波形梁护栏立柱承载能力研究

立柱作为波形梁护栏的重要组成构件,其承载能力大小直接影响护栏的安全防护性能。为了更好地指导波形梁护栏结构设计与工程应用,基于规范推荐的波形梁护栏多种立柱结构形式和基础埋置方式,采用单元静载试验和单元仿真模拟的方法对立柱承载能力进行较为系统的研究。结果表明:立柱结构弯曲是其承载力得到充分发挥的主要体现形式,当立柱埋置于土基础时,立柱抗弯刚度越大,折弯点越靠下;对于相同立柱结构,埋置于土基础中的立柱折弯点更靠下,埋置于混凝土基础中的立柱折弯点更靠上。     

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化

针对高速公路广泛使用的波形梁半刚性护栏建立“护栏—汽车”碰撞体系耦合动力学有限元模型,研究护栏立柱对汽车绊阻效应的形成过程,提出解除护栏立柱对汽车绊阻效应的一种有效方法。     

公路工程地基承载力设计方法分析

为了合理确定公路工程地基承载力,将公路工程地基承载力问题分为桥台与挡墙地基承载力、公路涵洞地基承载力、公路填方路堤地基承载力三类分别论述。通过分析提出的涵-土共同工作弹簧模型,认为极限地基承载力理论不适用于公路涵洞地基承载力设计,并建议性地提出了涵洞下地基承载力等于涵侧土体下地基承载力的设计原则和涵洞与两侧土体沉降差尽量小的验算原则。通过试验,对比分析了填方路堤地基沉降随荷重发展的规律及其与载荷板试验的区别,并提出了用分层总和法设计地基承载力的方法。     

土基中波形梁护栏立柱的有限元模型研究

论述了土基在车与波形梁护栏碰撞过程中起着重要的作用,波形梁护栏立柱与土基的相互作用缺乏有效的建模方法,建立土基的实体模型将导致单元规模的增大和求解时间的延长。在对土壤材料模型输出的压缩变形特性和屈服特性进行了测试的基础上,使用非线性有限元软件LS-DYNA对波形梁护栏圆形立柱与土基的相互作用进行了模拟,探讨了使用非线性梁单元来正确模拟车与波形梁护栏碰撞过程中立柱与土基的相互作用,土基与立柱的相互作用力可简化为:垂直于波形横梁板的分力(X方向);平行于波形横梁板的分力(Y方向),为研究车与波形梁护栏碰撞过程中土基对护栏安全性能的影响提供了一种有效的方法。     

基于轿车撞击的跨线桥中墩波形护栏改进方案分析

中央分隔带内桥墩受到失控车辆撞击不仅威胁跨线桥梁结构安全,还会造成巨大生命和财产损失,对跨线桥中墩处防护措施开展研究十分迫切。文中通过分析跨线桥中墩处护栏防撞目的和控制指标,提出利用护栏立柱加密、增设护栏梁板及两种措施结合的3种改进方案,通过建立护栏-车辆有限元模型开展碰撞仿真分析。结果表明,增设护栏梁板既能增大护栏刚度、减小护栏变形,还能增大车头及车身与梁板的撞击和摩擦接触面,对防护效果有适量改善;立柱加密在达到增大护栏刚度、减小护栏变形效果的同时增加了车辆侧翻和乘员受伤的危险;将立柱加密和增设梁板相结合,既能大幅减小护栏最大横向变形,又具有较好的耗能能力,在满足护栏阻挡、缓冲、导向功能的前提下,是针对小轿车撞击跨线桥中墩防护的合理方案。     

GFRP筋混凝土护栏设计与安全性能分析

提出一种新型GFRP筋混凝土护栏,对护栏采用屈服线理论进行配筋计算,并采用经实车足尺碰撞试验校核的计算机仿真模型对其进行安全评估。结果表明:GFRP筋护栏对横向载荷的抗力大于标准值520 kN,满足强度要求;GFRP筋混凝土护栏可对小客车、大客车和大货车进行有效的防护,防撞等级达到SS级。     

汽车与护栏碰撞立柱绊阻机理及防止措施

为研究汽车与公路护栏的碰撞安全性,按照国家公路护栏标准建立了波形梁板护栏的有限元模型,采用某款车型构建了汽车-护栏碰撞仿真模型,从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量和护栏各部件的吸能性对护栏进行分析,发现立柱对车轮的绊阻使车辆质心加速度超过了国家标准限值,对车内乘员的安全造成严重威胁。分析了立柱绊阻的机理,并设计了填充型立柱和N型弯曲立柱,通过仿真验证了两种改进立柱能明显改善汽车-护栏碰撞安全性。最后利用正交试验研究了护栏板厚度、立柱间距、立柱厚度和立柱结构对汽车-护栏碰撞安全性的影响,选取了最优参数组合。仿真验证的结果表明,经优化的护栏可有效避免或减少立柱绊阻,提高了护栏的碰撞安全性。     

考虑护栏刚度影响的荷载横向分布分析

本文针对预应力混凝土连续箱梁,建立空间梁单元和三维实体有限元仿真模型并结合桥梁荷载横向分布理论,分析了墙式防撞护栏刚度对结构横向分布系数的影响,提出了考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法。计算结果与实测结果对比分析表明:考虑护栏刚度的荷载横向分布系数计算结果与实测值吻合较好,此荷载横向分布计算方法可应用于桥梁设计计算和结构承载力评定。     

波形梁护栏立柱维修改进方案研究

波形梁护栏立柱维修过程中存在一些不规范操作,致使护栏维修后防护能力得不到保障.笔者在护栏立柱维修操作规范化的研究中,提出了2种新的立柱维修方案:一种是改进焊接法;另一种是栓接法.通过静力试验和仿真分析验证,利用以上两种方法进行护栏立柱维修能恢复其防护性能.     

静力触探试验确定粉喷桩复合地基承载力研究

确定粉喷桩复合地基承载力,一般采用静载荷试验。文内通过对粉喷桩复合地基载荷试验与静力触探试验结果分析后,提出了一种利用静力触探试验确定粉喷桩复合地基承载力的方法。工程应用结果表明,该法可有效地预测粉喷桩复合地基承载力,但还需更多的工程实践进行验证。     

上拔、水平联合荷载对桩基承载性能影响的现场试验及数值模拟

通常桩基受力作用分别确定上拔、水平2个方向的承载力,不考虑其相互影响,不能准确反映桩基的真实受力状况.为研究桩基上拔、水平荷载的耦合作用对桩基上拔、水平向承载性能的影响,开展了大型现场试验及数值模拟研究.研究结果表明:上拔、水平联合荷载对桩基承载性能的影响与上拔、水平向荷载的比例有较大关系,当该比例小于2时,联合荷载作...     

复杂荷载下斜坡桩基承载力数值模拟研究

针对斜坡桩基受陡坡作用影响桩基前后土体不对称,侧摩阻力有所不同,容易产生安全隐患问题,对复杂荷载下斜坡桩基承载力进行数值模拟研究。在复杂荷载作用下获取水平受荷桩的挠度微分方程,采用有限单元法确定桩周土抗力及与其对应的桩身位移关系;建立数值分析模型,对桩基模型实施网格划分,计算出桩体和土体的各项参数,分析不同坡度、邻坡距和桩长条件下桩基极限承载力的变化规律和影响因素,利用数值模型确定极限上拔承载力。结果表明:在复杂荷载下,获得不同位置桩身弯矩和土体模量对桩身弯矩的改变,可通过改善土的模量提高桩的水平承载力。     

侧填荷载对涵洞地基承载力的影响

为了确定涵侧填土对提高高填方涵洞地基承载力的作用,结合基底土体的受力特点进行分析,推导了普朗特尔和普朗特尔-雷斯诺极限承载力公式。根据相似原理设计了不同涵侧填土高度的室内模型试验,模拟粉质粘土地基受荷变形直到破坏的过程,由荷载-沉降曲线测得不同填土高度的极限承载力,并对填土临界高度问题进行了分析;同时对比了按照《公路桥涵地基与基础设计规范》和《建筑地基基础设计规范》以及经验公式计算的值与实测值的误差。结果表明:随着侧填土高度的增加,地基承载力明显提高,但提高速率为非线性,先从18.4%增加到36.83%,然后减小到8.91%;计算临界高度内的地基承载力时,不仅要考虑选取合适的计算公式,还应考虑不同试验方法所提供的计算参数的影响。     

饱和软黏土地基单桩基础水平荷载模型试验研究

通过自制的水平加载装置对饱和软黏土和砂黏土地基中嵌固式单桩基础开展水平静载模型试验研究,主要研究了单桩基础的水平承载力和变形特性。试验发现:①桩身最大弯矩出现在土表下5倍桩径附近,当水平荷载较小时（小于45 N）,桩周土处于弹性变形阶段,当水平荷载较大时,桩周上部土体开始进入塑性阶段,并出现明显的裂纹;②桩周土最大抗力发生在泥面下3倍桩径位置处,并随着外荷载增大土抗力也增大,但当外荷载增大到一定程度时,土抗力不再继续增大;③API规范推荐的p-y曲线与试验值相比偏于保守,表现为极限土抗力偏小。     

新近填土场地构支架桩基配筋优化

通过室内模型试验和ABAQUS建立桩土模型,用不同弹性模量的模型桩模拟不同配筋率的桩基,试验发现桩基弹性模量对桩顶沉降、桩基轴力、侧摩阻力、中性点位置并无较大影响。由行业规范配筋要求与承载力计算公式,确定桩基配筋率与承载力的关系,分析在填土固结与桩顶施加水平荷载的条件下,桩基配筋长度对应力应变规律的影响,提出了关于新近填土场地构支架桩基的配筋优化建议。     

非连接式桩筏基础水平特性试验

为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式--非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。     

基于变形控制的岩溶区基桩承载力研究

深入分析了岩溶区基桩的承载机理及侧阻端阻的传递规律,建立了合理基桩侧阻端阻荷载传递模型,该模型可充分考虑桩周岩土体的加工软化和加工硬化型土的不同特性及桩端沉渣对基桩承载力的影响.在此基础上,根据桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度,推导得出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式,从而通过桩顸沉降量来确定岩溶区基桩的竖向承载力.最后,结合自平衡静载试验,对理论方法进行了验证.实测荷载一沉降曲线与理论曲线吻合良好.     

桩间净间距对不同截面抗滑桩土拱效应的影响研究

选取圆形与矩形两种典型截面，运用PFC2D离散元程序，建立不同桩间净距比n的抗滑桩模型，并通过离心机试验与其中一组模型进行对比，研究桩间净距比对土体颗粒移动、力链网络分布、土拱最大承载力与桩土荷载分担比的影响。结果表明:矩形桩的土拱现象比圆形桩明显，且矢高较大；同一n时，圆形桩的土拱极限承载力是矩形桩的73%~84%，桩土荷载分担比是92%~97%；随n增大，土拱矢高减小，土拱极限承载力呈折线形下降，荷载分担比呈线性减小，截面形状作用影响减弱。     

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。     

微型钢管桩芯-旋喷桩复合桩基的计算分析与数值模拟研究

在φ600旋喷桩上部中心位置压入一定长度的Φ108微型钢管,形成微型钢管桩芯-旋喷桩复合桩基（简称复合桩）。对复合桩静载荷试验的荷载-沉降曲线进行了区段分析,确定了其极限承载力实测值为1080 kN。对该复合桩基4种破坏模式下的抗压极限承载力进行计算分析对比后发现,复合桩芯底位置处发生水泥土压碎破坏的可能性最大,抗压极限承载力最小,为1125 kN。通过数值模拟对复合桩的极限承载力,桩侧摩阻力分布,破坏模式下的塑性变形,荷载分担比等进行了分析。