某斜拉桥承台计算及分析

承台作为桥梁下部结构的主要承重构件,具有承上启下的作用,其安全性至关重要,且桩基承台受力较为复杂。本文以某公路斜拉桥为工程实例,根据规范中的方法对该桥承台进行正截面、斜截面及抗冲切承载力计算。其中承台正截面承载力按"撑杆—系杆"体系计算,承台抗冲切承载力分别计算了墩柱向下冲切及角桩向上冲切承载力。经计算,该桥承台正截面、斜截面及抗冲切承载力均满足规范要求。     

重剪比对板柱节点抗震性能的影响

针对重剪比分别为0.3、0.5、0.7的3个板柱节点试件进行了抗震试验,并通过Abaqus有限元软件将模拟结果与试验结果进行了对比,研究了重剪比对无抗冲切钢筋的板柱节点抗震性能的影响。结果表明:试验结果与模拟结果拟合较好,重剪比增加,试件的不平衡弯矩承载力降低,同时耗能能力也减弱。重剪比最低的S1试件仅发生局部冲切破坏,其余试件均发生完全冲切破坏,一定程度上可认为重剪比越大,板柱节点的抗震性能越弱。同时该文对中、美、欧3种规范计算结果与试验结果和历史数据进行了对比,发现中美两国规范计算出的不平衡弯矩相比实际情况较大,而欧洲规范计算结果贴合实际,原因可能是欧洲规范计算时考虑了配筋率的影响,且在重剪比大于0.3时需对中国规范计算结果进行修正,修正后的结果更符合设计且离散度明显降低。     

UHPC双向板抗冲切性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）双向板在局部荷载作用下的抗冲切性能,以UHPC强度、板厚、配筋率、局部加载面积和加载位置为试验参数,对9块四边简支UHPC双向板进行抗冲切破坏试验,分析UHPC双向板的冲切破坏机理和各试验参数对板抗冲切性能的影响规律。结果表明：试件均发生钢筋屈服后的冲切破坏,板底出现环形裂缝且板内形成冲切锥体;冲跨比小于7时,冲切破坏面倾角和名义抗冲切强度均随冲跨比增加而减小,而冲跨比大于7时,则其基本不变;UHPC强度等级从120 MPa提高到150 MPa时,板的抗冲切承载能力提高5.5%;当板厚由60 mm增加至80 mm和100 mm时,板的抗冲切承载能力分别提高69.7%和1.883倍;相较于1.31%配筋率的试件,2.57%配筋率的试件的抗冲切承载能力提高14.9%;与方形加载板边长为70 mm的试件相比,边长为90 mm试件的抗冲切承载能力提高9.8%;与中部加载试件相比,边部和角部加载试件的抗冲切承载能力分别提高15.3%和13.1%。为避免UHPC双向板发生钢筋网格内的冲切失效,板底受拉钢筋间距不应大于加载板边长与1.15倍有效板厚的和。基于试验结果和相关文献,评估了现有抗冲切承载力计算公式的适用性,并引入冲跨比考虑局部荷载偏置的影响,提出了适用范围更宽的UHPC板抗冲切承载能力计算公式。     

筏板-柱节点冲切的国内外研究对比分析

综述了冲切问题的国内外研究概况,总结了板柱节点冲切承载力的主要影响因素,比较了国内外主要规范有关板柱冲切的基本规定,并得出一些有用的结论.     

沿河公路路基冲失水毁机制

沿河路基冲失水毁是路基岩土体抗冲失能力与路基近壁水流冲失作用相互对抗的宏观表象。以路基岩土体起动切应力量化路基抗冲失能力,以近壁水流切应力量化河道水流对路基的冲失作用,通过二者大小对比计算路基冲失水毁。从微观紊流力学分析沿河路基冲失水毁的营力机制或动力来源,认为微观紊流漩涡是沿河路基冲失的基础,宏观次生环流、主流顶冲等是沿河路基冲失的助动力。从微观泥沙运动力学出发,采用水动力模型计算沿河路基冲失宽度。根据路基冲失宽度将沿河公路冲失水毁灾情等级分为四级,并提出了对应的路基冲失水毁抢修工作建议。     

中美规范关于浅基础承载力计算差异分析

中国规范浅基础承载力计算采用的是容许应力设计法,标准组合;美国规范采用的是极限状态设计法,分项系数与效应组合、结构的重要性等因素有关。在中国规范中,承载力与沉降是两个不同的概念,承载力、沉降均应满足各自的要求;美国规范则要求将承载力与构造物沉降相关联。如果将承载力与构造物沉降相关联,两种规范得到的承载力比较接近。     

独立基础横向承载力和挠度设计分析探讨

桥梁基础设计作为结构设计的重要组成部分,合理的基础设计不但能给上部结构提供安全保障,同时也可以节约工程造价和缩短工期。基础设计需满足地基承载力、抗冲切、抗剪承载力及抗弯承载力要求。结合工作实践经验对独立基础横向承载力和挠度设计进行了论证分析,可为今后类似工程提供参考。     

圆形浅基础地基极限承载力理论公式的改进

针对已有圆形浅基础地基极限承载力计算方法的假定条件、计算方法、屈服准则等的适应性特点,对圆形浅基础地基极限承载力的解析解进行了研究.假定地基整体剪切破坏面形态呈Prandtl-Reissner经典理论滑动面形状、地基土体破坏时为不变形的刚塑性体,且破坏面均服从Mohr-Coulomb屈服条件,根据刚塑性体的静力平衡条件,考虑破坏面上的摩阻力项,严格推导了圆形浅基础地基极限承载力的理论解,并与Vesic半经验公式以及其他解析解进行了对比,对比结果表明:考虑破坏面上的摩阻力σtan(φ)项能使承载力系数Nc和Nq提高,但二者随内摩擦角的变化规律有差异;本文理论解与Vesic半经验公式以及其他解析解相似,是对圆形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进.     

方形浅基础地基极限承载力公式的改进

针对已有方形浅基础地基极限承载力计算方法的假定条件、计算方法、屈服准则等的适应性特点,对方形浅基础地基极限承载力的解析解进行了研究。假定地基整体剪切破坏面形态呈Prandtl-Reissner经典理论滑动面形状、地基土体破坏时为不变形的刚塑性体,且破坏面均服从Mohr-Coulomb屈服条件,根据刚塑性体的静力平衡条件,考虑整个被动区的极限平衡,严格推导了方形浅基础地基极限承载力的理论解,并与Vesic半经验公式以及其他解析解进行了对比,对比结果表明:考虑整个被动区的极限平衡能使承载力系数Nc和Nq提高,但二者随内摩擦角的变化规律有差异;本文理论解与Vesic半经验公式以及其他解析解相似,是方形浅基础地基极限承载力计算方法的进一步改进。     

考虑嵌岩段侧摩阻力的溶洞顶板稳定性研究

为进一步完善岩溶区桩基荷载作用下的溶洞顶板稳定性评价方法,根据嵌岩桩荷载传递机理及溶洞顶板承载特点,建立了考虑嵌岩段侧摩阻力及溶洞顶板自重的简化计算模型。从抗冲切、抗剪切和抗弯拉3方面对溶洞顶板稳定性进行了分析。假定溶洞顶板发生冲切破坏时,会产生一个冲切圆锥台,取该圆锥台作为分析对象,并考虑冲切体自重的影响,对冲切破坏面上的最大、最小主应力进行了求解,同时引入格里菲斯准则,对溶洞顶板的抗冲切进行了验算。基于莫尔判据,对两种剪切破坏模式进行了验算:(1)桩端岩层发生剪切破坏,其破坏面由桩侧截面延伸至顶板底端;(2)溶洞顶板边缘岩层发生剪切破坏,其破坏面由岩层表面贯穿顶板边缘。根据弹性力学的变分法对溶洞顶板底面应力进行了求解。考虑到溶洞顶板底面中心处拉应力最大,则在抗弯拉验算中将该点作为验算点。将本研究所提方法用到某公路大桥的溶洞顶板稳定性验算中,并将验算结果与未考虑嵌岩段侧摩阻力的计算方法进行了对比。分析表明:嵌岩段岩层侧阻力占嵌岩桩设计荷载比值可达11.5%,这说明嵌岩段侧摩阻力占承载力比例较大,且随着嵌岩深度的增长,该比例将继续增大。因此,当嵌岩深度较长,岩石质量较好时,在实际工程中应适当考虑嵌岩段侧摩阻力的发挥。     

原位测试在巴基斯坦PKM高速公路浅基础承载力设计中的应用研究

中、美规范在浅基础承载力计算方面差异较大,巴基斯坦无使用静力触探原位测试的经验及经验公式,将中国规范引入到巴基斯坦PKM高速公路项目浅基础承载力设计中,并在中国规范与项目工程的适宜性、与美国规范的差异性方面进行了一些研究。将静力触探原位测试引入PKM项目,并辅以平板荷载试验,对测试结果进行矫正,从而得到较为理想的设计结果。     

岩溶地区扩建项目新建高架桥基础设计简析

以广清高速公路改扩建工程中的江高高架桥为例,依据地质状况存在岩溶的情况,分别对采用扩大基础、群桩(摩擦桩)基础和嵌岩桩基础进行对比分析,得出采用D180钻孔灌注嵌岩桩是本桥安全、耐久、施工方便的基础形式.并按竖向承载力和按基桩稳定性计算出嵌岩深度,采用顶板抗冲切厚度验算和顶板抗剪厚度验算得到需要的最小桩底持力层厚度.     

桩基承台两种设计模式的分析比较

目前承台设计可概括为两类,一类是将承台作为受弯构件,按“梁式体系”设计模式进行受弯、受冲切、受剪切承载力计算;另一类建议按“撑系杆体系”进行分析和设计。比较国内外各规范介绍的承台设计方法和研究成果,探讨了桩承台设计模式的运用和选择。并用例题对这两种设计模式做了对比分析。     

条形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解

根据荷载及基础的对称性,将破碎岩体地基的破坏形式确定为双侧滑移破坏,并将每侧的破坏区分为主动区、过渡区、被动区三部分,运用静力平衡的条件,结合Mohr-Coulomb强度准则,采用静力平衡分析方法,并考虑基础形状尺寸、埋深、地基粘聚力、重度等因素对地基承载力的影响,推导了条形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解;通过与单侧滑移破坏原始公式进行对比,证明了理论解的正确性和实用性,其求解原理及结论公式简明清晰,符合工程实际需要,可作为条形浅基础破碎岩体地基承载力的求解方法。     

中欧混凝土桥梁抗弯承载能力对比与快速设计

该文对比中欧混凝土桥梁设计规范的可靠度指标、设计使用年限、极限状态划分、材料特性等。为实现快速设计,编制欧洲规范承载力计算程序,并辅以算例对比中欧规范正截面抗弯承载力的异同。结果表明:中国规范可靠度指标较欧洲规范更高,中欧规范混凝土抗压强度、应力应变关系差异较小,但欧洲规范钢筋最大强度比中国规范更大。中欧规范正截面抗弯承载力计算假定基本一致,但欧洲规范正截面抗弯承载力比中国规范略大。欧洲规范承载力计算软件有较好的精度,能够达到快速对比设计的目的。     

对三种桩基承载力检测方法的讨论

从工程实例出发,根据试验检测结果,分别应用规范法、静载试验法和高应变法拟合分析了三种方法确定桩基的承载力.通过对比分析可知,由于在钻孔灌注桩施工过程中未进行泥浆护壁而增加了桩及桩周土的摩阻力,使得静载试验法和高应变法检测确定的单桩极限承载力远大于根据规范法得出的单桩极限承载力,同时,由于高应变法拟合分析中所采用的土体参数无法用试验得到,而只是凭经验估计,加之其检测中加荷时间短等因素,使得最终得出的承载力值与静载试验法得出的承载力值有较大差异.     

溶洞顶板极限承载力计算方法及试验研究

针对下伏溶洞顶板极限承载力问题,提出了一种计算下伏溶洞顶板极限承载力的方法。假定冲切体为一母线未知的旋转体,且破坏面与底面夹角为45°-φ/2,由极限分析法求出其母线表达式及溶洞顶板极限承载力计算公式。同时进行了下伏溶洞顶板及相应的基岩极限承载力室内模型试验,得到了1~5倍桩径的顶板厚度下溶洞顶板以及相应基岩的极限承载力,实测结果与本文理论吻合良好。研究表明:当溶洞顶板厚度为1~3倍桩径时发生冲切破坏,顶板厚度为4倍桩径时呈现冲切+撕裂复合破坏,顶板厚度为5倍桩径时,发生洞顶撕裂+桩端塑性复合破坏;同一跨径比条件下,溶洞顶板厚度为1~4倍桩径时,溶洞顶板的极限承载力随其厚度的增加呈线性增长,达到5倍桩径时溶洞顶板承载力与基岩基本一致。     

高填方涵洞地基承载力有限元分析

高填方涵洞地基受两侧路基填土的约束作用,其受力和变形特性与浅基础有明显区别。该文通过有限元对高填方涵洞和浅基础地基承载力及变形特性进行了对比分析,结果表明:在两侧高填土荷载的约束下,随着涵洞顶部填土高度的增加,高填方涵洞的地基土逐渐压缩密实,承载力也得到进一步的提高。因此提出建议非软土地基高填方涵洞在设计中取消对地基承载力的要求,以允许沉降量作为控制指标。     

中美欧规范桩基承载力计算设计对比

规范是设计的基础和准则,各个国家和地区的规范差异导致设计的差异,在确保科学安全的基础上,应避免规范间的差异而引起的浪费,这对走出国门的设计工程师们非常重要。该文针对中国、欧盟、美国AASHTO规范中桩基础承载力计算方法的差异性进行了比较,分析了差异性产生的原因。在此基础上通过两根静载荷试桩的承载力设计计算,定量分析了中美欧规范中静力触探试验确定承载力和地基土层物理力学指标确定承载力的关系,计算得到了中美欧规范中根据桩基静载荷试验确定试桩承载力的区别。     

公路桥装配式桥墩承插式连接的桩基承台研究

针对公路桥装配式桥墩采用的承插式连接,为降低承台底板厚度,减少承台混凝土用量,以湖北省监利至江陵高速公路东延段项目的装配式桥墩试验段(承台总厚1.5m,预制管墩承插深度为1.0m,承台底板厚度仅0.5m)为背景进行研究。首先根据规范计算承台底板的最小厚度,采用MIDAS FEA软件建立桥墩-承台-桩基础有限元模型,分析承台的应力和破坏点;然后基于分析进行承台配筋设计;最后通过混凝土裂缝模型对配筋设计进行校核,并通过缩尺模型试验验证配筋设计的可靠性。结果表明:承插式连接桩基承台设置U形抗冲切钢筋后,承台底板未发生局部的冲切破坏;U形抗冲切钢筋可以有效地改善承台受力,可使承台底板厚度从规范计算需要的最小厚度0.963m降至0.5m,承台底板厚度降幅达48%,承台混凝土总用量降低约25%。