多年冻土区桥梁桩基础抗震性能及影响因素分析

为研究多年冻土区桥梁桩基础抗震性能及影响因素,以中国多年冻土区广泛存在的高承台桩基础为研究对象,通过拟静力试验结合有限元方法探讨了多年冻土区桥梁桩基础地震破坏特征及冻土层物理力学特性变化对其抗震性能的影响规律。结果表明,随着土体温度的降低,桩–冻土体系的水平承载力、初始刚度均呈增大趋势,桩身位移在土体冻结前后变化显著。土体初始含水率的改变对桩–冻土体系的水平承载力及桩身位移的影响较小,但以土体最优含水率为界限,界限含水率两侧桩–冻土体系的刚度变化存在较大差异。土体压实度的改变对桩–冻土体系的水平承载力及桩身位移的改变影响较小,桩–冻土体系的初始刚度随着压实度的增大而增大。因此,在冻土区桩基础桥梁抗震设防中应当充分考虑桩周冻土物理力学特性变化对其抗震性能的影响。     

多年冻土区铁路桥梁高承台桩基础地震破坏机理及易损性研究

多年冻土区铁路桥梁工程中广泛采用高承台桩基础形式,多年冻土层的存在会对铁路桥梁高承台桩基础抗震性能产生显著影响。为系统研究多年冻土区铁路桥梁高承台桩基础地震破坏机理及抗震性能,确保其合理的抗震设计,首先开展冻土-桩基础相互作用拟静力室内模型试验,并建立多年冻土区铁路桥梁桩基础有限元模型,分析多年冻土层对高承台桩基础地震破坏机理及抗震性能的影响规律;其次在验证有限元建模方法正确性的基础上,对拟静力试验中的原型桥梁桩基础进行IDA时程分析,并对96条地震波作用下桩基础地震反应的平均值进行线性回归分析,进而得到不同条件下桥梁高承台桩基础在不同破坏状态所对应的地震易损性曲线。结果表明,多年冻土层的存在能有效提高桩-土体系的水平承载力及变形能力,增强其整体刚度和耗能能力,同时也会改变桩基础的地震破坏模式,使桩基础的塑性区域扩大,破坏程度显著增加;随着地面峰值加速度PGA的增加,不同损伤状态下桥梁桩基础的破坏概率逐渐增加;随着多年冻土的退化,桩身最大曲率明显减小,高承台桩基础的破坏概率大幅度下降,而墩顶最大位移明显增大,降低了桩基础的地震稳定性;随着桩身自由段长度的增加,桩身最大曲率和墩顶最大位移均呈增大趋势,桥梁高承台桩基础的地震易损性逐渐增大。因此,对多年冻土区铁路桥梁高承台桩基础进行抗震设计时,应充分考虑多年冻土层和桩身自由段长度对其抗震性能产生的不利影响。     

不同工况下多年冻土桩基水平承载特性试验研究

设计开展了不同温度和初始干密度工况下冻土桩基的水平承载特性试验,试验结果表明:相同温度下,桩基的桩顶位移随干密度的增大而逐渐减小,但是当温度为-0.5℃时,桩顶位移随干密度的增大而增大,相同干密度情况下,温度越高,桩顶位移越大,且破坏方式由脆性向塑性转变;荷载和温度越高,干密度越小时,桩身最大弯矩值越大,对桩身产生的弯矩影响范围也越大;采用等时荷载—位移曲线法得到了不同工况下桩基的临界水平承载力,并经拟合分析得到了冻土桩基在不同工况下的水平临界承载力经验公式,相关研究结果可为冻土地区桩基工程设计和施工提供借鉴。     

考虑冲刷深度变化的桩基小型振动台试验研究

岷江3号桥遭遇2008年“5.12”8级强烈地震,又面临令人震撼的严重冲刷。为了弄清楚该桥实际工况,按照实际桥梁墩桩的1:20模型,采用小型振动台试验的方法,分析在不同冲刷深度、不同地震波作用下桥梁墩桩的抗震性能。试验结果表明:模型桩基冲刷深度在15 cm(相当于桩长1/8)左右时,桩顶弯矩、轴力达到最大值;随着冲刷深度的加大桩身弯矩也随之增大,桩身最大弯矩位置(即最不利位置)随之下移,墩顶弯矩不变而墩底弯矩逐渐减小。岷江3号桥存在继续加剧冲刷的趋势,桩基承载力将继续下降,抗震性能将逐渐降低,需要进行墩桩加固。研究可为强震区受严重冲刷桥梁的抗震设计与加固提供参考依据,对类似工程有较强的借鉴意义。     

下伏软弱夹层路基堆载对桩基影响及处治方法

依托马里河II桥实体工程,采用现场监测和数值模拟方法,研究了高填路基邻近桥梁桩基受力及变位规律,分析了主动削方减载和增设抗滑桩前后该桥1号和3号桥墩桩基础受力特性,提出了相应的工程处治方法。研究结果表明:在台背路基堆载填土作用下,软弱夹层侧向挤压作用对邻近桥梁的墩顶位移、桩身位移、桩周土抗力均有显著影响;卸载后1号墩的墩顶位移减少94.90%~95.09%,桩顶位移减少94.74%~94.66%,桩周最大土抗力减少86.89%~94.88%;设置抗滑桩后3号墩的墩顶位移减少75.05%~80.04%,桩顶位移减少71.75%~81.38%,桩周最大土抗力减少39.99%~40.03%;台背填方对中间桩的影响较小,对边侧桩的影响较大,设计时可适当提高边侧桩的承载性能。     

连续结构大直径基桩水平承载力特征值确定方法研究

基桩水平承载力特征值通常由基桩容许水平变形值确定.连续结构(如桥梁)更关注墩顶水平位移容许限值对基桩水平承载性能的影响,判定连续跨越工程单桩水平承载力特征值时,应综合考虑基桩变形以及墩台变形限值等因素.通过分析刚性墩、柔性墩的水平变形特征,并根据墩柱变形限值要求得到海床(地面)处基桩的水平位移限值的分布特征.在此基础上,结合地基土承载特性,提出采用墩顶水平位移容许限值和海床(地面)处桩身水平位移限值两项指标综合判定连续结构(如桥梁)单桩水平承载力特征值的方法.结合实体工程试桩进行了实例分析,分析结果表明:判定的试桩单桩水平承载力特征值小于根据相关规范得到的判定值,说明通过试桩试验分析单桩水平承载性能的方法合理可行.     

基坑开挖对坑内工程桩影响的数值分析

实际工程中,工程桩一般先于基坑施工,基坑开挖使桩的上覆土卸荷,导致基坑内工程桩上浮受拉,严重时可将桩身拉断.采用有限元软件对基坑开挖时坑内工程桩的性态进行平面有限元分析,研究了不同开挖工况、不同桩土接触条件以及不同位置处工程桩的性状,计算结果显示:基坑开挖越深,桩顶位移、桩身受力越大;桩土接触越粗糙,桩顶位移越小,桩身受力越大;离坑边越远桩顶位移、桩身受力越大.     

管道顶进防护套管施工对既有高铁桥梁的影响

以某燃气管道采用顶进防护套管法施工穿越既有高速铁路桥梁为例,采用通用大型岩土工程软件Midas GTS-NX建立三维有限元模型对顶进防护套管工程施工过程进行数值仿真模拟分析,分析燃气管道顶进防护套管工程施工对既有高速铁路桥梁墩顶沉降、墩顶纵向水平位移、墩顶横向水平位移、单桩承载力的影响。分析结果表明:天然气管道穿越高速铁路顶进防护套管工程下穿铁路特大桥对高铁桥梁基础产生一定的附加影响。墩顶沉降、墩顶纵向水平位移、墩顶横向水平位移、单桩承载力均有所增大,但均满足规范限值要求。此天然气管道穿越既有高速铁路顶进防护套管工程设计、施工方案可行。同时证明采用通用大型岩土工程软件Midas GTS-NX对此类工程案例分析研究的可行性,以期为同类型工程案例研究提供参考。     

人工冻融条件下模型桩基竖向静荷载试验研究

在室内人工冻融条件下,对-7℃、-3℃以及上层融化的人工冻土模型桩基进行了静荷载试验。试验主要研究了不同冻结温度下冻土中单桩的桩顶位移-荷载关系、冻结过程中桩的竖向上拔位移、融化过程中桩的沉降位移以及荷载作用下桩身轴力分布情况。试验表明:冻融环境对桩的位移影响很大,不同温度对桩的承载力也有很大影响。对于冻土冻融区的桩基工程,应特别重视上层冻土融化时可能造成的工程问题。     

隔离桩加固施工对邻近高铁桥梁沉降变形的影响分析

采用数值模拟与现场实测相结合的方法,研究了隔离桩加固施工对邻近高铁桥梁桥墩及基础的影响,并对隔离桩的合理施工顺序进行了探讨。结果表明:桥墩不同方向的位移变形模拟值与实测值基本吻合,墩顶处的水平位移值最大,隔离桩施工数较多的一侧其竖向桥墩沉降量较大,桥梁桩基的变形呈“C”字形;隔离桩施工间隔越大,对邻近地基的影响越小;当采用“施一隔五”对称跳桩的隔离桩施工顺序时,对桥梁及已施工完成隔离桩产生的影响最小。相关研究成果可为盾构施工穿越既有铁路桥梁桩基的加固施工提供借鉴。     

可持续发展的商业步行环境——对商业步行街设计的几点思考

对商业步行环境的可持续发展规律作了初步探讨 ,结合设计实践提出了开放的功能体系 ,生态式的环境艺术等二个大的设计原则与方法。以期在微观层面上把握住可持续发展的时代课题     

房屋建筑物的白蚁防治与环境管理

本主要论述房屋白蚁防治与环境管理的关系。提出生态防蚁的方法,化学防蚁与对环境影响,白蚁防治与建筑物设计施工的要求。     

挤扩多盘桩承力扩大盘直径对单桩承载力影响的理论分析

通过对挤扩多盘桩不同承力扩大盘直径在荷载作用下桩周土正应力及剪应力的模拟计算,对承力扩大盘直径对挤扩多盘桩单桩承载力的影响进行了定性的理论分析,得出相应的结论,为进一步综合考虑挤扩多盘桩单桩承载力计算提供了理论依据。     

挤扩多盘桩承力扩大盘直径对单桩承载力影响的试验研究

通过对挤扩多盘桩不同承力扩大盘直径进行荷载作用下试验研究,观察盘下桩周土的破坏情况,对承力扩大盘直径对挤扩多盘桩单桩承载力影响的理论分析结论进行验证,为实际设计中综合考虑影响挤扩多盘桩单桩承载力因素提供了依据。     

拱的内力有限元分析

通过建立拱结构平衡方程和拱结构的几何方程,推导出拱的位移控制微分方程,然后得到拱结构力学性能分析的精确有限单元法,最后结合算例将该方法与有限元分析软件进行对比。     

钢框架粱柱腹板连接的受力行为的有限元模拟

采用有限元分析程序ANSYS，对Lehigh大学进行试验的梁柱腹板连接进行分析、计算，得出梁端加载处的荷载一变形曲线，将计算曲线与Lehigh大学的试验曲线进行对比，从而验证了计算的有效性。结合计算结果，分析了翼缘连接板的受力性能以及试件产生破坏的原因。     

基于滑移线理论确定的挤扩多盘桩单桩承载力计算方法

通过分析挤扩多盘桩盘下土的破坏机理,提出传统单桩承载力计算公式中的问题,并运用滑移线理论确定了不同情况下挤扩多盘桩单桩承载力计算方法,为挤扩多盘桩设计应用中确定单桩承载力提供了可靠的理论依据。     

挤扩多盘桩承力扩大盘形状对单桩承载力影响的理论分析

通过对在相同荷载作用下,不同承力扩大盘形状的挤扩多盘桩桩周土正应力及剪应力的模拟分析,对承力扩大盘形状对挤扩多盘桩单桩承载力的影响得出定性的理论分析结论,为进一步采用滑移线理论确定挤扩多盘桩单桩承载力提供了理论依据。     

对在役结构安全性评价的极限状态函数4阶矩的推测

在役房屋结构经过长时间使用后,建筑材料、构件和结构会存在不同程度的损伤和性能退化,当损伤累积到一定程度后,会降低结构的安全性、适用性和耐久性。通过对在役结构进行安全性评价,计算其破坏概率,对随机变量的极限状态函数4阶矩进行推测,从而保证在役结构的正常使用功能。     

混凝土配比及质量控制软件系统的开发

主要介绍了普通混凝土配合比设计及质量控制软件系统是由混凝土配合比设计模块、混凝土强度的快速确定模块、混凝土的质量控制模块组成,能够进行混凝土配合比的传统设计和优化设计,混凝土强度的推定,并通过绘制混凝土的质量管理图来进行质量控制,为广大工程技术人员提供了有效的辅助工具