桩基础桥梁的土—结构动力相互作用

首先以加权残差公式为基础，采用积分方程方法推导与桩基础对应的层状场地动力刚度矩阿公式，并用解析解验证了数值分析的计算结果。然后用子结构法联合积分方程方法和有限元法的计算结果，求解土-结构动力相互作用的地震响应；最后以芜湖长江大桥主跨斜拉桥长塔墩的地震响应为例，将本文的计算结果与Penzien模型的计算结果作了比较。     

高速铁路桥梁桩基固结蠕变沉降计算方法研究

桥梁桩基工后沉降的控制是高速铁路桥梁设计和施工的关键技术之一,其中桩基的长期固结蠕变沉降计算分析又是关键环节.经过现场调研分析提出高速铁路桥梁桩基实际受荷—时间关系的函数表达式.建立多级荷载作用下的多层黏弹性地基单面排水或两面排水条件下的一维固结方程,并基于Laplace数值逆变换推导桩底压缩层在多级荷载作用下的有效应力和沉降计算公式.基于此,提出能模拟高速铁路桥梁桩基实际加载情况和考虑桩底成层土固结蠕变特性的桩基长期沉降计算方法.为提高计算效率,编写相应的群桩长期沉降计算分析程序LTPGSⅡ.京沪高铁桥梁桩基沉降计算结果和现场实测值的对比验证了计算方法及程序的正确性和可靠性.提出的计算方法能用于高速铁路桥梁桩基长期沉降预估,具有重要的理论价值和工程应用价值.     

衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数计算方法

采用基于简化Bishop条分法原理的土坡稳定性分析法,假定衡重式桩板挡墙的滑移模式为整体滑移,且整体滑移面为通过桩基底部的圆弧面,推导衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数的数值积分公式。使用Matlab软件编制程序,并采用高精度的Quadl积分函数进行积分,求解衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数,并以高达14.0m的边坡为例,对为其所做的支护结构-衡重式桩板挡墙进行整体滑移稳定系数计算。计算和监测结果均表明,在不考虑倾覆稳定性的情况下,衡重式桩板挡墙的稳定性非常好。该方法可用于衡重式桩板挡墙的整体稳定性验算。     

双排桩基悬臂式 挡土墙结构计算方法研究

基于双排桩基悬臂式挡土墙结构与传统支挡结构存在较大的差异性,通过探讨双排桩基悬臂式挡土墙结构的承载机理,提出该结构的简化分析模型以及结构内力与变形的解析计算方法,并通过典型工程的有限元建模计算,验证该计算方法的可行性。研究结果表明:双排桩基悬臂式挡土墙结构可分解为悬臂段、底板与桩基,依次采用悬臂梁模型、简支梁模型与弹性地基梁模型进行设计计算;悬臂段承受填筑体水平土压力荷载;底板承受悬臂段传递的重力、水平力与弯矩,以及上部填筑体的竖向均布土压力荷载;桩基承受荷段受水平土压力,锚固段承受由变形引起的弹性抗力;悬臂段底部、底板纵向跨中断面、底板与桩基连接处以及桩基顶部与锚固点附近为应力集中断面,设计时应注意截面安全检算;理论计算结果略大于数值计算结果,验证了该计算方法的合理性,为结构优化设计提供了思路。     

列车运动方程近似积分研究

用斜折线模拟列车单位合力曲线,并应用微积分和列车运动方程的积分形式解算出牵引计算结果更加精确的列车运动方程的一般形式,最后采用定性和定量的方法分析论证其正确性和优越性。     

桩板结构路基沉降计算方法及对既有桩基侧摩阻力的影响

基于Boussinesq理论推导了桩板结构路基沉降计算解析解,采用佐藤悟双折线模型构建了既有桩基荷载传递函数,分析了荷载传递函数对既有高速铁路桥梁桩基侧摩阻力的影响。以桩板结构路基下穿高速铁路桥梁工程为例,分别采用理论方法和FLAC 3D数值计算得到了桩板结构路基沉降变形规律和既有桥梁桩基侧摩阻力分布特点。将解析解与数值计算结果进行对比,二者接近,说明本文提出的桩板结构路基沉降计算解析解和桩基荷载传递函数可行。     

寒区硬岩隧道冻胀力的量值及分布规律

根据寒区硬岩隧道冻胀力产生的机理,推导冻胀力的计算公式,并以此得出冻胀力的分布规律服从正态分布。采用半公式半经验的方法,即“等效弹性当量系数法”计算出冻胀力的量值。衬砌结构所受的冻胀力是由衬砌结构与围岩之间积存的水体冻胀引起的,其方向始终垂直于衬砌结构。积存的水体深度主要取决于施工因素,可近似为毛洞超挖的高度。冻胀力的大小与衬砌结构和冰的弹性当量系数的平均值、围岩的弹性抗力系数的平均值、水的冻胀率和积存水体的深度等有关,其量值随围岩级别的不同而有所差异,通常情况下冻胀力取0.9~1.43 MPa;而对冬季地下水仍很丰富的地区,其冻胀力取为0.92~2.31 MPa。当其它因素一定时,冻胀力随衬砌结构弹性当量系数的增大而增大,说明衬砌结构刚度的增加对抑制冻害不利,因此衬砌结构宜柔不宜刚。     

大厚度湿陷性黄土场地铁路桥梁灌注桩负摩阻力计算方法

当铁路桥梁桩基穿越大厚度湿陷性黄土场地时，桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值与计算，是目前需要解决的工程难题。针对现行规范的不足，在分析总结湿陷性黄土场地桩基浸水试验结果的基础上，采用抛物线拟合负摩阻力达到稳定状态时的分布，并对中性点深度比、负摩阻力最大值出现深度、负摩阻力最大值与平均值等参数进行分析与探讨；根据负摩阻力的力学机理与分布模式，考虑湿陷性土层厚度对动摩擦系数的影响，提出负摩阻力计算方法。结果表明：浸水前桩顶承受一定竖向荷载时，湿陷性黄土层下限深度采用室内试验计算值，确定的中性点深度比与现行规范推荐值较为一致；负摩阻力最大值出现深度基本为中性点深度的0.5倍，负摩阻力最大值为其平均值的1.5倍；采用该方法计算的负摩阻力平均值与《湿陷性黄土地区建筑灌注桩基技术规程》推荐值较为一致，可作为大厚度湿陷性黄土场地灌注桩单桩竖向承载力计算时的特征值，研究结果可为湿陷黄土地区的桩基工程设计提供参考。     

寒区隧道冻胀力的粘弹性解析解

利用弹性粘弹性相应原理，导出了衬砌－正冻围岩－未冻围岩系统冻胀力在拉氏象空间中的有关算式，然后采用数值逆变换的方法，求得了寒区隧道的冻胀力和衬砌应力。算例表明考虑了冻胀因素时的衬砌应力比未考虑冻胀因素时的衬砌应力大得多。     

移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应的频域—波数域比例边界有限元法分析

基于比例边界有限元法与傅里叶积分变换,分析移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应。考虑到移动荷载运动方向与地铁隧道轴线方向的一致性,将半无限弹性空间动力控制方程进行频域—波数域的傅里叶积分变换;在变换域内,隧道径向采用比例坐标系,环向采用有限元意义离散,在计算域内利用Galerkin法,建立频域—波数域内的比例边界有限元方程,进而推导出半无限空间动力刚度的一阶微分矩阵方程;再利用高频渐近展开和傅里叶积分逆变换,得到时间—空间域系统的动力响应。该方法极大地减小了计算分析量,同时避免了无限边界的计算误差。利用该方法进行实例计算的结果表明:随着荷载移动速度的增大,地铁隧道振动波传播到土体表面,引起的土体振动有放大增强的现象,将会对地铁隧道上部结构的安全性造成一定影响。