基于ansys水平受力方桩的变形受力分析

桩基在风力、波浪力、流水力、船舶撞击力、土压力和地震力等横向荷载作用下,所承受荷载以水平荷载为主称为水平承载桩。在水平荷载作用下的桩基将受到很大的力矩,可能导致管桩基产生的破坏。本文为研究水平荷载作用下方形桩基的变形受力特性,采用ansys有限元软件建立桩基-土体模型,模拟桩基变形受力,然后采用规范的设计方法对桩基进行设计计算,将规范计算结果和模拟结果进行对比分析,验证数值模拟的可行性。     

浅置基础地基等效水平刚度研究

采用弹性力学中三维弹性半空间内作用水平集中荷载时的任意位置位移和应力解析解,对浅置基础(不考虑桩基与土的相互作用)下的地基等效水平刚度进行探讨。根据三维弹性半空间内作用水平向集中荷载时的任意位置位移和应力解析解及基础底面作用力分布形式,分别给出了三种不同类型圆形基础底面作用力分布形式下的地基水平向等效刚度;针对常见的矩形基础,给出了基于圆形基础底面下地基水平等效刚度的修正公式;讨论了常见水平层状地基中的地基水平向等效刚度修正方法,给出了水平层状地基中的地基水平向等效刚度的解析形式。对地基水平等效刚度解析形式的分析,可为求解考虑土-结构相互作用时的结构动力响应分析提供地基刚度特性。     

高陡斜坡条件下桥梁桩基数值分析

高陡斜坡条件下桥梁桩基承载机理主要涉及桩的受力性状、荷载传递规律等方面,考虑桩-土(岩)相互作用影响,将桩周岩体及陡坡纳入分析体系,问题复杂,采用解析方法难以解决,故引入数值方法成为必然。文中以贵州省余庆至安龙高速公路沙河大桥桩基工程为背景,采用midas GTS NX软件对桩基进行数值模拟,分析计算桥桩的受力,同时研究桥梁在不同荷载作用下,所处边坡的力学响应,不同荷载组合效应对横坡段桥梁桩基结构内力和位移的影响,为高陡斜坡段桥梁桩基结构的承载特性研究提供参考。     

山区河流淹没式钢栈桥钢管桩受力性能分析

依托广东省大潮高速公路韩江大桥钢栈桥,根据实际地质资料采用线弹性地基反应法模拟桩-土受力情况,设计参数按照有关规定取值,分别考虑栈桥每排4根桩基和每排3根桩基2种工况下的荷载基本组合和偶然组合,考察2种工况下栈桥桩基在淹没状态水流力等水平荷载作用下的承载能力。通过相关分析,增设辅助桩可明显改善栈桥桩基受力性能,为后续类似淹没式栈桥设计提供参考。     

纳界河特大桥桥址岸坡岩体稳定性数值分析

采用有限元法,结合现场工程地质勘察资料,分别对桥北岸坡岩体在天然状态下和桥梁荷载条件下的位移、应力状态进行了数值模拟分析。通过有限元折减系数法对岸坡的整体稳定性等进行了分析,得出了在自然状态下和荷载条件下的稳定性系数、天然状态下两岸谷底及陡坡段坡脚存在主应力集中现象,以及坡面和坡顶局部存在拉应力且对边坡岩体稳定不利的结果。桥梁荷载作用对边坡岩体应力的影响主要集中在基础附近,荷载对坡面岩体应力的影响较大。桥址右岸整体稳定,左岸在桥基荷载作用下桥基下方岩体产生局部塑性区,可能发生破坏,应采取措施加固,以策安全。     

内河桩柱式桥墩抗船撞能力分析

对跨越低等级航道的桥梁普遍使用的桩柱式下部结构在船舶撞击作用下的受力问题进行研究。以浙江省某跨越6级航道的桥梁为研究对象,采用有限元软件ANSYS对船舶横桥向与顺桥向撞击下桥墩桩基的受力进行分析。分析结果表明,横桥向船舶撞击下,设置横系梁可使各桥墩立柱和桩基中的弯矩重分配,被直接撞击的桥墩的立柱和桩基的弯矩减小,其他桩基的弯矩增加,撞击处的墩身横截面应力最大值无明显变化,其他区域的应力水平有所降低,高应力区域减少;顺桥向船舶撞击下,设置横系梁起到的作用有限,桥墩立柱和桩基中的弯矩和应力变化不大。     

沿海深厚软土层大直径超长灌注桩受力性状数值分析

沿海地区分布大量欠固结软土,具有高含水性、高压缩性、低渗透性等特点,修建于此类土体中的大直径超长灌注桩受后期地基土的固结影响较大。为分析大直径桩周土体固结对桩基受力的影响,该文以沿海高速公路(甬台温复线)桥梁桩基为例,应用Abaqus软件,建立填土荷载下桩土相互作用的三维有限元模型。通过数值模拟发现软土地基对桩基础产生负摩擦效应,负摩阻力、下拉荷载随时间的延长不断增大,二者在当土体固结度达到90%以上时趋于稳定,增加了桩基荷载,降低了桩基承载力,导致超长桩的承载性状由摩擦桩转为端承桩;同时中性点位置随土体固结不断下移,固结度达90%以上时基本保持不变。     

大桥隧道锚碇三维粘弹塑性数值模拟

为了解某大桥隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,采用三维显式有限差分软件FLAC^3D对该大桥隧道锚碇系统进行三维粘弹塑性数值模拟。根据地质资料以及混凝土锚碇结构尺寸,建立隧道锚碇的三维计算模型,对岩体与锚碇之间的相互作用以及锚碇结构在长期荷载作用下的破坏模式进行研究,分析了由于施工开挖引起的锚碇和隧道围岩的位移及其应力变化。分析结果表明：当考虑岩体的流变力学特性后,在设计荷载作用下,锚碇和隧道围岩的变形均有所增加;与弹塑性计算结果比较,施加荷载后经流变分析得到的隧道顶拱和底板的切向应力有所降低,拉应力的量值及拉应力区的范围减小,塑性区体积进一步扩大。     

某特大悬索桥隧道锚碇区岩体稳定性分析

运用三维有限差分法(FLAC-3D)对某特大桥的隧道锚碇区岩体的稳定性进行了数值模拟,分析了原始山体、施工开挖后以及在主缆荷载、塔基荷载作用下岩体的变形、应力状态以及拉应力、塑性区分布,计算了各种工况下岩体的稳定性.根据计算分析结果,对隧道锚碇区岩体稳定性进行综合评价.目前在建的大型特大型悬索桥隧道锚碇不多,加之此软硬...     

闽江大桥索塔锚固区分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区构造和受力状态都十分复杂。为揭示该区域的受力特性，以福建阿江大桥为背景，应用MadisCivil建立全桥模型计算出最不利荷载组合工况下的斜拉索索力最大值，并进一步运用大型有限元软件FEA对索塔锚固区节段进行了空间应力分析，采用等效荷载法模拟斜拉索索力的方法计算，得到了索塔锚固区最不利受力位置及其应力值，提出施工建议。     

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

多雨冲沟区桩基础所处环境特殊,冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性,通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台,最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态,尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程,科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下,横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律,提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数,给出相关工程技术建议。研究结果表明:随着桩长的增加,桩基的横向承载力逐渐增大,但桩长越长,承载力变化幅度越缓;桩长相同的情况下,坡度越大,桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式,实践时需考虑不同坡度对应的折减系数;坡度增大,相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大,增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议:复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时,需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离,必要时进行边坡专项防护,并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时,需适当提高距桩顶(20%～30%)桩长范围内的桩基配筋率,坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护,保证桩基施工安全及后期正常使用。     

枫槎岭偏压隧道施工过程中围岩力学行为分析

通过对进洞口浅埋偏压段隧道施工过程三维数值分析,对隧道开挖过程中的围岩力学行为进行深入研究表明:在隧道开挖过程中,围岩总体处于受压状态,受地形偏压影响,靠近山体侧围岩受力与位移明显大于远离山体侧。因隧道施工过程中采取了合理的预加固及支护措施和施工工法,总体上围岩位移值及塑性区较小,岩体处于稳定状态。同时根据岩体的力学行为特征提出了相应的建议。     

实体基础Mindlin方法在高铁路基沉降分析中的应用研究

为解决刚性桩复合地基形式的高速铁路路基沉降变形分析问题，系统研究了实体基础Mindlin方法应用于高铁路基沉降评估的相关思路和关键技术问题。结果表明:高铁路基加固区压缩变形相对较小，可等效为刚性实体基础并将路基荷载传递和转移至加固区周边地基，加固区边界位置处等效荷载可分别通过Boussinesq方法和竖向力平衡方法确定；通过Mindlin点荷载附加应力叠加方法，能够实现地基内部任意位置处附加应力计算，分析结果同数值仿真模拟基本相同。     

考虑桩土滑移的路堤下刚性桩复合地基沉降计算

为建立能考虑桩土滑移特性和桩间土非均匀压缩变形特征的路堤下刚性桩复合地基沉降计算方法,以均布荷载下等桩长刚性桩复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,基于桩土相互作用的上部负摩阻塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区三区段模式,采用剪切刚度和极限摩阻力随法向应力变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,建立了弹性区非线性和塑性区非均匀的桩侧摩阻力分布模型;考虑桩土滑移特性及桩间土非均匀压缩变形特征,根据单元体桩土荷载传递微分方程,导出了表征路堤下刚性桩复合地基性状的沉降和桩土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数对沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明:沉降随路堤荷载及垫层柔度系数的提高而增大;桩土应力比随垫层柔度系数的增加而减小,随路堤荷载的提高呈先增大后减小的变化趋势,据此提出了采用最大桩土应力比进行路堤下刚性桩复合地基承载力及沉降设计的技术原则。     

基于数值仿真的重力式锚碇承载机制研究

为了研究悬索桥重力式锚碇承载机制,并保障重力式锚碇承载安全。依托某大桥重力锚工程,在Flac3D软件平台,采用重力式锚碇三维数值加载试验,计算有无齿坎和是否回填等条件对于重力式锚碇承载性能、基底应力变化、位移发展以及塑性区发展的影响,分析齿坎和回填覆土在重力式锚碇承载过程中的作用,结果表明:平底不回填工况的极限承载力约为8P (P代表设计缆力),平底回填工况极限承载力约为12P,齿坎不回填工况极限承载力约为12P,齿坎回填工况极限承载力约为16P。齿坎能够改善锚碇的受力状态,明显提高锚碇的极限承载能力。回填不仅可以提高锚碇的承载性能,还可以有效抑制锚碇位移的发展。重力式锚碇通过齿坎和回填土的约束作用能够充分调动基础和围岩联合承载,安全性能显著提高。平底锚碇主要依靠基底摩擦承载,塑性区仅在锚碇底部发展,最终破坏模式表现为滑移失稳;齿坎锚碇在荷载初期依靠摩擦承载,随着荷载的增加,齿坎调动岩体联合承载的效应逐渐发挥,塑性区的变化表现为荷载初期塑性区在锚碇底部发展,大荷载作用下锚碇齿坎处岩体则开始逐渐进入塑性,最终破坏模式为齿坎附近岩体的剪切破坏和锚碇的倾覆破坏。     

设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础承载性能研究

为提高深水、厚覆盖层、强风、巨浪等复杂环境条件下跨海特大型桥梁深水基础的承载能力，针对琼州海峡跨海大桥主通航孔2×1 500 m三塔斜拉桥的中塔基础，提出了设置裙筒与半刚性连接桩的新型沉箱复合基础的设计方案及施工工艺。该新型沉箱复合基础由底部周圈带有裙筒的沉箱、打入地基中的钢管桩与后注浆垫层组成，其能够降低沉箱复合基础对水下垫层平整度和裙筒入土深度的要求，提高施工效率和质量。为进一步研究其承载性能，通过数值模拟和模型试验分别开展了沉箱基础、设置半刚性连接桩的沉箱复合基础、设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础等3种基础方案在竖向荷载、竖向与水平向组合荷载作用下的受力性能研究。研究结果表明：设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础具有优越的竖向和水平向承载能力，其在竖向荷载作用下，通过后注浆形成的碎石混凝土垫层强度较高且处于裙筒侧向约束状态，可将上部竖向荷载传递至裙筒、群桩基础和桩间土，并通过裙筒和群桩基础传至到地基深部，从而有效提高了软弱厚覆盖层地基中沉箱基础的竖向承载力并可减小基础沉降；在竖向和水平向荷载的组合作用下，裙筒能够充分调动筒内外浅层土体的水平抗力，半刚性连接桩则驱动塑性区向深处延伸，从而有效提高了基础的水平向承载能力并减小水平位移。研究成果可为琼州海峡等跨海通道的特大型桥梁深水基础建设提供重要参考。     

基于ABAQUS的港口刚性道面结构三维空间有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,在Winkler地基上建立四边自由的集装箱荷载-道面结构-地基三维有限元双层板模型,进行了混凝土道面结构在集装箱重箱荷载作用下的力学响应模拟,分析了板中与板边受力条件下的刚性板的应力特性;根据道面结构层间接触的特点,考虑了双层板模型中层间相互联结与光滑无摩阻两种接触情况,对比分析了两种接触状态下混凝土板的应力特性;基于不同地基反力系数,进行了道面结构力学响应模拟,分析了地基反力系数对混凝土道面结构刚性板的弯拉应力的影响,为实际设计中节省工程材料,降低混凝土弯拉应力提供参考。     

连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力特性分析

连续钢箱梁在恒载、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,钢桥面铺装处于受拉状态。本文结合崇启大桥钢桥面铺装工程,探讨了影响支点负弯矩区钢桥面铺装受力的荷载因素,提出了三种荷载组合并进行了铺装受力概念分析。结果表明,连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力复杂,应考虑二期恒载重力、汽车荷载、汽车制动力、温度作用、剪力滞效应等因素,并在若干不利条件下进行荷载组合,力学分析结果可作为铺装材料强度设计和铺装结构疲劳设计的依据。     

循环荷载作用下路面模型试验研究

介绍了室内模拟交通荷载作用下路面和软土地基共同作用的模型试验，模拟试验结果得出了路面板的弯沉、应力以及永久变形。采用弹粘塑性有限元理论分析了路面在竖向静荷载和循环荷载作用下的应力和变形特性，并与试验结果进行了比较。     

钢筋混凝土箱梁顶板横向受力有效分布宽度的塑性分析

为了研究普通钢筋混凝土箱梁行车道板在塑性阶段的横向受力特征,得到箱梁顶板基于塑性理论的横向受力有效分布宽度的取值方法,制作了2个钢筋混凝土箱梁试验模型,对其上的2块顶板进行跨中局部加载并观测混凝土箱梁顶板从开裂到破坏的全过程,得到箱梁顶板的塑性铰线分布形式和极限荷载大小。基于2块顶板的破坏模式提出箱梁顶板的塑性分析模型;基于塑性铰线理论的极限分析推导了钢筋混凝土箱梁顶板在局部荷载作用下的极限荷载和塑性横向受力有效分布宽度的计算公式,并以试验结果验证其适用性;最后将试验结果和理论值与国内外相关桥梁设计规范的取值进行比较。研究结果表明:采用极限平衡法可以较好地确定钢筋混凝土箱梁顶板的极限承载力和塑性横向受力有效分布宽度;提出的简化破坏模式能刻化钢筋混凝土箱梁顶板在塑性阶段的横向受力特征;箱梁顶板在局部荷载作用下进入塑性阶段后,其横向受力有效分布宽度的大小与弹性阶段相比存在明显区别,极限状态下箱梁顶板基于塑性分析的横向受力有效分布宽度约为弹性解的2倍。