基于性能的季节性河流栈桥钢管桩基础设计

该文基于多层次设防设计思想,分析了季节性河流桥梁施工临时结构在不同设计状态下的抗洪性能,比较了不同布置形式钢管桩基础在水流力作用下的结构响应,为不同水深区域栈桥桩基础形式的选取提供依据。研究表明,斜桩布置形式在抵抗以水流力为主的侧向力最为有效,而直桩布置形式的效果最差,钢管应力水平和桩顶侧向位移指标远高于斜桩布置形式,因此,在位于深水区的单排双柱式钢管桩不宜采用直桩布置形式。而对于直+斜桩组合布置形式,各设计状态下的结构响应介于前两种方案之间,并满足设计要求。可见,在施工条件受限时,可采用直+斜桩组合布置形式钢管桩基础。     

采空巷道上方桥梁群桩基础受力特性数值分析

以合肥至福州高速铁路采空巷道上方官山底特大桥群桩基础为对象,采用FLAC3D软件分析采空巷道上方桥梁群桩基础在荷载作用下的受力特性,得出不同工况下群桩的桩轴力、桩侧摩阻力、桩间土应力、桩顶应力和桩荷载分担比等受力规律。研究结果表明:在承台刚度较大,桩身较长的情况下,采空区对桥梁群桩基础受力影响不大,群桩基础能很好地对采空区进行处理。     

动水对深水大跨刚构桥地震响应影响

深水大跨刚构桥在地震荷载作用下,水下结构部分与周围水体之间相互作用必然导致结构受到水体运动产生的动水力的作用.在已有Morison动水理论的基础上,利用深水大跨桥梁在动力荷载作用下的动水力简便计算方法,以某一大跨深水刚构桥为对象,分析了动水对刚构桥结构动力特性和地震反应的影响.主要结论有:水与刚构桥下部结构相互作用将使...     

封底层混凝土对深水群桩抗震性能的影响

随着桥梁建设理论的不断完善和施工工艺的日渐成熟,大跨径特殊结构桥梁逐步成为跨海跨江主体结构的首选。鉴于复杂的深水地质环境及上部结构力学性能的要求,群桩基础被广泛的应用于大跨径深水桥梁基础结构设计当中。为满足深水群桩基础的抗震设计需求,本文建立刚度承台模型及弹塑性桩身模型,研究封底层混凝土对桥梁结构抗震性能的影响。研究结果表明:封底层混凝土将增加群桩基础的整体刚度,提高了桥梁抗震性能的安全储备。     

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。     

洪水期紊流与桥梁临时结构流固耦合效应分析

以长联大跨桥梁施工期间临时栈桥钢管桩基础为研究对象,利用空间有限元程序ANSYS,分析了钢管桩在洪水期深水状态下的流固耦合效应,比较了洪水期水流对结构振动特性的影响,并通过谐响应分析模块计算了可能引起结构共振的频率范围,最后提出了相关构造措施,实现了对紊流与桥梁临时结构的振动控制,保证了洪水期桥梁临时结构的安全性。     

转体施工连续刚构桥主墩群桩基础受力分析

转体施工连续刚构桥在跨铁路桥型中具有施工干扰小、工期短的突出优点,其在中国应用日益广泛。桥梁转体施工时,上部结构及主墩自重全部由球铰传递至墩底承台,承台受力状态与成桥阶段差异显著。该文结合武汉市长丰大道跨汉宜铁路、汉丹铁路转体施工连续刚构桥群桩基础设计,建立承台-桩-土整体分析模型,分析转体球铰集中荷载作用下群桩基础的受力性能。结果表明:考虑桩-土接触的数值分析方法模拟球铰集中荷载作用下群桩基础荷载传递机理是可行的,并据此验证了承台结构设计的合理性。     

京沪高速铁路桩端注浆群桩基础数值模拟研究

以往对于桩基后注浆技术的研究大多局限于单桩,而目前各类工程中桩基础的结构形式是群桩所占比重大,在设计上都以变形控制为主。使用FLAC3D有限差分软件,针对京沪高速铁路桩基后注浆试验段中群桩基础在正常使用状态下的计算机模拟静载试验,研究其荷载-沉降规律,验证在设计荷载作用范围内,群桩桩端注浆减小群桩基础沉降量的效果。     

可提离式群桩基础桥梁滞回性能模型试验

为了研究可提离式群桩基础桥梁的抗震性能,设计和制作了大比例尺的可提离式群桩基础和普通群桩基础单墩桥梁试验模型。试验模型采用细砂土箱模拟桩周土体的约束作用,并对可提离节点进行改进设计,以防止局部破坏。采用位移控制分级往复加载,进行拟静力试验研究,对比2种不同基础桥梁的基本抗震性能。试验结果表明:可提离式桩的桩身损伤要远小于普通桩,改进后的可提离桩的节点未见明显损伤;可提离式群桩基础单墩桥梁模型的滞回曲线呈明显的旗帜形,表明结构主要为非线性弹性变形,而普通桩基础桥梁模型的滞回曲线为典型的梭形,表明结构主要为塑性变形;可提离式群桩基础发生提离后,承台位移由平动为主转为以转动为主,表明提离式基础主要依赖承台以上结构的整体转动来适应水平地震作用,进而减小基础的受力和损伤;可提离式桩基础桥梁的残余位移仅为相应普通桩工况的10%,表明其具有较好的自复位性能;基于割线刚度的刚度退化指标不适宜评估自恢复结构的刚度退化,建议采用重新加载至正常使用极限状态下的最不利荷载组合时的刚度指标。     

临沂市北京路沂河桥桥头堡结构设计分析

北京路沂河桥东、西两岸分别设置四座桥头堡,结构形式为四柱围合的框架结构,与拼宽桥桥墩共用承台桩基础。地震作用分析同时考虑建筑与桥梁设计的最不利荷载作用,对桥头堡在桥面位置、承台桩基础、楼顶平台3个薄弱部位进行重点分析。首先介绍了桥头堡主体结构在地震作用下不会与拼宽桥发生碰撞;其次分析了合并承台后会改变群桩基础中各桩位的受力情况,受桩-土-结构相互作用体系的影响会增大拼宽桥墩身荷载及桩基础总地震荷载;最后对观光厅立柱及核心筒进行抗震分析,并介绍了避免顶部平台剪力滞效应所采取的措施。     

施工期斜坡段桥梁双桩基础受力特性现场监测

为研究斜坡段桥梁双桩基础的受力特性,依托广东省云茂高速公路独石特大桥桩基础工程,通过对施工期斜坡段右幅26~#墩桥梁双桩基础开展现场监测,分析了自浇注成桩至桩柱盖梁施作完成为期14个月内的桩侧土压力与桩身钢筋应力变化规律,重点探讨了斜坡荷载对桥梁双桩基础受力特性产生的影响。结果表明:施工开挖后斜坡浅层土体发生变形,双桩结构桩后侧均受到近似呈抛物线形分布的土压力作用,土压力最大值作用点位于桩顶以下8～11 m,进入强风化层后显著减小;桩体上部发生较小的横向变形,随着上部结构(横系梁、墩柱、盖梁等)施作桩顶竖向荷载持续增加,桩体上部横向变形量增加且桩身弯矩值持续增大;前后桩最大弯矩值均位于全风化与强风化岩层交界处附近,斜坡桥梁桩基础的P-Δ效应显著;在施工扰动、临时车辆荷载及降雨等因素的综合作用下,边坡浅层岩土体变形并对桩基的受力状态产生影响;监测期间后桩桩身弯矩与桩侧土压力均大于前桩,是整个双桩结构承载的关键,在设计时可考虑适当加强桩体上部配筋;前桩相比后桩更靠近下坡侧临空面,前桩桩顶以下10 m范围内岩土体所能提供的侧摩阻力十分有限,在设计时可考虑折减。研究成果可为受斜坡荷载影响的桥梁双桩基础的设计与施工提供参考。     

复杂环境荷载下斜拉桥单塔结构动力响应试验

就目前斜拉桥桥塔结构在复杂环境荷载(地震、波浪和水流)联合作用下的动力学模型,针对其构建难度高和数值模拟技术不成熟等问题,以某一试设计的斜拉桥中的桥塔为研究背景,首先利用重力-弹性力相似律和等效变换方法设计了几何比尺为1∶100的桥塔-群桩基础试验模型;其次设计了无水环境下白噪声扫频、正弦波共振,有水环境下地震、正弦波浪和水流单独/联合加载分级加载制度;最后采用大连理工大学的地震、波浪和水流联合模拟试验系统对该模型进行地震、波浪和水流单独/联合作用下的动力响应试验,分析了复杂环境荷载(地震、波浪和水流)作用下斜拉桥单塔结构上动水压力的变化趋势、动力响应特性和破坏机制。试验结果表明:当斜拉桥桥塔结构遭遇随机荷载作用时,加速度响应主要位于承台处,群桩上部和桥塔下部为应变较大区域,地震作用对动水压力贡献最大,波浪作用次之,水流影响最小;斜拉桥桥塔顶部动力响应幅值与输入的地震动特性相关,当地震荷载和高海况正弦波浪联合作用时,地震对桥塔顶部的加速度贡献较大,波浪作用贡献较小,但是也不容忽视。试验结果可为超大跨深水基础斜拉桥抗震设计规范的修订提供重要的参考。     

某大桥下部结构设计阶段动力特性分析

以某大跨桥梁第三联为对象,分析该结构下部结构动力特性以及墩身、桩基础关键截面在地震荷载下的承载能力安全性,基于所得到的分析结果,为该类结构优化设计给出建议,并为同类桥梁的设计建造提供参考。     

东海大桥大跨预制箱梁出海栈桥设计与施工

为解决东海大桥非通航孔60 m、70 m预制混凝土箱梁陆海移运难题,设计建造了箱梁出海栈桥.栈桥采用主、分栈桥并设的“F”形平面布置形式,针对栈桥海域地质条件差、潮汐大、波浪高等恶劣环境的影响,主、分栈桥上部结构均采用工字形连续钢板梁,下部结构桩基采用打入钢管桩基础、群斜桩布置.设计时充分考虑了波浪力和吊船移迸吊梁时的...     

冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验

为了研究河床冲刷效应对自由场和桩基桥梁地震反应的影响,设计并完成冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验。试验采用了层状剪切土箱,场地采用均一砂土土层来模拟,其相对密实度约为50%。桩基桥梁试件为2×2群桩基础单墩结构,墩顶固定4t的钢质量块来模拟桥梁上部结构,结构整体的一阶周期约为0.5s。试验共分为自由场、小冲刷深度试件和大冲刷深度试件3个工况,冲刷深度变化范围为0~8倍桩径。试验采用白噪声输入得到了场地和结构的特征周期,并通过Chi-Chi地震实测记录研究了场地土和结构的地震反应。结果分析阶段主要通过加速度计、位移计以及应变片的结果,分析了场地土和结构的动力特性、场地土的加速反应、结构的加速反应和曲率分布等。试验结果表明:冲刷条件下桩基桥梁的地震反应会受到结构和场地土2个因素的影响;场地土层会对基岩的地震动产生显著的放大效应;随着冲刷深度增大,桩基桥梁地震反应的最不利位置由桥墩向桩基础转移,且群桩基础的首次屈服位置会由桩身向桩顶转移。     

某深水群桩基础连续梁桥的抗震设计研究

以位于深水区域的某连续梁桥为对象,拟定4种不同的设计方案,通过动力特性分析和地震时程分析,比较了4种方案的动力特性和地震反应,得到对此类型桥梁抗震设计有用的结论。对于深水桥梁往往采用的高桩承台基础,自由桩长对桩基础的地震反应影响较大,在保证合理经济的前提下,自由桩长较小对其抗震性能有利。结构布置相同时,铅心橡胶支座可以延长结构周期,避开设计反应谱中加速度较大区域,从而减小地震作用;铅心橡胶支座在纵桥向使多个桥墩共同承受地震作用,同时具有耗能作用,能很大程度上减小结构地震反应。     

锁口钢管桩围堰逆作法施工技术

锁口钢管桩围堰在桥梁基础施工中逐渐得到广泛的应用。结合工程实践提出了深水逆作法锁口钢管桩围堰成套技术,解决了常规顺做法钢管桩围堰变形大、整体稳定性相对较低、适应水深浅等不足。以鄱阳湖二桥36号主墩深水基础施工为例,详细介绍了逆作法锁口钢管桩围堰的结构设计及施工技术,对围堰进行数值分析及应力监测。该技术较好地满足了工程经济性和安全性要求。     

桥梁基础冲刷对结构静动力特性的影响分析

本文依托象山港大桥分析了基础冲刷对桥梁结构静动力特性的影响,建立了考虑下部结构桩土耦合作用的精细化全桥有限元模型,计算了最大冲刷深度状态下,大桥在极限静力工况时桩基础的最不利荷载效应,验算了单桩的轴向受压承载力及并进行了桩身截面抗力验算,评估了冲刷对桩基础的的影响,对不同冲刷深度下结构的动力特性进行了特征值分析,研究了冲刷深度对各阶模态频率的敏感程度。     

京石客专路基声屏障桩基础受力特性试验研究

用现场静载试验的方法,利用预埋钢筋计和土压力盒,进行了高速铁路路基声屏障桩基础在竖向荷载作用下的桩身应力和桩底反力的测试。重点分析声屏障桩基础在荷载作用下的沉降量和桩身内力。结果表明:对于声屏障的桩基础,采用试验时的桩长、桩径和桩身混凝土,桩基的承载力很大,桩顶荷载主要由桩周土的侧摩阻力来承担,并分析了此类桩基础承载力的影响因素,为今后进一步改进声屏障桩基础的设计提供了可供参考的试验数据和经验积累。     

外海复合钢管桩施工与导向架设计

港珠澳大桥深水区非通航孔桥采用110m连续梁桥形式,全长6 160m,共56孔,每墩均采用6根复合桩钢管,共330根,低墩区与高墩区桩径分别为2.0m和2.2m。为满足复合桩钢管在海洋因子影响较大海域施工精度的要求,经比选采用整体式导向架法打设复合桩钢管。主要介绍基于整体式导向架的结构设计理念对结构进行了相应的验算,确保结构在各种荷载作用下的强度、刚度满足相关规范要求;此外简要介绍了海上复合钢管桩的施工技术。