承台-群桩结构波浪力理论分析

目前桥梁基础的波浪力计算大多采用数值模拟的方式进行研究,但数值模拟存在计算成本高、耗时长等缺点。因此基于线性势流理论首次推导了承台-群桩结构的波浪绕射作用计算公式,求解得到了承台波浪力的半解析解。首先将承台-群桩结构简化为上层穿出水面、下层嵌入水底的双层多柱体结构,其中上层单柱体代表承台,下层多柱体代表群桩。然后将计算域划分为承台外侧和下侧2个子域,子域间的交界面函数通过傅里叶级数处理,通过匹配特征函数展开法对每一个子域的速度势函数进行求解,最终得到承台表面波浪力。在进行解的收敛性分析和与边界元软件进行大量的对比验证后,分析了桩半径和承台高度对承台表面波浪力的影响。研究发现：在小波数范围内,承台表面的量纲一的波浪力会随着群桩的存在而增大,并随着桩半径的增加而进一步增大;同时承台高度的增加会首先对波浪力的增加有促进作用,但在承台高度达到某一临界值后,承台量纲一的波浪力将会减小。首次基于势流理论推导的双层多柱体波浪作用的理论公式,为承台-群桩结构表面波浪力的求解提出了一种新的半解析方法,相较于数值模拟,其能在保证结果准确性的同时,也能使得计算更加方便快捷、成本低廉,为之后波浪作用理论的进一步完善提供有力支撑。     

预应力钢板箍与CFRP复合加固RC墩柱轴压性能试验研究

提出一种新型的采用预应力钢板箍(PSJ)和碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土(RC)墩柱加固方法(简称PSJ-CFRP)。为验证该新型加固技术的可行性和有效性,进行了8个足尺圆形墩柱轴压性能试验,研究参数包括不同加固方法(PSJ、CFRP和PSJ-CFRP)、钢板箍预应力水平、PSJ与CFRP加固配箍特征值等,比较分析采用不同加固方式加固试件的加固效果、破坏形态和承载力等,研究了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱的受压机理,钢板箍预应力度、PSJ与CFRP加固配箍特征值等关键参数对试件轴压性能的影响和规律。试验结果验证了PSJ-CFRP复合加固技术的有效性,CFRP与钢板箍协同工作、优势互补,既提高了试件的承载能力,又改善了试件的变形性能,加固试件呈现延性破坏特征。采用CFRP加固的试件,试件的承载能力得到提高,但变形能力降低,呈现脆性的破坏特征。在相同加固配箍特征值下,减小加固箍板净间距能取得更好的加固效果。在试验和理论分析的基础上,提出了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱轴向受压承载力计算公式,能较好地预测加固墩柱的轴心受压承载力。     

沥青混凝土高温摊铺下钢梁支座体系温度效应

沥青混凝土高温摊铺所引起的钢桥正交异性板结构温度效应备受关注,为研究高温摊铺引发的钢梁支座体系温度效应,依托九江长江大桥的公路桥加固改造工程,采用生死单元法模拟了钢桥面沥青混凝土动态摊铺施工过程,建立了密支座钢梁摊铺温度场模型,结合现场温度监测数据确立了高温摊铺下钢梁节段的温度场时空分布规律,在此基础上,仿真模拟了不同工况下钢梁支座体系的力学响应,并剖析了高温摊铺下支座体系温度效应的影响因素。研究结果表明:沥青混凝土高温摊铺下钢桥面板的温度先急剧上升,摊铺完成约12 min后逐渐下降直至稳定,夏季热拌环氧沥青混凝土(摊铺温度为185℃)摊铺下钢桥面板的最高温度达到96.1℃,钢梁节段的竖向最大温差达到55℃;高温摊铺会导致钢梁支座体系产生较大的支反力,摊铺宽度增大,支反力显著提高,当摊铺宽度超过5 m时,支座最大竖向拉力将超出其承载能力,当摊铺宽度超过8 m时,最大横向支反力将超出支座承载能力;对于纵向有连续固定支座的钢梁节段,纵向连续固定支座数目对竖向支反力和横向支反力的影响较小,但高温摊铺时会产生远超支座承载能力的纵向支反力,支座结构存在安全隐患。研究可为类似钢梁支座体系的沥青混凝土摊铺施工方案设计和支座处置提供理论支撑。     

钢-混组合梁桥面板-防撞护栏一体化钢模板设计分析

以嘉兴市市区快速路环线工程中某联钢-混组合梁桥施工时需要跨越某汽车4S店实例为背景,设计了桥面板-防撞护栏一体化钢模板,施工时先后作为桥面板和防撞护栏混凝土浇筑模板,可有效防止桥面坠物并保证施工安全。结合工程特点,对一体化钢模板进行了参数化设计,证实了该类型模板的适用性,得出了具有一定参考价值的结论。     

采用轻质填料填筑路堤对其下方盾构隧道的影响研究

在城市已运营盾构隧道附近建设新的工程,是城市建设中越来越难以避免的课题。无论在盾构隧道上方加载或者卸载,都将对盾构隧道的结构受力和安全运营产生长期的影响。针对此问题,在填筑路堤时,提出先挖方,后采用轻质填料等荷载置换法,解决填筑路堤施工对盾构隧道的影响这个问题。在分析过程中,以实际工程为依托,采用Plaxis有限元软件建立路基-隧道-土耦合模型,考虑位移、超孔水压力等方面,研究了路基施工对地铁盾构隧道的影响,并分析变形规律,得到相应的结论。其成果可为同类工程起到参考作用。     

城市独柱墩桥梁抗倾覆加固改造设计探讨

独柱墩桥梁具有结构轻巧、占地少等优点,被广泛应用在城市立交和高架上,近年来,随着独柱墩桥梁倾覆事故频繁发生,独柱墩桥梁结构的稳定性问题越来越受到桥梁管理者的重视。本文结合南京市独柱墩桥梁抗倾覆加固改造的工程实践,对不同桥型进行加固改造方案比选,优化抗倾覆加固设计。     

气垫船用复合材料空气导管结构布局和优化设计

根据空气导管的结构特点,考虑复合材料设计和制造一体化的特性,结合复合材料结构力学基本原理,提出一种可行的气垫船（Air-Cushion Vessel,ACV）用复合材料空气导管结构布局和优化设计方案。基于多约束目标优化对空气导管、内部加强结构的构型及尺寸等进行总体布局设计和优化,并利用有限元分析方法对导管结构进行极限过载的等效分析。计算结果表明,该复合材料空气导管结构在极限过载工况条件下可保持正常运行,满足结构整体的强度和刚度要求。     

基于恒载零弯矩理论的预应力配束方法

预应力混凝土桥普遍存在跨中下挠,其根本原因是桥梁结构在施工建设过程中积累了不平衡弯矩。为了从根本上解决此问题,减小不平衡弯矩,基于恒载零弯矩理论,研究了预应力混凝土桥的直线与曲线布束形式,推导了预应力配束的相关计算公式,建立了预应力混凝土桥的预应力配束方法,并通过算例进行分析,验证该方法的有效性,从而可以主动控制预应力混凝土桥的跨中变形。     

上层建筑结构对甲板流场影响的数值研究

对具有全通式甲板与边岛式上层建筑的船体进行数值模拟,结合直升机起降限制条件,研究不同风向下4种上层建筑结构船体对应的甲板流场结构,重点分析上层建筑结构对下冲气流和湍动能分布的影响。研究表明,上层建筑结构形式变化使建筑尾流区改变,从而影响其后的下冲气流范围;同时其对甲板流场影响与风向有关,舷向来风使绕流区增加,下冲气流范围增加,但0°和左舷风向时,上层建筑引起的"建筑下冲气流"对甲板流场几乎没有影响。采用湍动能对流场进行分析便于定量衡量,λ=0.21的I型建筑结构对应的甲板流场质量较好。     

轨道交通 U 梁温度梯度效应研究

为研究轨道交通 U 梁的温度梯度效应,整理并总结目前国内既有项目对高架 U 梁进行的温度监测模式及 研究结果,结合实体有限元模型计算分析,得出 U 梁在各温度梯度模式下的温度应力及变形值,并提出可应用于 工程设计的 U 梁温度梯度模式。研究结果表明,温度梯度荷载工况下的 U 梁纵向正应力值在设计正应力值中占 比相对较大,而横向应力和局部变形差相对较小;轨道交通线路走向大体呈东西向时,高架 U 梁运营后的腹板竖 向温度梯度建议采用指数函数,底板竖向温度梯度建议采用折线函数,研究结果可为相关工程设计提供参考。