采空区进行处理。     

高陡斜坡条件下桥梁桩基数值分析

高陡斜坡条件下桥梁桩基承载机理主要涉及桩的受力性状、荷载传递规律等方面,考虑桩-土(岩)相互作用影响,将桩周岩体及陡坡纳入分析体系,问题复杂,采用解析方法难以解决,故引入数值方法成为必然。文中以贵州省余庆至安龙高速公路沙河大桥桩基工程为背景,采用midas GTS NX软件对桩基进行数值模拟,分析计算桥桩的受力,同时研究桥梁在不同荷载作用下,所处边坡的力学响应,不同荷载组合效应对横坡段桥梁桩基结构内力和位移的影响,为高陡斜坡段桥梁桩基结构的承载特性研究提供参考。     

高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析,提出一种适用的有限差分法。首先,针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性,将后桩划分为嵌固段及受荷段,同时,将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后,考虑桩土相互作用及桩顶变形协调,并引入边界条件,建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上,综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响,分别对各特征段基桩微元进行受力分析,并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续）,推导出各微分段的控制差分方程,以MATLAB为平台编制相应计算程序,迭代求解桩身位移,进而求解其内力。最后,结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证,并以现场试验桩为基础,分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好,表明该方法可行、合理,可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考;有自由段存在的基桩,P-Δ效应明显;连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响,连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配,并在一定程度上弱化P-Δ效应,对桩身变形具有一定的约束作用。     

桩基础的整体式桥台桥梁受力性能研究

考虑桩土相互作用，提出桩基础的无伸缩装置整体式桥台桥梁有限元计算模型；分析该类桥梁的受力性能，探讨主梁的温度变形、桩长、桩径对受力性能的影响；并比较了与有相应有伸缩装置桥梁受力性能的差异，为无伸缩装置桥梁设计提供理论依据。     

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

多雨冲沟区桩基础所处环境特殊,冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性,通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台,最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态,尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程,科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下,横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律,提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数,给出相关工程技术建议。研究结果表明:随着桩长的增加,桩基的横向承载力逐渐增大,但桩长越长,承载力变化幅度越缓;桩长相同的情况下,坡度越大,桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式,实践时需考虑不同坡度对应的折减系数;坡度增大,相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大,增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议:复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时,需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离,必要时进行边坡专项防护,并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时,需适当提高距桩顶(20%～30%)桩长范围内的桩基配筋率,坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护,保证桩基施工安全及后期正常使用。     

边坡滑移情况下陡坡段桥梁基桩受力特性影响因素对比试验研究

边坡滑移时,位于陡坡段的桥梁基桩相比抗滑桩受力特性更为复杂。在合理模拟滑动面的前提下,进行了陡坡段桥梁基桩受力特性的参数对比室内模型试验。通过获取加载过程中桩身最大弯矩、桩顶水平位移及地面处基桩变位等关键指标,对不同加载方式、基桩自由长度、基桩剐度的基桩受力特性的各主要影响因素进行了探讨。试验结果表明,基桩产生的较大弯矩与水平位移主要由水平荷载引起,桩身最大弯矩随基桩自由长度的增加急剧增长,而随基桩刚度及边坡坡度的提高增长幅度较小。研究成果对揭示陡坡段桥梁基桩与周围边坡作用规律具有一定参考价值。     

桥梁群桩基础沉降的数值分析

在桥梁工程中,较大的基础沉降不仅改变桥面线形,严重的还将改变结构受力状况,降低结构的安全度。针对桥梁桩基础问题的不确定性和复杂性,采用空间有限元软件建立了桩土耦合作用的分析模型,并使用并行计算策略提高计算效率,通过实际工程分析了上部荷载、填土高度、桩长、桩径对桩基础沉降的影响,建议对处于软弱土层中的大型桥梁桩基础沉降问题有必要进行三维有限元数值分析,以确保结构的安全。     

高陡横坡段桥梁双桩结构计算方法研究

针对山区高陡横坡地段桥梁双桩基础的结构与荷载特征,建立了桩基与边坡及桩间土相互作用新模式:后桩承受推力以滑动面为界简化为滑坡推力与主动土压力;前桩与后桩所承受的侧土抗力则服从(mz+C)的线性增长规律;并假定桩间土对前桩的作用力q\-a是桩间距、桩宽(桩径)及滑坡体宽度的函数,由此可充分反映桩间土及滑坡体对土压力传递的影响。在此基础上,导得不同特征桩段的微分方程,并基于有限差分解进行了求解,从而提出了高陡横坡段桥梁双桩结构内力位移计算方法。理论计算与室内模型试验实测数据的对比表明,该方法误差可满足工程要求。     

软土地区路堤偏载对桥梁桩基影响分析

通过对某软土地区路堤偏载作用下城际铁路桥梁桩基计算分析,得出了桩基受力变形特征,评价了桥梁桩基的安全性。提出了增设斜桩、增加横向桩排数、设置群桩基础保护帷幕桩墙及高压旋喷桩维护墙等结构加固措施。     

公路桥梁桩基础受竖向荷载桩侧土接触面损伤机理模型试验研究

我国公路桥梁建设规模巨大,桥梁基础的安全是公路桥梁安全运营的根本。钻孔灌注桩基础承载能力大、工艺成熟,是公路桥梁广泛采用的基础形式。为掌握公路桥梁桩基础受力过程安全与否,需要摸清桩基础受竖向荷载桩侧土接触面的损伤机理。首先构建桩土作用模型,在桩身任意深度处取一微分桩段由平衡条件建立桩土作用微分方程,通过大量桩基工程试桩试验和本研究进行的室内模型试验及相关研究成果给出公路桥梁钻孔灌注桩基τ-S关系曲线,开展理论分析研究了钻孔灌注桩基础受荷机理和桩土作用传递函数;然后进行桩土接触面损伤机理研究,建立了公路桥梁桩基础受竖向荷载桩侧土接触面损伤指数和损伤传递函数模型,为桩基础受竖向荷载损伤分析提供依据;再进行了25组桩-土接触面损伤模型试验,试验采用5种有代表性土样,每种土样分别模拟10,20,30,40,50 m深度工况,深入研究了公路桥梁桩基础受竖向荷载桩侧土接触面损伤机理。通过试验测试数据与本研究提出的桩土接触面损伤指数和损伤传递函数模型计算结果进行分析比较,验证了该模型的适用性和可靠性;最后对理论研究成果和模型试验研究成果进行分析,并得出初步结论供相关工程设计和研究人员参考。     

桩土效应对矮墩刚构连续组合梁桥的受力影响分析

矮墩刚构—连续组合梁桥群桩基础直接影响桥梁下部结构的抗推刚度,考虑桩土作用是建立分析模型的难点.该文采用刚度等代原理模拟桩土效应,建立了整体计算模型,分析了桩土效应及其对矮墩刚构—连续组合梁桥的受力影响,提出了改善矮主墩连续刚构结构受力的措施.     

大断面倾斜单桩式桥梁拱座受力分析

根据拱桥拱座和斜桩的受力特性设计了一种新型拱座结构形式——大断面倾斜单桩基础作为拱座。为了准确分析此类拱座基础的受力性状,结合某上承式提篮拱桥拱座基础,通过有限元数值模型和现场实测分析,研究了基础在最不利荷载作用时的应力分布情况和偏心距对拱座基础受力的影响,为类似桥梁的拱座基础设计提供参考。     

横坡段桥梁双桩结构内力和位移计算

针对横坡段桥梁双桩基础,引入陡坡效应,并对桩侧边坡下滑推力和桩侧岩土体抗力进行合理简化,建立基于前后桩各特征桩段结构和受荷特点的挠曲微分方程。采用幂级数法对方程求解,考虑桩顶和桩端的边界条件及各特征桩段之间内力和位移的连续性条件。通过对某双桩工程实例进行理论和有限元计算和分析,得出该理论方法具有一定的可靠性及设计的合理性。分析结果表明:理论计算和有限元计算的最大相对误差为3.32%,且理论计算的前后桩桩顶水平位移为8.573 mm,有限元计算的前后桩桩顶水平位移为8.867 mm,二者均满足规范要求。     

汕昆高速公路潮州段桥梁桩基孤石处理

孤石区桥梁桩基础施工效率低、成本高。汕头-昆明高速公路潮州段对孤石区桥梁桩基采用逐桩钻探,通过优化设计减少桩数、缩短桩长,施工中综合采用浅层挖除、超前钻孔爆破、抛石纠偏、桩孔内钻孔爆破等方法,取得较好的效果。     

高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法及工程应用

在西部山区修建公路或铁路,常需将桥梁桩基设置在高陡横坡上。与平地上的桥梁桩基相比,位于横坡上的桥梁桩基受力与变形更为复杂,而相应的设计计算方法亦落后于工程实践。在前人研究的基础上,进一步分析了高陡横坡段桥梁桩基的受力特性,建立了其受力与变形分析的简化计算模型,并借助有限差分法,对个特征桩段的挠曲变形微分方程进行求解,从而提出了高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法。最后,以张一花高速中某桩基工程为例,分别利用规范法和本文计算方法进行计算,结果对比分析表明,本文计算方法与规范法吻合较好,而本文计算方法既能够考虑了桩顶复杂荷载的影响,又能够考虑边坡荷载的作用,由此设计的基桩更为合理安全。     

建筑物荷载对超长单桩基础影响的三维模拟分析

以沿海地区甬台温复线ZK40段典型地层参数为依据,采用ABAQUS进行建模,模拟单桩基础在不同情况受建筑物荷载的作用.模拟结果显示,随着建筑物荷载的大小、距离、面积以及桩顶荷载的变化,桩基础的受力和位移也相应变化,验证了堆填土对桩基础的影响规律.     

刚性长短桩软基预处理对堆载邻近桩基的变位影响分析及处理效果评价

在河谷地区修建桥梁桩基础时,常会遇到因桥台后高路基填土而导致路基一侧桩基础发生偏位的工程事故,尤其是当地基土中存在软弱土层时,发生事故的可能性大大增加。为探明刚性长短桩在处理侧方路基填土下软弱土层时的应用效果,研究不同因素对刚性长短桩处理效果的影响以及采用刚性长短桩处理对高路基填土侧桩基础的影响,依托马里河II桥实体工程,采用数值模拟软件Marc分析了不同布置形式和不同处理距离下的刚性长短桩对填土侧桩基础受力分布特性的影响,对不同工况的处治效果进行了工程评价并依此提出了相关的工程建议。结果表明:堆载作用下,软弱土层的侧向挤压变形对桩身位移、桩侧土抗力和桩身弯矩等均有明显影响,桩身位移在16 m(即软土层与强风化岩层的分界面)处出现明显拐点,桩侧土抗力和桩身弯矩在16 m处达到最大值;不同距离下的桩基桩身位移等各项数值变化规律基本一致但影响程度大小不同,最靠近堆载外侧的桩处于最不利位置,设计时可适当提高边侧桩基的承载性能;梅花桩布置形式的刚性长短桩相较于正方形布置和交错布置对减少软弱土层侧向挤压变形对桥梁桩基础影响的效果最显著;梅花形布置形式的加固区在不同处理距离下的处治效果差异显著,加固区处理距离范围不宜距离桩基础过近,也不宜过远,8 m左右距离的处理效果最优。     

可提离式群桩基础桥梁滞回性能模型试验

为了研究可提离式群桩基础桥梁的抗震性能,设计和制作了大比例尺的可提离式群桩基础和普通群桩基础单墩桥梁试验模型。试验模型采用细砂土箱模拟桩周土体的约束作用,并对可提离节点进行改进设计,以防止局部破坏。采用位移控制分级往复加载,进行拟静力试验研究,对比2种不同基础桥梁的基本抗震性能。试验结果表明:可提离式桩的桩身损伤要远小于普通桩,改进后的可提离桩的节点未见明显损伤;可提离式群桩基础单墩桥梁模型的滞回曲线呈明显的旗帜形,表明结构主要为非线性弹性变形,而普通桩基础桥梁模型的滞回曲线为典型的梭形,表明结构主要为塑性变形;可提离式群桩基础发生提离后,承台位移由平动为主转为以转动为主,表明提离式基础主要依赖承台以上结构的整体转动来适应水平地震作用,进而减小基础的受力和损伤;可提离式桩基础桥梁的残余位移仅为相应普通桩工况的10%,表明其具有较好的自复位性能;基于割线刚度的刚度退化指标不适宜评估自恢复结构的刚度退化,建议采用重新加载至正常使用极限状态下的最不利荷载组合时的刚度指标。     

郑西客运专线灞河连续梁桥地震反应分析

以郑西客运专线灞河连续梁桥为工程背景,利用有限元通用软件对该桥建立有桩和无桩两种模型。分别就这两种模型进行模态分析,并输入顺桥向和横桥向地震波进行反应谱和时程分析。通过结果对比,证明在对该类采用摩擦桩基础的桥梁进行抗震分析时,应该考虑桩-土-结构相互作用,以使桥梁受力更接近实际情况。     

深厚软基区桥梁桩基横轴向承载特性研究

采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维模型,选取软土厚度作为分析变量,计算分析了不同工况下桩基础的横轴向容许承载力、桩侧土抗力、桩身水平位移及桩身弯矩分布规律。研究结果表明:在软土侧向推力、汽车制动力及离心力作用下,深厚软基区桥梁桩基受力情况复杂;软土厚度超过10 m时,软土厚度对桩基横轴向容许承载力及桩侧土抗力影响很小,桩身第一水平位移零点随软土厚度增加逐渐上移,大于20m后趋于稳值;软土的存在增大了桩身最大弯矩,对桩身最大弯矩影响最大的软土厚度为5m;软土厚度大于10m后,桩身最大弯矩趋于稳值。