静力作用下连续梁桥与铺装结构纵向耦合受力分析

城市高架桥的桥面状况是影响日常行车舒适性的重要因素。桥面铺装与桥梁结构之间由于纵向连结关系存在一定的相互作用,因此将铺装与桥梁结构视为耦合系统对其纵向力进行分析,为其设计及养护管理提供理论参考。取郑州市某多跨连续桥为研究实例,采用有限元软件ANSYS建立桥梁与铺装结构相互作用的有限元计算模型,选取4种静力荷载工况,分析桥梁与铺装结构的纵向受力规律及其影响因素。结果表明:在不同荷载工况作用下的铺装与桥梁结构系统中,铺装结构对桥梁结构的纵向受力影响可以忽略不计;基本组合作用下,上、下层铺装最大纵向受力分别达到7 407.3N和-1 307.7N、5 818.1N和-5 510.1N,上层铺装拉压受力不均,设计中应考虑多种荷载工况详细分析才能得出其最不利工况;防水黏结层与桥梁间纵向连结刚度对铺装结构的纵向力有一定影响,需进一步深入分析。     

连续小箱梁桥虚拟横梁刚度模拟研究

为了真实反映组合小箱梁桥的空间受力情况,以某3×30 m连续小箱梁桥为例,利用有限元软件Midas/Civil分别建立实体模型和梁格模型。用近似理论方法和有限元方法分析得出汽车荷载横向分布,以计算结果相互逼近为原则,用5种等效方法模拟并重点研究梁格模型中虚拟横梁刚度,推荐一种较合理的虚拟横梁刚度等效方法。结果表明:采用方法 3(梁端刚域法)的梁格模型中汽车荷载横向分布情况,与近似理论计算和实体模型分析的结果均相近,且介于两者之间。     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法，或采用有限元软件建立模型计算，但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此，以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算，也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此，基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法，在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用，提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性，以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象，采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数，并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高，也更接近实桥受力特点；同时，梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致，相比于有限元数值模拟计算结果，采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近，且偏差都在20%以内；该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法，为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。     

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。     

某电动客车车身骨架结构性能分析

使用CATIA软件建立某电动客车车身骨架模型并导入HyperMesh软件中,通过添加约束和载荷建立基于壳单元的车身骨架有限元模型,运用该模型进行车身弯曲刚度与扭转刚度计算,并对骨架进行模拟实车的静态工况如弯曲和扭转等分析,获得不同工况下骨架应力和应变分布情况,然后对骨架进行模态分析,得到车身骨架的整体振动响应。结果表明,该车除极少部位存在应力集中和振幅较大的问题外,其他部位受力较为均匀,整车骨架结构刚度与强度在材料的屈服极限之内。     

基坑锁口钢管桩围堰的受力行为分析

锁口钢围堰以其良好的经济效益及施工特点常广泛应用于桥墩基坑开挖过程中,但基于其复杂的结构特征,致使其受力特征较为复杂。该文以某大桥北岸主墩承台开挖基坑过程中所采用锁口钢管桩为例,详细分析其在施工过程中的受力特性。在3种主要不利荷载工况下,基于有限元分析软件,建立了锁口钢管桩三维整体模型。分析并验算了典型不利荷载工况下,锁口钢围堰结构的变形、强度及稳定性。数值计算结果与规范值对比分析表明锁口钢围堰结构在施工过程中满足规范要求的强度、刚度及稳定性要求,具有良好的受力性能。     

横系梁对双柱墩混凝土曲线梁桥地震反应的影响分析

为研究地震作用下,钢筋混凝土曲线梁桥中横系梁设置位置、刚度对结构受力的影响规律,以设置2道横系梁的双柱墩曲线梁桥为背景,考虑曲线梁桥的弯扭耦合效应和主梁间的非均匀碰撞效应,运用大型有限元软件ABAQUS建立桥梁的三维多尺度模型,设置6种横系梁位置工况,采用时程分析法分析不同位置横系梁对桥梁主梁、支座和桥墩的地震反应影响。最后,选择上述计算结果中较为合理的工况为背景,进一步研究横系梁刚度对桥梁地震反应的影响。研究结果表明:横系梁位置的变化对地震作用下曲线梁桥的主梁横向位移、支座受力、墩顶横向位移及墩底扭矩有比较明显的影响;横系梁沿墩柱较为均匀地分布时,对桥梁地震反应行为最为有利;适当地提高横系梁刚度可以减小桥梁的地震反应。     

空腹式悬链线等截面双曲拱桥受力安全性试验研究与空间有限元分析

结合湖南省S225线孟公双曲拱桥的现状,通过多工况受力试验,检测其整体受力性能并判定其实际承载能力;应用有限元软件MIDAS建立空间有限元计算模型,对该双曲拱桥的内力和变形进行了仿真分析,反映了拱桥的力学性能;对孟公桥在多种加载工况下力学反应的实测值与计算值进行比较,两者吻合较好,表明该拱桥设计合理、抗弯刚度及承载能力...     

基于水土相互作用的边坡稳定性分析

分析了水土相互作用的耦合机制,得出了水土相互作用的耦合方程,并给出了耦合方程的迭代求解方法.利用FLAC3D软件,对一理想边坡在快速蓄水及泄水条件下的瞬态渗流场、有效应力场进行了耦合与非耦合计算,并重点对其稳定性的演化趋势进行了计算分析.结果表明:水位快速上升时,耦合计算的边坡安全系数低于非耦合;而水位快速下降时,耦合...     

异形盾构施工注浆工况下衬砌结构受力分析与荷载设置

为更加精细化地指导大断面异形盾构隧道施工注浆荷载下的结构设计工作,依托宁波地铁3号线类矩形盾构隧道工程,探索施工荷载注浆工况下衬砌结构的受力特征,研究同步注浆填充阶段真实的浆液扩散过程及其压力分布规律,针对既有设计模型中注浆工况下的荷载施加模式、注浆填充扩散压力分布计算模型以及特殊工况下的实际受荷情况进行综合分析。结果表明： 按注浆填充扩散压力分析的结构受力较为均匀,而既有设计模型注浆工况和特殊条件下的荷载分布会使得管片结构受力更加不利,建议在类矩形盾构衬砌结构注浆工况设计模型中考虑浆液环向填充扩散机制对应的结构受力模式为基础,在拱顶、拱肩、拱腰及拱底处分别叠加100、150、200、250 kPa的分布压力较为合适。     

基于流-固耦合的盾构隧道开挖面稳定性研究

利用FLAC3D建立三维数值模型,对考虑完全流-固耦合效应的盾构隧道开挖面失稳过程进行模拟和验证,并进一步分析水位高度、渗流时间对开挖面变形、地表沉降和孔隙水压力的影响。研究表明:开挖面变形随支护压力比的减小经历3个阶段的变化,且与土体塑性区的发展密切相关;相比于无水状态,考虑流-固耦合效应的开挖面稳定性显著降低,随水位的升高、渗流时间的增大,开挖面发生失稳破坏的支护压力比明显增大;支护压力比(表征支护压力)的减小将导致开挖面前方一定范围的孔隙水压力减小,靠近开挖面的孔隙水压力受扰动程度加剧,形成"漏斗状"的影响区;开挖面失稳导致土体位移场延伸至地表,引起地表产生明显的沉降变形,在不同的变形阶段开挖面中心点位移与最大地表沉降分别呈抛物线相关和线性相关。     

流固耦合作用下浅埋近接双线盾构隧道开挖扰动分析

依托广佛环线沙堤盾构隧道工程,通过FLAC3D软件的流固耦合模块,分析了富水地层浅埋近接双线盾构隧道开挖的应力场、渗流场和位移场的扰动行为。研究结果表明:屈服接近度可以作为从应力状态角度分析隧道开挖扰动行为的定量指标;随着横向净距的增大,左、右线隧道开挖对地层渗流场的扰动趋向于单线隧道开挖对渗流场的扰动特征,隧道施工引起的地表沉降槽曲线逐渐由深“V型”趋向于“W型”分布;当横向净距大于1.5 D时,左、右线隧道开挖引起地层扰动的叠加效应较小。     

太平隧道大型溶洞的三维地质建模方法研究

以某高速公路太平隧道项目为依托，运用FLAC3D作为一款专用的岩土工程数值分析软件，不仅拥有丰富的岩土本构模型，而且还提供了自定义本构模型的功能，在模拟岩土工程中的流固耦合、非线性大变形方面也有一定的优势。但是其前处理能力较弱，对于建立含有大型不规则洞室的三维地质模型往往比较困难，而ANSYS的前处理能力较强，正好可以弥补这一缺点，因此通过对太平隧道大型溶洞三维地质建模的研究，提出了以AutoCAD，Surfer和ANSYS为过渡平台的FLAC3D建模方法，并通过工程实例验证了这种建模方法的可行性和有效性。     

流固耦合与非流固耦合在深基坑模拟中的对比分析

在深基坑支护结构的设计与计算分析中,地下水的影响是一个极为重要的课题。现有的计算模型较为常用的为流固耦合模型和非流固耦合模型。以某基坑工程开挖与支护为研究对象,运用ABAQUS软件,分别用流固耦合与非流固耦合计算,分析了基坑开挖过程中的结构与土体变形特点,以及流固耦合模型中降水时的孔隙水压力变化情况。与不考虑水作用的非流固耦合模型相比,考虑水压力作用以及流动的流固耦合计算模型的土体与结构变形值趋势一致,但计算结果偏大,流固耦合模型能反映出基坑降水作用的机理与效果,因此应尽量采用流固耦合的方法进行计算与分析。     

基于流-固耦合效应软弱围岩隧道CRD法开挖变形分析

以广东某高速公路弱质围岩隧道为工程背景,基于流-固耦合分析相关理论,对弱质围岩隧道CRD法开挖进行稳定性分析。运用FLAC3D软件分别在考虑渗流效应和不考虑渗流效应时,进行三维数值模拟,得到了相应的孔隙水压力和位移场变化特征,研究了渗流效应对隧道CRD法开挖过程中位移场的影响和在渗流效应下CRD法开挖隧道的变形控制。     

前海湾大直径盾构隧道局部渗流对周边建筑物的影响分析

为了研究运营期的大直径盾构隧道局部渗流对周边建筑物产生的影响，依托深圳前海湾大直径盾构隧道项目，基于流固耦合理论，利用ABAQUS有限元软件建立大直径盾构隧道局部渗流的二维实体模型，分别对不同位置的接头渗水进行计算分析。计算结果表明，渗水位置对地表沉降的影响较大，渗水位置越靠近隧道顶部地表，不均匀沉降越明显且最大沉降量越大。因此，渗水位置越靠近隧道顶部时，长期固结沉降导致的周边建筑物倾斜程度越大，越不利于建筑物的稳定性。以倾斜程度作为建筑物破坏等级的评判标准，通过局部渗流引起的地表沉降曲线计算出不同位置处的建筑物的倾斜程度，基于经验判断法，给出建筑物与隧道中心之间最小安全距离的保守估计值。     

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载，运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加，从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象，建立三维动力分析模型，基于FLAC3D计算平台，利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算，分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性，并以基床表层为研究对象，着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。     

建筑再生料在上海S7公路新建工程中的试验应用

城市建筑垃圾在城市发展建设过程中增加了城市环境保护管理的难度,同时加速了对土石资源的消耗。为协调城市建设与城市建筑垃圾之间的矛盾,研究提出以建筑碎石作为建筑再生料,并应用于城市道路建设工程中。结合上海S7公路(月罗公路—宝钱公路)新建工程,介绍建筑碎石在"永临结合"施工便道中的施工工艺、填筑方案及质量验收情况,充分论证了建筑碎石循环利用于道路路基工程中的可行性,为处理城市固体废弃物提供了一个极具应用价值的新思路。     

岩溶富水区深埋水沟排水隧道注浆圈参数研究

为合理确定深埋水沟排水方式下隧道注浆圈特征参数,以某岩溶富水区隧道工程为依托,采用FLAC3D软件建立流固耦合计算模型,针对其注浆圈参数进行合理探讨,研究注浆圈厚度、注浆圈渗透性对隧道涌水量、衬砌水压力、结构安全性的影响规律。研究结果表明： 增加注浆圈厚度或降低注浆圈渗透性可降低衬砌水压、控制涌水量、保障结构安全,但并不代表实际工程中注浆参数需要追求最值,而应兼顾安全性和经济性,选取相对合理的注浆参数;结合模拟计算结果与同类工程案例,建议依托工程注浆圈厚度以5～6 m、渗透性比值以注浆前的1/50（渗透系数为2×10-6 cm/s）为宜,并应结合实际进行技术经济对比,合理确定现场注浆参数。     

列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。