A multi-spring model for monopile analysis in soft clays

The offshore wind industry in China has seen a rapid development in recent years and is projected to account for half of global yearly installed capacity in the years to come. Monopiles are a popular foundation solution for supporting offshore wind turbines. However, due to challenging seabed soil conditions, which often feature thick normally consolidated soft clays and harsh environmental loading (i.e. frequent occurrence of typhoons), extremely long monopiles are often designed. The large monopiles are costly to fabricate and install and sometimes kills the viability of the concept in cases where the bedrock is relatively shallow and expensive piling in rock is otherwise required. However, the state-of-practice for designing these monopiles in clays is typically by using the API p-y springs, which are widely known to underestimate soil-pile interaction stiffness and capacity for large diameter monopiles. Improvement to the design method can therefore have significant economic implications to the industry. The paper presents an effort toward this direction. A multi-spring beam-column model suitable for monopile design in soil conditions in China is proposed. The model features three soil spring components, namely the lateral p-y spring, the pile tip base shear s-y spring and rotational m-θ springs along the pile shaft. The validity of the model is verified by a comprehensive suite finite element parametric analyses. Guidance for incorporating the cyclic loading effect into design is also provided. The model proposed in this paper has large potentials for application in design practice.     

垃圾土力学特性及其路基填筑应用研究

将垃圾土应用于公路路基填筑是实现垃圾土大规模资源化利用的有效途径。本文首先对实际垃圾土进行筛分处理,制得适用于公路路基的垃圾筛余土(简称垃圾土);进而,通过室内试验研究了直接压实垃圾土和固化垃圾土的抗剪强度、CBR值等力学特性;以此为基础,修筑直接压实垃圾土路基试验段,并采用适宜的新型施工工艺修筑固化垃圾土路基试验段,监测路基的工后沉降随时间的变化规律,对比两种垃圾土路基的应用效果。结果表明:固化垃圾土与直接压实垃圾土相比,粘聚力提高1.6~1.9倍,内摩擦角提高30%以上,CBR值提高4.5~5.1倍;固化垃圾土路基的工后沉降比直接压实垃圾土路基降低64.7%,且能够更早地趋于稳定。以上结果证明:本文提出的固化垃圾土路基施工工艺和垃圾土资源化利用途径是可行的。     

波形钢腹板连续梁桥设计和施工相关问题探讨

大跨度波形钢腹板梁桥是一种新型桥梁结构,因其采用波形钢腹板替代混凝土腹板,相比传统的预应力混凝土连续梁桥,具有轻型、经济等诸多方面的特点。以前山河波形钢腹板连续梁桥为背景,针对设计和施工中的诸如内衬砼、剪力键、横隔板等相关问题进行了分析探讨。     

两种大型集装箱船绑扎桥结构强度的对比计算浅析

以大型集装箱船常见的剪力墙式绑扎桥和A型斜撑式绑扎桥为研究对象,基于通用大型有限元分析软件PATRAN/NASTRAN及CCS规范的相关要求,对两种绑扎桥的结构强度进行了对比计算分析。结果表明：两种型式的绑扎桥在结构强度方面相差不大,相比而言,剪力墙式绑扎桥略优于A型斜撑式。     

最首尾货舱直接强度评估研究

针对CSR-H关于最首尾货舱有限元分析在实际评估中可能存在的技术问题进行研究分析。通过理论分析与数值试验相结合对最首尾货舱有限元评估方法中的边界条件、力学模型、模型范围进行合理性评估,通过已建造船数值试验对最首尾货舱开展有限元直接强度评估。数值分析结果表明两端简支的边界条件能较好的模拟翘曲效应,模型范围对强度评估结果有影响。最首货舱离边界很近会导致甲板、外板的屈曲强度不满足要求。而CSR-H针对最尾货舱有限元中的剪力调整方法仍基于货舱中段,仅以货舱前后端壁剪力为目标值进行调整,这种剪力调整方法不适用于最尾货舱。     

波流数值水池模拟研究

波流共存时会产生复杂的非线性相互作用,其联合作用比单纯的波浪或单纯的海流问题要复杂很多.基于不可压缩流体N-S方程建立数学模型,VOF法追踪自由液面,通过在动量方程中添加源项实现阻尼消波,利用商业软件平台FLUENT加载UDF进行二次开发,模拟了规则波与均匀流以及规则波与剪切流的波流数值水池.分析了均匀流与波浪的相互作用,得到了波流同向、波形变长、波幅降低、波流相向则影响相异等结论.探讨了剪切流对波浪的影响,并对计算结果进行了函数拟合.     

SBS聚合物改性沥青技术性能及其微观形态

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青,采用试验、理论相结合的方法,包括常规3大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、以及储存稳定性试验等,研究加工工艺参数以及改性剂种类等对SBS改性沥青性能的影响.说明,通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺,是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一.     

弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力试验研究

对弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力进行试验研究。试验中主要考虑轴向拉力、最小抗剪配筋、配筋率、混凝土强度等级等因素对弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力的影响。试验实测表明,欧洲规范2第1部分中用于计算弯、剪、轴拉复合受力钢筋混凝土梁承载能力的公式过于保守,有必要进行修正。     

钢管混凝土系杆拱桥拱脚滑移事故案例分析

该文针对上海市某钢管混凝土拱桥在施工中发生拱脚滑移事故,以实际工况计算为依据分析其直接和深层原因,并提出改进措施和建议。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。