连续梁桥高墩计算长度研究

桥墩计算长度是高墩连续梁桥桥墩设计的一个重要参数。首先比较分析了各国规范对于标准约束条件下桥墩计算长度系数的规定;然后根据最小势能原理,考虑墩底约束刚度、墩顶约束刚度的影响,推导了桥墩计算长度系数的计算公式;最后详细讨论了约束刚度取值对桥墩计算长度系数的影响。研究结论表明墩底约束刚度、墩顶转动刚度对桥墩计算长度系数影响较小;桥墩计算长度系数随着墩顶水平刚度增加而迅速减小,而后趋于稳定。研究结论为高墩设计提供了重要参考。     

群桩基础对自复位高墩地震反应的影响

为探讨群桩基础对自复位高墩地震反应的影响,本文给出了群桩基础的有限元模拟方法。基于Open Sees平台建立了考虑群桩基础的自复位高墩有限元模型,输入3条强震记录,进行了考虑群桩基础的自复位高墩地震反应分析,并与不考虑群桩基础的自复位高墩地震反应进行了比较。结果表明:群桩基础改变了自复位桥墩的提离位移、桥墩刚体转动及桥墩弹性变形引起的墩顶水平位移反应量值,群桩基础对自复位高墩的墩顶水平位移反应量值有影响。群桩基础对自复位高墩的墩底弯矩反应量值有影响,总体上看,考虑群桩基础会减小墩底弯矩。忽略群桩基础的影响时,对设计来说偏于安全。     

冲刷作用下桥墩结构体系的屈曲荷载计算

为分析冲刷对桥墩结构体系承载力的影响,在土-桩-桥墩结构相互作用的基础上提出桥墩-群桩的等效结构体系,考虑了滑动橡胶支座和承台作用,推导桥墩结构体系的屈曲荷载计算公式.以苏通大桥的辅助桥墩为例,分析了冲刷深度、桩墩刚度比、桥墩高度、承台重量和滑动橡胶支座对屈曲荷载的影响.结果表明,当冲刷深度从0m增加到90m时,屈曲荷载降低了69.3%.桩墩刚度比、桥墩长度和橡胶支座等对群桩-桥墩结构体系的稳定有较重要的影响,承台重量对结构体系的静力稳定影响较小.在实际工程中,可优化桥墩和群桩的刚度比、长度比,使得结构体系拥有合理的刚度分布,从而在冲刷作用下可在一定程度上减缓桥墩-群桩结构体系的屈曲性能的降低.在桥墩结构体系的屈曲荷载计算中,应考虑滑动橡胶支座刚度的影响.     

薄壁高桥墩两个工作性能指标的计算与分析

推导出薄壁高桥墩自振频率的计算公式，并将该公式计算结果与有限单元法计算值进行了分析与比较。在用瑞利里兹法和有限元法计算墩顶水平位移的同时，对由竖向荷载作用所产生的几何非线性对墩顶水平位移的影响作了初步分析。     

波形钢腹板高墩大跨径连续刚构桥动力特性及地震反应谱分析

为研究波形钢腹板曲线连续刚构桥动力特性和抗震性能,利用 MIDAS Civil 建立不同腹板曲线连续刚构桥计算模型,再分别改变桩基边界约束和激励角度,对比分析其自振特性和抗震性能变化规律。计算结果表明:考虑桩土效应时,结构柔度更大,自振周期更长;桩基固结时,波形钢腹板刚构桥竖向刚度减弱,而横向刚度有所增加;桩基约束对波形钢腹板刚构桥振型影响更明显,混凝土桥梁在不同约束时振型变化趋势较为一致;随着地震激励角度变化,控制截面内力均先减小后增大,横桥向则相反,而墩顶和跨中位移相差不大,对比控制截面内力及位移可见,波形钢腹板曲线刚构桥抗震性能更好。     

桩土作用对于高低墩连续曲线梁桥地震响应的影响分析

通过Midas Civil有限元软件建立基于m法桩土作用有限元模型及不考虑桩土作用的两种有限元模型,对高低墩曲线梁桥的地震响应进行线性时程分析,分析了桩土作用对高低墩曲线梁桥地震响应的影响.结果表明:在桩土作用下,结构的自振周期变长,各个振型的参与质量较未考虑桩土效应时更加分散;桥墩顶部位移较未考虑桩土作用时增大,桥墩的内力响应存在复杂性,但是考虑桩土作用后两个桥墩的内力差距得到减小.     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩一土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明：随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。     

基于分叉传递矩阵法的多跨连续刚构桥桥墩有效长度系数（英文）

桥墩的有效长度系数对桥墩的稳定性和强度十分重要。为解决桥墩的稳定性问题,本文建立了一种便于采用传递矩阵法求解的新颖力学模型,并基于该方法计算了多跨连续刚构桥的有效长度系数。首先,建立n跨刚构桥的一般力学模型,并利用传递矩阵法推导了其在考虑自重荷载情况下的平面内稳定特征方程,进而求得弹性屈曲载荷和有效长度系数,并将其与有限元法得到的结果进行对比,从而验证所提理论和方法的正确性。其次,研究了用碳纤维增强聚合物和超高性能混凝土加固桥墩时,桥墩有效长度系数的变化规律。最后,探讨了边跨与中跨之比、桥面梁刚度以及桥墩刚度对桥墩有效长度系数的影响。结果表明,增强整体结构刚度比增强局部刚度对提高稳定性更有效,桥梁边跨和中跨跨度对有效长度系数的影响较大。同时,还观察到碳纤维增强聚合物加固高度改变时,桥墩有效长度系数变化曲线产生了独特的双峰效应。     

高墩大跨T构桥桥墩的有限元分析

某高墩大跨 Ｔ 构桥,上部结构为预应力混凝土箱形梁,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩．根据 Ｔ 构桥的结构特点,利用空间块体单元对桥跨和桥墩进行有限元离散,计算了该桥在４ 种工况下桥墩的强度与变形,给出了桥墩３ 个典型截面的应力等值线图,计算结果表明：桥梁在外荷载作用下,墩顶位移满足桥梁规范要求;桥梁在正常满荷载作用下,桥墩墩顶内部出现局部拉应力,但小于容许值;温度对墩底的应力产生较大影响,但范围较小,距墩底２ ｍ 以上的温度应力影响可忽略不计     

薄壁高桥墩两个工作性能指标的计算与分析

推导出薄壁高桥墩自振频率的计算公式，并将该公式计算结果与有限单元法计算值进行了分析与比较。在用瑞利－里兹法和有限元法计算墩水平位移的同时，对由竖向荷载作用所产生的几何非线性对墩顶水平位移的影响作了初步分析。     

横观各向同性在抗滑桩加固边坡中的应用

讨论了土体强度横观各向同性和非均质性,分析了考虑强度横观各向同性与非均质性边坡的计算方法。采用极限平衡法推导出考虑强度横观各向同性与非均质性边坡稳定计算公式,对安全系数计算方法中土体抗滑力矩与抗滑桩抗滑力矩计算公式进行了修正,得到了同时考虑土体强度横观各向同性与非均质性抗滑桩加固边坡的计算方法。通过实例验证,得到当假定水平粘聚力不变,在考虑土体强度横观各向同性时计算安全系数相对误差小于不考虑土体强度横观各向同性边坡。在实际抗滑桩加固边坡工程中考虑土体强度横观各向同性是必要的。     

悬臂式管桩在基坑支护工程中的应用研究

基于土拱效应及土体M-C屈服准则,建立了桩间土拱计算模型,并得到了悬臂段桩身土反力计算公式;考虑桩身挤土效应及深度效应,利用Vesic圆孔扩张理论,推导出挤土管桩水平承载力与水平位移之间的关系式;在此基础上,利用力和弯矩平衡条件,建立了悬臂式管桩支护结构设计方法.为了验证理论公式的可行性,将计算结果、现场实测结果及朗肯土压力计算结果进行对比分析,结果表明本文计算结果与实测结果桩侧土反力相差较小,且变化趋势基本一致,并且其计算精度相对经典土压力理论得到较大的提高,验证了理论方法的可行性.     

高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响

为研究高层建筑桩基施工及后期沉降对其相邻建筑物产生的影响,根据现有研究理论建立简化的群桩周围土体位移场的计算公式,并依托工程实例通过简化计算公式计算出古建筑物的沉降值,并与工程实测值进行对比,分析高层建筑桩基对邻近建筑物的影响,同时还验证计算公式的正确性。 根据工程实例进行有限元数值模拟分析高层建筑桩基在有筏板和无筏板时桩径相同、不同桩长时的沉降对邻近建筑物的影响程度。通过模拟结果与实测值进行对比分析数值模拟的可行性及正确性。所得结论为济南国际世茂广场顺利施工提供了可靠依据,对具有类似地质地形的情况提供了技术参考。     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

均质地层中桩筏基础筏板荷载分担比的归一化分析方法

在进行桩土共同作用的桩筏基础设计时,其核心之一是合理评估筏板的荷载分担特性。为了准确得到筏板的荷载分担比大小,基于桩土筏相互作用理论提出了竖向荷载作用下考虑土体非线性弹塑性的刚性板桩筏基础实用分析方法。在此基础上,进一步分析了土体参数、桩数、桩间距、桩长及桩径对筏板荷载分担比的影响,并根据计算结果提出了考虑基础整体安全系数影响的筏板荷载分担比归一化计算模型。计算结果表明：基础整体安全系数对筏板荷载分担比的大小有重要影响,安全系数越小,筏板荷载分担作用越大;桩数、桩长、桩间距直接影响筏板荷载分担比的大小,但其影响程度存在差别,桩间距影响较显著,桩长次之,桩数影响程度较弱;采用归一化分析模型能较好地统一不同参数对筏板荷载分担比的影响。最后,通过实际工程案例初步验证了归一化模型的有效性。     

基坑的双排桩支护设计及变形规律

以济南市槐荫区某基坑工程进行双排桩支护设计为例,分别采用有限差分数值软件中弹塑性实体单元和线性桩单元模拟开挖-支护-施工全过程,且考虑桩土相互作用并进行三维动态分析。对基坑坡面水平位移、桩身弯矩、桩身剪力等变化规律进行研究,分析双排桩支护体系的受力机理。通过土体力学参数、桩径、桩长、桩距、连梁等设计参数对基坑变形影响的敏感性进行对比,并就“实体”和“结构”单元桩的计算结果进行比较。研究表明,模拟过程能较好展示双排支护桩施工过程的受力机理,且计算精度较高;不可控参数中土体的黏聚力、摩擦角以及可控因素中的桩身长度、排桩距离等对支护效果影响较大,计算结果可为双排支护桩设计参数选取提供参考。     

底铰式钢闸门底横轴设计拟合公式的计算

针对底铰式钢闸门底横轴受力情况复杂、设计计算过程繁琐等问题,在分析、建立底横轴截面尺寸计算模型的基础上,对底横轴主要截面尺寸外径的影响因子进行敏感性分析及曲线拟合,确定了与底横轴外径呈线性正相关的影响因子,并予以修正,得出了外径随影响因子变化的曲线拟合公式,较大程度地简化了底横轴设计的计算过程,并根据工程的实际情况对拟合公式进行了验证,证明了拟合公式的可靠性和在实践中利用拟合公式进行设计的可行性.     

桩基三维非对称局部冲刷坑条件下土体应力计算简化模型

桥梁桩基周围形成局部冲刷坑时会导致桩基有效埋深减小，增大工程结构的安全隐患。目前研究的冲刷坑模型多为对称形态，而工程实际中的冲刷坑多为非对称形态，使得桩基处于更不利状态。合理计算桩周形成非对称冲刷坑后土体的应力变化是评价桩基承载力的关键之一，目前尚没有严格的理论计算方法。针对该问题，根据试验实测的非对称冲刷坑形态提出了三维非对称冲刷坑的简化模型。将冲刷坑最大深度以上土体重度看做荷载并基于Boussinesq点荷载方程在半无限空间中的应用，推导得到了非对称局部冲刷坑内土体垂直及水平有效应力计算方法。采用有限元中“生死单元法”模拟了半无限空间地基中冲刷坑的形成，并将有限元计算结果与理论计算方法所得结果进行对比，验证了理论计算方法的正确性。基于理论计算方法考虑了冲刷坑内存在桩基的影响，并与有限元计算结果进行了对比，对比结果表明了理论计算方法的可行性。在此基础上，设计了一系列工况，对三维非对称冲刷坑简化模型中的参数进行了敏感性分析，得到了非对称冲刷坑条件下桩周土体的垂直及水平有效应力差的变化规律。     

钙质砂中单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较。试验结果表明：桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中在桩身上半部分;桩侧土压力主要分布在迎土侧的上部土层中,土体压力随着水平荷载的增加而发生明显变化;在低应力水平下,钙质砂中单桩水平承载力要大于标准砂中桩基承载力,钙质砂在较高应力水平下的模型试验有待进一步探究。