冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验

为了研究河床冲刷效应对自由场和桩基桥梁地震反应的影响,设计并完成冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验。试验采用了层状剪切土箱,场地采用均一砂土土层来模拟,其相对密实度约为50%。桩基桥梁试件为2×2群桩基础单墩结构,墩顶固定4t的钢质量块来模拟桥梁上部结构,结构整体的一阶周期约为0.5s。试验共分为自由场、小冲刷深度试件和大冲刷深度试件3个工况,冲刷深度变化范围为0~8倍桩径。试验采用白噪声输入得到了场地和结构的特征周期,并通过Chi-Chi地震实测记录研究了场地土和结构的地震反应。结果分析阶段主要通过加速度计、位移计以及应变片的结果,分析了场地土和结构的动力特性、场地土的加速反应、结构的加速反应和曲率分布等。试验结果表明:冲刷条件下桩基桥梁的地震反应会受到结构和场地土2个因素的影响;场地土层会对基岩的地震动产生显著的放大效应;随着冲刷深度增大,桩基桥梁地震反应的最不利位置由桥墩向桩基础转移,且群桩基础的首次屈服位置会由桩身向桩顶转移。     

特大型桥梁群桩基础承载特性离心模型试验研究

苏通大桥超大型主桥索塔群桩基础置于第四系土层中,其承载变形特性是设计急待解决的技术问题。通过离心模型试验,研究了5种工况下主桥索塔群桩基础的竖向承载变形特性,分析了承台竣工、裸塔竣工、成桥阶段群桩基础的沉降及桩顶荷载分布规律。结果表明,5种工况下主桥索塔群桩基础的极限承载力大于5 000 MN,成桥阶段的总沉降为148~186 mm,基础整体稳定,桩顶荷载成W形分布,桩底注浆和冲刷形态对群桩基础的承载变形特性有一定影响。     

S219永定线大林淮河桥桥墩冲刷分析及加固

针对省道S219永定线大林淮河桥的桥墩冲刷问题,按一般冲刷和局部冲刷叠加计算冲刷深度,确定桥墩冲刷对桩基础竖向承载力的影响,并对单桩承载力进行了验算,计算证明需加固河床。根据现场实际情况,考虑石笼耐冲刷和浆砌片石不容易被人为破坏的优点,抗冲刷加固的综合效果较好,推荐采用石笼和浆砌片石的加固方案。从近年实践情况来看,防护效果较好。     

灌河大桥主墩钢护筒设计

结合灌河大桥主墩桩基础施工,充分论述了水上钻孔桩施工中,钢护筒的设计选择,并对钢护筒施工过程进行受力验算,结合实际施工对验算进行分析,为类似水上施工总结了相关经验.     

神水泉大桥动力特性及地震作用分析

结合神水泉大桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序Midas Civil,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了桩土共同作用边界约束条件下的动力特性.采用反应谱法对该桥进行了E1地震作用分析,讨论了在CQC振型组合方法情况下结构地震响应的最大值,同时验算了E1地震作用下相关构件强度.     

冲刷效应对群桩基础抗震能力影响及改善措施浅析

以工程实例群桩基础为背景,采用Pushover分析方法,建立群桩基础弹塑性分析模型,分析了冲刷效应、设置斜桩、增加桩基配筋率三种因素对群桩基础抗震能力的影响.结果表明,群桩基础屈服和极限状态对应的侧向抗力与水平位移对冲刷深度有着较强的敏感性;设置斜桩和适当增加桩基配筋率能在一定程度上改善群桩基础的抗震能力.     

南宁五象大桥抗震性能及减震隔震研究

针对南宁五象大桥施工图阶段主桥和引桥设计进行抗震性能及隔震减振研究。基于大型结构计算软件SAP2000,建立五象大桥模型,根据反应谱法和线性时程分析法分别研究桥梁在E1、E2地震波作用下和两种方向组合地震下的动力特性;通过验算计算结果,得到桥梁结构的薄弱位置;对于强度无法满足抗震规范要求的薄弱部位,采用减隔震的方法对大桥进行改进,并验算其在非线性时程抗震分析方法下的计算结果,验算结果表明:所有墩、桩截面均能满足抗震强度需求。     

冲刷作用下水平承载单桩计算方法及承载特性

考虑冲刷作用对桩基承载力的影响,传统设计常采用忽略最大冲刷深度以上土体效应且认为冲刷线下土体物理力学特性不变的方法,此简化方法忽略了局部冲刷坑的尺寸效应和桩周土体应力历史的变化,设计桩长冗余度较大。为了充分考虑现场实际情况,在Reese的研究基础上,基于修正的p-y曲线进行砂土中单桩水平承载力的理论推导,为了验证结果正确性,随后进行了相应室内模型试验,且同时利用LPILE软件进行了模拟计算。结果表明：基于桩端点极限土抗力不变原则计算的等效冲刷深度公式可靠,相应的p-y曲线导入LPILE中计算值与试验值的误差在13%~17%,能够较好模拟现场冲刷情况;随着冲刷深度增加,单桩基础水平承载能力减弱,自由长度增大,桩身最大弯矩增大而土抗力影响深度减小,最大弯矩位置向桩端移动;修正的p-y曲线考虑冲刷坑底以上土体的有利作用,最大水平承载力计算值与试验值误差为3.6%~6.0%,桩顶最大水平位移误差为13.9%~23.5%,最大弯矩误差为2.9%~4.4%,最大弯矩点位置误差为3.3%~7.7%。最后进行冲刷深度、冲刷坡角和冲刷宽度的参数敏感性分析,结果表明三者的影响程度依次下降,试验条件下,相比无冲刷工况,冲刷深度为15 cm和30 cm时,桩顶位移增幅高达51%和106%。相应试验进一步证实了冲刷作用对桩基承载力的重要影响和理论计算的正确性,可为工程设计提供参考。     

基于动力特性识别的桥墩冲刷状态分析

为提高桥墩冲刷深度监测的经济性与便利性,提出一种基于动力特征识别的桥墩冲刷状态分析理论。该理论首先基于结构自振频率与振型,对其合理筛选后转换得到能反映桥梁状态的结构柔度矩阵,基于该结构柔度矩阵得到反映关注方向结构刚度的"计算结构位移差",将其作为桥墩冲刷识别参数。进而利用参数分析得到该冲刷识别参数与不同桥墩冲刷深度之间的理论定量关联,同时利用桥梁检测时获得的结构实际动力特性和实际取值,以及预先得到的"计算结构位移差"与冲刷深度之间的关系进行反演计算,得到了桥墩冲刷此时的反演深度。最后以简支梁桥为示例,基于American Petroleum Institute(API)规范所推荐的计算公式建立多方向的桩土弹簧模型,利用逐步移除相应弹簧单元模拟桥墩冲刷行为,演示了所提出的基于动力特性识别的桥墩冲刷状态分析理论的具体应用方法与步骤,并给出该方法的应用前提。研究结果表明:反演得到的桥墩冲刷深度具备一定的准确性,而多桥墩之间的耦合性可利用拟合公式进行修正;该方法可借助常规桥检项目对桥墩冲刷状态进行定性及定量分析,具备计算逻辑严密准确、监测设备便利经济的优点,在动力特征准确识别的基础上,可准确预测桥墩冲刷深度。     

河床墩台局部冲刷计算公式及其影响因素研究

在介绍国内外桥墩局部冲刷公式的基础上,以泰州长江公路大桥为例,验算了我国现行规范中的桥墩局部冲刷计算公式,分析局部冲刷的影响因素。结果表明:桥墩非黏性土冲刷公式中,65-1修正式计算结果较为合理;影响桥墩局部冲刷深度的因素有潮流作用和偏角大小。     

复杂群桩基础冲刷计算方法研究

为研究公路桥梁群桩基础的冲刷计算,根据我国现有公路桥梁群桩基础的现状,详细分析、研究各类群桩布设情况下的河流的阻力特性、流态、流速分布以及泥沙运动性态。研究结果表明,在复杂布设群桩条件时,存在四种冲刷机理:纵向掩蔽作用、纵向冲刷联动作用、横向阻力增大作用和横向冲刷联动作用。并根据该研究结果,修订完善目前我国行业标准《公路工程水文勘测设计规范》中,桥墩非黏性土的局部冲刷计算公式中边界条件不合理部分,在原公式中仅考虑群桩横向排列影响系数的基础上,进一步提出同时考虑群桩横向和纵向排列的综合影响系数。并用实桥数据进行验证后,提出了复杂群桩基础冲刷计算的推荐公式。这一结论使原有冲刷计算公式更加趋于合理,从而能运用于复杂群桩基础的冲刷计算。为非黏性土群桩基础的局部冲刷计算提供有价值的参考依据。     

天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷计算分析研究

针对天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷,采用现行规范中的桥渡冲刷计算原理进行计算分析,初步认识冲刷计算式的结构特性;进行局部冲刷水槽试验,进一步深入研究分析行近水深、行近流速以及围堰入水深度对浮运围堰冲刷的影响;利用冲刷计算与试验结果,为2号墩浮运围堰施工期安排提供有力依据.     

杭州湾大桥南岸超长栈桥钢管桩水平极限承载力分析

杭州湾大桥南岸超长栈桥钢管桩基础的水平承载力，是保障栈桥结构安全的关键因素之一。栈桥桥住处的风、浪、潮、冲刷等恶劣环境因素的不确定性，给栈桥的设计与施工带来了严峻的挑战。通过研究栈桥钢管桩基础的物理边界条件，探讨了水平极限承载力的判定准则，同时应用非线性桩土相互作用计算模型，进行了桩基水平承载力分析，从而评价了栈桥结构安全度。     

天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷计算分析研究

针对天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷,采用现行规范中的桥渡冲刷计算原理进行计算分析,初步认识冲刷计算式的结构特性;进行局部冲刷水槽试验,进一步深入研究分析行近水深、行近流速以及围堰入水深度对浮运围堰冲刷的影响;利用冲刷计算与试验结果,为2号墩浮运围堰施工期安排提供有力依据.     

嵌岩桩覆盖层增厚时的终孔分析

以广东西部沿海高速公路磨刀门大桥为例,针对微风化花岗岩或角岩的地质情况,对钻孔桩基岩覆盖层增厚时嵌岩桩单桩轴向承载力、嵌岩深度进行了计算对比,说明了桩基础入岩深度、终孔的控制方法。     

非对称大跨径刚构桥抗震设计与分析

文中结合某非对称连续刚构桥的抗震设计特点,应用有限元分析方法,阐述了非对称刚构桥梁的地震反应分析方法。对比分析桩-土-结构的相互作用、河床冲刷深度、边墩支座剪断等因素对结构抗震特性的影响。结果表明,桩-土-结构相互作用将增大结构自振周期,边墩支座在强震作用下剪断后对横向刚度较小的主墩影响不宜忽视。     

深水高墩连续刚构桥施工期流固耦合动力响应研究

为了解流固耦合作用对深水高墩连续刚构桥施工期力学性能的影响,以南流嘉陵江大桥为背景,建立桥梁施工全过程流固耦合有限元模型,分析不同流速、水深对群桩基础桥墩阻力及横向力的影响,研究泄洪状态下桥墩周围流场及水流应力随时间发展规律,以及泄洪状态下各关键施工阶段桥梁结构动力响应规律。结果表明：流固耦合作用对桥梁结构影响不可忽视;桥墩所受的阻力及横向力随水深、流速的增大而增大,且与水深、流速成非线性关系;水流作用下不同位置桥墩的动力响应不同,迎流侧桥墩桩柱所受冲击力大于下游侧,上、下游桥墩桩柱间产生回流现象;T构悬挑长度越大,桥梁结构动力响应越敏感。     

港珠澳大桥埋置承台与桩波流作用动力响应分析与试验研究

该文依托港珠澳大桥埋置式承台足尺模型工艺试验项目,采用理论计算分析与原位试验监测相结合的方法对埋置式承台与桩的波流作用动力响应进行研究。理论计算分析采用流体力学计算软件Flunt、Sesam与通用有限元计算软件Ansys相结合的方法,对波流作用下的承台与桩的动力响应进行分析,并结合原位试验与动态监测,揭示了承台与桩在波流作用下的动力响应特征,并定量地分析了其对桩与承台连接节点混凝土浇筑质量以及结构耐久性的影响,为港珠澳大桥主体工程建设提供依据。     

东海大桥桥墩过度冲刷区域防护技术研究

东海大桥桥墩区域发生严重冲刷现象,部分群桩桥墩冲刷深度已超过设计警戒值,为确保大桥安全,对桥墩区域实施护底防护措施。本文根据东海大桥过度冲刷区域防护试验工程实践,介绍了工程的设计方案、施工工艺和关键技术以及试验效果,为类似工程提供了参考和指导。     

某大桥桩柱-盖梁结构体系开裂研究

针对衡水市某大桥盖梁与桩柱上出现的严重裂缝问题进行了试验与数值模拟研究,通过在桥面汽车加载条件下的基桩沉降、裂缝扩展等的测试,研究了构件开裂的力学机理,通过对桩周土瞬态面波测试,研究了桩周土面波速度随深度的变化,并应用有限元进行了模拟验算。通过综合分析,最终给出了构件开裂的原因。