具有软弱夹层的边坡场地中桩的地震响应分析

以具有软弱夹层的边坡场地上的桩基结构物(例如桥台或桥墩)为研究对象,取场地和结构物建立整体模型,采用数值方法(岩土工程分析软件FLAC3D)分析桩基的地震响应,为山区桥梁等结构物的抗震概念设计提供理论基础.     

非液化场地中桩-结构体系地震响应与桩基失效模式分析

基于非液化场地-群桩基础-上部结构大型振动台试验,建立了非液化场地-桩-结构体系地震响应数值计算模型,在分析桩-结构体系动力响应基础上,深入探讨动力荷载下非液化场地中的桩基失效模式。通过对比数值计算模型所得典型地震响应结果与试验结果,验证了数值计算模型的有效性和合理性,进一步探讨了非液化地基中土-结构体系地震响应规律,重点关注在地震作用下桩基失效过程及桩基-结构体系地震破坏模式。结果表明：在地震作用下,土体加速度在松砂层中不再放大,在最上部出现一定放大,且桩基加速度反应也有相似规律;各深度处土体动剪应力-动剪应变滞回曲线表现出对角线斜率小幅减小的趋势,说明等效剪切模量也出现不同程度的降低,也即地基各处土体抗剪强度均有一定下降;桩身最大弯矩出现在桩身中下部,在桩头与土层交界面附近桩身剪力较大,说明可能发生桩头剪切破坏或桩身弯曲破坏。     

大跨径钢桥面铺装层动力响应研究

为了揭示钢桥梁桥面沥青混凝土铺装的实际受力特性,利用有限元方法对大跨径正交异性钢桥面铺装层的瞬态动力学响应进行了分析和计算。在不同层间接触条件时,对铺装层静力和动力响应计算结果分析的基础上,着重对完全光滑条件下不同加载周期、不同铺装层模量以及不同铺装层厚度等对铺装层动力响应的影响进行了探讨。结果表明,完全光滑和完全连续接触条件下铺装层的动力响应截然不同,完全光滑时铺装层的最大拉应力为完全连续时的近10倍;加载周期及铺装层模量对铺装层的动力响应影响不显著;铺装层厚度对铺装层动力响应影响较大,当铺装层与钢桥面板之间完全滑动时,6 cm左右的铺装层厚度是最不利的。与静力学计算结果相比,动力计算结果更加接近实际情况。     

大直径阶梯型变截面桩水平承载特性试验研究与理论分析

为研究大直径阶梯型变截面桩基础在横向静荷载作用下的变形及受力特性,选取2根深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩,开展了实桥桩基水平承载特性试验研究,根据水平荷载～位移曲线、水平荷载～转角、水平荷载～桩身拉压应变曲线的测试结果,分析了变截面桩的水平承载特性,并在此基础上对阶梯型变截面桩横向静载荷作用下的水平位移及作用效应进行了理论分析与公式推导。结果表明:随着水平作用力的逐级增加,变截面桩加载位置的水平位移和转角均呈线性增加;变截面位置的桩身应变和内力值变化最大,表明变截面位置桩基受力复杂,需要适当加强配筋;理论模型计算结果与实桥试验结果具有相似的规律性,说明了理论计算模型的可靠性,可作为设计参考。     

超长大直径群桩荷载传递特性研究

根据苏通长江公路大桥桩基现场静荷载测试和群桩模型离心试验,研究了不同类型超长大直径钻孔群桩荷载-沉降曲线、极限承载力、群桩效应系数、桩身轴力分布和桩顶荷载分布规律,得出超长大直径钻孔灌注群桩的桩荷载传递特性。     

京沪高速铁路桩端注浆群桩基础数值模拟研究

以往对于桩基后注浆技术的研究大多局限于单桩,而目前各类工程中桩基础的结构形式是群桩所占比重大,在设计上都以变形控制为主。使用FLAC3D有限差分软件,针对京沪高速铁路桩基后注浆试验段中群桩基础在正常使用状态下的计算机模拟静载试验,研究其荷载-沉降规律,验证在设计荷载作用范围内,群桩桩端注浆减小群桩基础沉降量的效果。     

钢管桩动力响应试验研究

对东海大桥附近海上风电场钢管桩基础在波浪作用下的动态反应进行了原位测试,通过放置在桩顶的加速度传感器测得桩顶的加速度时程曲线,将加速度进行二次积分得到桩顶的位移.对比实测结果,涨潮期间所测得的桩顶位移大于平潮期.运用Morison方程计算出桩身所受的波浪力,采用m法对桩身的变形进行计算,所得结果小于现场实测值.     

惯性荷载和地震荷载作用下单桩横向非线性动力响应简化分析

根据已建立的地基土—单桩系统横向非线性动力响应简化分析模型和计算方法,讨论了动力荷载作用下单桩横向非线性惯性响应以及地震作用下单桩横向非线性运动响应,采用两个非线性运动响应因子表征地基土—单桩系统运动响应的非线性特性。计算结果表明:该模型不仅能够模拟在(准)静态单调循环荷载和简谐荷载作用下的单桩横向非线性惯性响应,而且可以反映地震过程中地基土—单桩系统横向非线性运动响应的基本特征。     

软土中静压桩残余应力特性研究

静压桩残余应力的存在,会导致在工作荷载下桩荷载传递特性的改变。该文通过数值模拟的方法,研究了软土地区静压桩残余应力受桩长、桩径、桩身刚度、土的摩擦系数等因素影响,并认为静压桩残余应力分布形式与上述因素无关,但残余应力大小与上述因素紧密相关。     

软土地区高桩承台结构斜桩应用数值模拟

通过Plaxis二维有限元计算软件模拟软土地区高桩承台结构应用斜叉桩后墙后土压力、墙体位移,以及墙体位移与叉桩倾斜角度的变化趋势,根据软件计算结果分析得到:挡墙结构应用斜叉桩基础后可以有效减少挡墙底板位移及前排钢板桩承受的弯矩、剪力,且叉桩角度设置在6°时,应用斜桩基础对挡墙位移的减少最明显,桩基经济性最好.     

相对密实度及激振频率对可液化场地动力响应特性影响数值模拟研究

基于Finn孔压模型,探讨相对密实度和激振频率对可液化场地动力特性的影响。研究结果表明:相对密实度小的场地最大超静孔压比更大,松散场地振动时需要耗散的能量大于密实场地;场地响应加速度放大系数与相对密实度呈线性正相关;液化后的松散场地对加速度有隔振作用,密实场地会放大加速度;埋深越大的砂土所受围压越大,砂土结构越不易破坏,液化程度越小;输入自由场地的激振频率越大,响应加速度放大系数越小,场地越不易液化。     

马鞍山大桥大直径嵌岩桩承载力的测试与分析

采用自平衡测试方法,对马鞍山大桥南岸地区2根钻孔灌注桩SZ-1、SZ-2进行了承载力测试与分析,包括桩顶荷载位移曲线、桩身的轴力分布、桩侧阻力与位移的关系以及桩端阻力分布等.并依据不同的规范条文对大直径嵌岩桩的桩基承载力进行了计算和比较.研究结果表明:该试桩在极限荷载作用下位移较小,荷载位移曲线近似呈直线分布;从实测的...     

加筋软土路基动力特性的影响因素研究

基于土工格栅与软土地基的作用机理,建立了加筋软土接触面变形特性的模拟计算模型;借助有限元数值仿真计算方法分析研究了荷载形式、加筋层数、筋材位置、移动荷载等诸多因素对加筋软土路基力学性能、变形特性的影响。数值模拟计算结果表明:荷载作用形式对加筋软土路基表面位移的影响并不显著;然而即使在移动荷载作用下加筋层数、筋材位置依然能够显著改善软土路基的动力及变形特性。     

无砟轨道路基动力响应影响因素分析

以双块式无砟轨道路基典型结构为研究对象,分析车辆轴重、结构层间接触条件、轨道结构整体模量、支承层模量和基床表层模量等对路基面动力响应的影响,分析路基动力响应对各参数的敏感性。数值仿真结果表明:在车辆单轴荷载作用下,路基面动应力分布表现为横向均匀、纵向三角形的基本形式;对路基面动应力沿线路纵向分布长度影响的主要因素,是无砟轨道结构的整体刚度、车辆轴重、支承层模量等;结构面间接触状态劣化导致无砟轨道结构刚度的降低和路基面的动压力增大。     

高填方波纹钢涵洞受力特性及地震动力响应研究

为研究高填方波纹钢涵洞在静力条件下的受力性能及其地震动力响应规律,以保泸高速公路芒宽连接线高填方大跨波纹钢涵洞工程为依托,开展了数值模拟计算。研究了不同填方高度下波纹钢涵洞的受力情况及地震作用下波纹钢涵洞不同部位的动力响应。结果表明:①波纹钢涵洞管顶及管底的竖向位移最大,左、右管侧横向位移最大。②波纹钢涵洞最大主应力主要出现在波纹钢波峰位置。最小主应力则主要集中出现在波纹钢波谷位置。③在地震作用下,波纹钢涵波峰断面Mises应力值远大于波谷断面,左右管腰附近破坏风险最大,波谷断面管顶处加速度有明显放大。     

多跨变截面连续梁桥在车辆通过时的振动分析

针对多跨变截面连续梁桥在车辆通过时的耦合振动问题,采用了移动质量模型下的有限元法进行数值模拟,使用Euler-Bernoulli变截面梁单元模拟桥梁结构,给出了完整系统下的动力求解微分方程组的离散形式,其中移动荷载采用Dirac δ函数表示,并采用二节点的三次Hermite插值函数向单元的节点进行分配,对于移动质量模型下所产生的各相关的力采用移动质量单元处理.在假定变截面模式的基础上,推导了梁高呈线性变化及抛物线形变化的矩形截面梁单元刚度矩阵和质量矩阵,编制了有限元动力求解软件,并对变截面多跨连续梁桥在移动质量作用下的动力响应过程进行了数值模拟计算.结果表明:计算结果与一些已发表的简单算例吻合很好.     

场地类别对装配式地铁车站结构地震响应的影响

为研究装配式地铁车站结构在不同场地条件下的地震响应,基于有限元软件,建立地层-装配式地铁车站结构三维静动力耦合非线性有限元分析模型,分析不同场地类别、不同地震动峰值加速度以及竖向地震动条件下装配式地铁车站结构的地震响应,并给出装配式地铁车站的加速度、变形、应力及塑性损伤的变化规律。分析表明： 1）场地类别由Ⅱ类变为Ⅲ类时,车站结构顶底间最大相对水平位移与接头张开角逐渐增大,且增长幅度变大,但接头张开角仍较小(<0.10°),验证了接头的稳定性和安全性; 2）在Ⅲ类场地条件下,拱腰、拱肩以及侧墙上下端附近的围护结构等位置易出现塑性损伤; 3）相比单向水平地震动,增加竖向地震动会显著增大装配式地铁车站结构的变形、应力、接头张开角及塑性损伤。总体来看,在Ⅱ类场地条件下,输入地震动峰值加速度分别为0.1g和0.2g时,结构基本处于弹性工作状态; 在Ⅲ类场地条件下,输入地震动峰值加速度为0.4g时,结构处于弹塑性工作状态且塑性区体积较大。     

水平荷载作用下考虑轴向力的桩间动力相互作用因子

在前人工作的基础上,考虑水平荷载作用下桩受轴向力作用,采用动力WINKLER地基模型,利用梁的动力微分方程,求解桩间动力相互作用因子的简化计算方法。通过分析表明,在轴向力作用较大的情况下,动力相互作用因子所受的影响较为明显,将对动力反应峰值产生影响。在将所得结果与前人工作结果比较的基础上,提出考虑轴向力作用时的影响因素为桩土之间的弹性模量之比、无量纲频率及桩距等,同时指出各影响因素的影响程度。