岩溶地区拱座台阶基础设计计算分析

在拱桥设计中,为提高稳定性,基础通常采用台阶状。岩溶地区的台阶状基础,其形状不规则且存在岩溶孔洞,受力较为复杂。文章采用有限元实体仿真模型,计算分析了岩溶地区拱座台阶基础的地基受力情况,为岩溶地区台阶状拱座基础设计提供参考。     

考虑基底摩阻力作用的台阶形拱座基底应力和稳定实用计算方法

为对台阶形拱座构造参数进行更准确的设计,文章在考虑拱座基底摩阻力作用下,分析了拱座受力平衡状态,提出了拱座基底应力及稳定的计算方法,并以某桥拱座为算例,进行了不同计算方法的对比分析。结果表明,在考虑基底摩阻力作用下,台阶形拱座基底应力和稳定实用计算方法更符合拱座受力特点,计算结果安全,可用于设计验算。     

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10m、14m、18m、22m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。     

基于BIM的新型拱座基础三维参数化设计研究

作为拱桥重要受力构件的拱座基础,其设计受结构上部荷载、地质条件、经济性等因素制约,设计难度较大。广西荔玉高速公路平南三桥北岸拱座基础为钢筋混凝土圆形地下连续墙+注浆卵石层的复合式新型基础,文章以此为工程背景,利用BIM技术的可视化、参数化设计等优势,研究基于BIM的新型拱座基础的三维参数化设计方法及特点,以期改变传统设计方式对复杂结构表达不清、效率低等问题,为提高桥梁复杂结构的设计质量和设计水平提供帮助。     

箱型拱桥排架墩柱及横墙施工力学特性分析

拱桥的受力特征具有较大的特征性,在施工过程中对应力应变控制较为严格,通过对箱型拱桥施工安全风险响应研究,可具有针对性地加强施工过程的安全措施,增大其施工安全可靠度。以某箱型拱桥为例,基于有限元软件MIDAS对拱上排架墩柱及横墙进行数值计算分析,获取其施工力学特性。经计算可知在设置风缆后,拱肋稳定性增强;受力状况改善,最大拉应力与最大压应力均减小,最大压应力与最大拉应力小于材料的强度标准值,验证了结构施工其的安全稳定性。     

铁路大跨度连续梁-拱组合桥拱梁合理刚度比研究

文章结合国内关于连续梁-拱组合结构桥刚梁柔拱、柔梁刚拱和刚梁刚拱的概念,以国内某高速铁路(90+180+90)m连续梁-拱组合结构桥为例,分析了不同拱梁刚度比对结构关键受力部位内力、应力、活载挠度、拱肋稳定性的影响,提出了大跨度连续梁-拱组合结构桥合理拱梁刚度比的取值范围,可为类似桥梁的设计和科研提供经验借鉴。     

塌方岩体重力荷载对隧道拱圈应力状态影响的数值分析

塌方岩体的自重荷载将对隧道内力产生较大影响,对其结构受力极其不利。文章基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了受力变形较符合实际的公路隧道结构的非线性模型,并利用大型有限元分析软件ABAQUwsdS对所建立的模型进行计算分析,得到在塌方岩体作用下隧道拱圈的第一主拉应力、正应力和剪应力的分布规律,进而找出了隧道拱顶和拱脚出现明显裂缝的主要原因,为类似运营隧道的加固设计与施工提供了重要的基础资料。     

广西梧州西江四桥局部复杂节点有限元计算分析

文章对广西梧州市西江四桥开展研究,以主桥的工程方案为基础,利用有限元软件ANSYS对桥梁的边拱肋系杆锚固节段、混凝土拱箱(包括主拱肋钢筋混凝土结合段、边拱肋钢筋混凝土结合段以及混凝土拱肋拱座)进行模型分析,并运用数值模拟的方法,对该桥的复杂节点进行局部分析。结果表明:复杂节点大部分区域的受力情况满足规范要求,对于计算中出现的应力较大的区域也给出了相应的解决方案,验证了结构的设计合理可靠,局部分析的方法在桥梁设计中起到了重要的作用。     

特殊地质条件下大跨度拱桥拱座设计方案比选分析

针对大跨度上承式拱桥拱座下伏软弱基岩抗推能力不足的问题,可采用扩大基础配置抗推斜桩和竖桩的方式抵抗拱桥巨大推力。文章以总溪河特大桥工程为例,针对其拱座下伏软弱基岩、承载力差的问题,提出10°和45°两种斜桩拱座方案,并采用有限元计算模型进行分析比选,最终得出45°斜桩方案可以有效减小设计桩长,其受力更为合理。     

不同减载措施下高填黄土拱形明洞结构受力研究

高填明洞比常规明洞承受的荷载大、结构更加复杂,减载后的土压力变化是否有利于明洞结构受力尚不明确。文章通过室内模型试验,研究了两种减载措施下沟槽式高填黄土拱形明洞受力特性,得到了明洞周围土压力和外侧应力随填土高度的变化规律及减载效果。试验结果表明,EPS板、EPS板+土工格栅减载可将明洞拱圈上方土压力转移至明洞两侧,使拱顶、拱底土压力减小,两侧土压力增加;明洞外侧各截面应力均减小,铺设减载材料对截面不同位置的外侧应力影响程度依次为拱腰侧墙拱顶拱肩拱底。采用有限元平面应变模型,对试验过程进行数值模拟分析。结果显示,明洞周围土压力、外侧应力与试验结果平均相对误差分别为11.7%和14.6%;随着填土高度的增加,明洞内力减载量增加,且其变化率增大。因此,实际沟槽式明洞减载工程中,在保证明洞衬砌结构安全情况下,应合理选择减载材料及基础刚度。     

哑铃型截面钢管混凝土系杆拱桥施工过程受力研究

文章以某高速公路哑铃型截面钢管混凝土系杆拱桥为工程依托,结合工期和经济性两方面确定了合理的施工方案,并采用数值模拟的方法对拱桥吊装施工过程的受力情况进行分析,通过建立拱脚局部模型及施工过程关键阶段、成桥阶段的数值模型,研究了拱桥施工过程中最不利受力工况的受力及成桥后的受力状态。结果表明：采用竖向转体吊装进行拱桥施工,具有良好的经济性,且拱脚受力合理,施工过程各关键阶段应力均低于设计规范,成桥状态结构受力良好。     

铺装层结构受力敏感性分析

以某连续梁桥为例,对影响铺装层结构受力的主要因素(水平作用力、铺装层结构厚度、铺装层结构混凝土强度等级、荷载)进行参数敏感性分析。结果表明:水平作用力、荷栽增大导致铺装层结构的受力为线性增大,铺装层结构混凝土强度等级、铺装层结构厚度增大导致铺装层结构的受力基本为非线性增大。建议在满足桥面抗滑性能的基础上,尽量减小摩擦系数,并严格控制超载车辆。     

结构体系转换在刚架拱桥加固中的应用

工程界处置刚架拱病害主要的方法是在开裂处采用黏贴钢板或碳纤维板,为弥补这种方法主要是从局部构件考虑加固,没有从整座桥梁结构受力机理出发进行分析处置的缺陷,提出在刚架拱桥上通过增设竖杆使拱片的上弦杆和拱座相连接,以保证上弦杆在车辆荷载作用下不会上翘,上弦杆受力模式回归接近原设计的设想,并将其应用于福清清荣大道立交桥的主桥加固工程。结果表明,该方案可起到良好的加固效果。     

高地震烈度下超大直径海底盾构隧道地震响应分析

文章运用FLAC3D软件,采用动力有限元法,对高地震烈度下超大直径海底隧道地震响应进行了分析。分析结果表明:与单纯自重应力场作用下相比,地震作用会造成结构内力的增大,拱顶及拱腰为其受力薄弱部位;在重力及地震共同作用下,衬砌结构的拉应力主要出现在拱顶附近,最大拉应力超过C60混凝土的抗拉强度设计值,拱顶的衬砌管片可能出现局部脱落;衬砌结构的最大受力和位移一般发生在地震2~6 s的时间段;各关键点位置的位移、弯矩、剪力、轴力时程曲线具有相似的变化规律;隧道衬砌最大水平位移为3.6 cm,最大竖向位移为3.7 cm。     

富水地层中地连墙结合坑底注浆加固施工技术

平南三桥是目前国内最大跨度拱桥,为保证拱座基础能够承载拱桥产生的巨大水平推力,北岸拱座基础采用超大型圆形地连墙结合坑底注浆加固卵石层的施工技术。文章针对该工程难点和结构特点,介绍了该桥拱座基础施工工艺,并阐述了地连墙结合坑底注浆加固施工技术修建拱座基础的可靠性,为今后相似地质情况下修建超大型桥梁基础提供参考。     

静荷载下水平岩层隧道围岩力学行为研究

为研究水平岩层厚度和施工方法对隧道围岩力学行为的影响规律,文章基于数值计算软件Midas-GTS建立隧道三维数值模型,通过对比六种不同水平岩层厚度和施工方法工况下的围岩上各监测点的数据,明确在全断面法和台阶法施工下,水平岩层厚度改变对围岩各监测点竖向位移、竖向应力和剪切应力的影响规律。研究得出：全断面法和台阶法施工对隧道围岩的变形和受力的影响均不大,隧道围岩力学行为基本一致,综合考虑效率和经济性可采用全断面法施工;水平岩层厚度对围岩变形影响较大,围岩各监测点的竖向位移随岩层厚度增加而增大,当水平岩层最小时,隧道变形最小,具有更好的稳定性;隧道围岩拱肩处剪切应力最大,拱脚处最小,其余位置数值较小;水平岩层厚度的变化会引起隧道围岩力学行为较大改变,围岩应变随岩层厚度增加而增大,因此实际施工中应注意水平岩层厚度过大时的施工安全问题。     

水泥土挤密桩单桩复合地基承载特性的有限元分析

利用有限元的分析手段,采用实际工程中水泥土挤密桩复合地基各部分(地基土、桩体、垫层、基础)的试验结果作为模型材料基本参数,在此基础上建立了柔性基础水泥挤密桩单桩复合地基模型,对水泥土挤密桩复合地基的承载机理进行了研究。重点探讨了在不同的荷载大小、桩体模量、垫层模量、垫层厚度、置换率下,水泥土挤密桩桩身附加应力沿桩身分布规律以及桩土应力比的变化规律,证实了该桩型复合地基存在最佳桩体模量和最佳垫层厚度,并得出了相应的结果供工程实践参考。     

连续梁拱组合桥梁设计关键技术对策研究

连续梁拱组合结构形式是一种新型的工程结构形式,该结构刚度大、施工便捷、动力性强、稳定性高,优势显著,已经被广泛应用于桥梁工程中。为了更好地满足工程建设基本要求,从刚梁刚拱纵横梁体系的整体桥面受拉对策研究、拱脚的受力状态和构造设计、钢管拱灌注混凝土整体和局部应力状态对策研究、柔性支撑预应力混凝土梁的模拟方法等多角度对连续梁拱组合桥梁设计关键技术的应用对策展开分析,以期进一步提升相关技术的应用水平。     

某拱桥推顶施工过程仿真及施工关键结构安全分析

为研究拱桥推顶施工过程以及施工关键结构力学特征,文章基于有限元方法,利用Midas Civil软件建立桥梁结构模型,通过数值模拟与实际监测数据相结合的方式,针对不同推顶施工工况下不同桥梁构件的力学机制进行研究,同时对施工关键结构构件位移进行分析。结果表明:(1)随着顶推施工阶段的进行及累计推顶距离的增加,其上部结构的拉压应力也在不断增大,其中最大拉压应力主要集中于前导梁根部;绝大多数构件应力也在不断增大,但对于后导梁而言,在第三阶段其最大应力减小,且全桥各构件的最大应力主要集中于顶推第三、四阶段;(2)前导梁、主纵梁、拱肋为施工主体受力结构,其结构位移对桥梁整体安全稳定性产生的影响显著。     

叠合式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章通过室内试验和理论分析等手段研究了套拱加固后结构的受力规律、破坏模式及承载力变化。利用石膏材料,按照1∶10(模型∶原型)的相似比,制作拱顶带纵向裂缝的素混凝土衬砌结构(裂缝深度为原衬砌厚度的1/3),并按叠合式套拱加固方案,进行钢筋混凝土套拱加固;养护后,通过室内全周径向加载装置,分级施加拱顶松散土压,并计入地层抗力的影响,研究带裂缝衬砌套拱加固后的承载能力及破坏规律。试验结果表明,叠合式套拱加固后,结构受力过程分三个阶段:"初期加载—套拱拱顶开裂、套拱拱顶开裂—拱顶叠合面裂缝出现、拱顶叠合面裂缝出现—试件破坏",关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱顶延性破坏—拱腰脆性断裂,整体破坏模式为延性破坏。