温州市某铁路与堤坝交叉段施工期安全性分析

鉴于铁路与堤坝交叉段施工期安全性分析是铁路和堤坝设计、施工的重要环节,采用有限元分析方法开展温州市铁路S1线跨堤桥梁段和温州灵昆南堤坝交叉段施工期变形、内力计算及安全性分析。结果表明,采用先堤后桥方案,施工完成时桥梁桩基的最大沉降、堤坝的最大水平向位移均满足要求,同时桥梁对堤防整体应力的影响远小于堤坝自重对自身的影响。此外,为减少堤坝施工对桥墩内力的影响并降低堤坝最终沉降量,应对堤坝结构地基（与桥墩交叉部位）采用扩大水泥搅拌桩处理范围、减小桩间距等加固措施。     

基于犹豫模糊语言集的大跨径斜拉桥上部结构施工安全风险评估

为准确评估大跨径斜拉桥上部结构施工安全风险,基于层次分析法和犹豫模糊语言集提出一种风险评估的方法。从大桥上部分结构的视角,基于支架施工、钢箱梁施工、斜拉索施工和桥面施工四个方面构建安全风险评估体系。针对专家在评估时的犹豫心理,运用HFLTS-AHP方法计算指标权重,并利用犹豫模糊加权平均算子计算综合评分。实验结果表明,应用所提出模型评估大桥的安全风险,有助于提高犹豫信息表达的准确性,具有可行性和实用性。     

基于能量法的动水压力与冲刷作用下桥墩结构体系屈曲分析

为研究冲刷与动水压力耦合作用下桥墩结构体系屈曲荷载及影响因素,采用能量法推导冲刷作用下桥墩结构体系的屈曲荷载计算公式,与等效单柱模型及有限元法进行对比验证,并利用能量法公式分析了墩长、桩根数、土质类型、桩长等因素的影响。结果表明,冲刷深度为0～15 m范围内,以有限元计算结果为基准,能量法的平均误差为9.97%,等效单柱法的平均误差为34.67%,能量法公式与有限元基本吻合;减少墩长、增加桩根数、选用正方形桩等可增加桥墩结构体系的屈曲承载能力;考虑4种河床土质时,桥墩结构体系的最佳桩长范围为22～26 m。研究结果可供河流冲刷下桥墩结构体系稳定性的工程应用参考。     

TUFLOW在模拟桥墩对行洪影响评价中的应用

为分析桥梁雍水对行洪的影响,以汉北河竟陵大桥为例,利用TUFLOW软件计算了贴体网格、阻水面积和局部区域加糙等不同的桥墩概化方法下的雍水高度,并将计算结果与MIKE21和《公路工程水文勘测设计规范》公式的结果进行对比可知,计算工况下桥墩不会对河道行洪产生显著的影响。结果表明,贴体网格不能合理反映桥墩的阻水效应,会高估桥墩的阻水效应;合理设置阻水面积以及人工加糙系数能够取得与现行规范相一致的结果。     

叶片材料及根部结构对潮流能水轮机性能的影响

转轮叶片材料及根部结构对潮流能水轮机水力性能和结构性能有较大影响。文章基于CFD方法对转轮直径为2 m,3种叶片根部方案的潮流能水轮机在不同来流速度工况下的水力性能进行了稳态数值模拟,计算结果表明,当来流速度为4 m/s,采用根部方案2时,机组达到最高效率73.39%。在此基础上,利用单向流固耦合的方法计算分析了该根部方案下采用4种不同材料转轮叶片的结构性能,分析结果表明,叶片采用结构钢、碳纤维HexMC和碳纤维RTP-1389时,最大应力均为130 MPa,未超过许可应力强度,结构钢最大总形变为6.55 mm,玻璃纤维最大总形变为104.72 mm。     

基于CFD仿真的恒温槽桨叶结构优化研究

针对现有某型恒温槽内部核心搅拌桨部件存在的结构缺陷,以该恒温槽为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型,通过计算流体力学对其进行结构仿真优化,并通过对比实验数据验证模型的准确性。以工作区水平面温度均匀性小于0.01 K为目标,研究搅拌桨桨径、叶宽、倾角及安装高度等结构参数对恒温槽内部流场分布及温度场均匀性的影响。研究结果表明：在相同搅拌桨旋转速度与热源条件下,采用安装高度为150 mm、搅拌倾角为45°、桨径为90 mm、叶宽为30 mm的斜叶式搅拌桨具有最佳的温度均匀性,其温度均匀性为1.44 mK。     

波浪荷载下桩基-重力式复合结构的动力响应

桩基-重力式复合结构是一种能充分发挥高桩结构和重力式结构优点的新型开敞式深水码头结构型式,为分析波浪荷载作用下该结构的动力响应,利用ABAQUS建立模型,分析了沉箱高度为17、19、21m的桩基-重力式靠船墩的模态特性和波浪荷载下复合结构的上部墩台和中部桩柱的动力响应。结果表明,上部墩台和中部桩柱的位移响应随沉箱高度的增加而减小,墩台加速度响应则呈相反趋势;沉箱高度为17、19m时最大弯矩峰值发生在桩与沉箱的相交位置附近,沉箱高度为21m时最大弯矩峰值出现在桩与墩台的相交位置,不同沉箱高度时最大主应力峰值均发生在桩与沉箱的相交位置。研究结果可为桩基-重力式复合结构的应用提供参考。     

宁德霞浦某海上风电场基础选型研究

针对宁德霞浦某海上风电场场址的自然条件,开展基础结构选型研究。通过分析目标场址地质条件和风机荷载等前期输入条件,初步得到常见基础型式中较优型式,采用有限元模拟方法对比分析较优型式中桩基抗压承载力、桩基抗拔承载力、塔筒底部水平位移、塔筒底倾斜率、沉降等重要指标,综合考虑施工可操作性、适用性、经济性等关键因素得到高桩承台基础为最优基础型式,为今后的海上风电基础设计与施工提供理论支持与实践指导。     

非对称多孔喷油器撞壁喷雾特性的试验与模拟

采用高速阴影摄像技术对直喷汽油机非对称多孔喷油器进行了撞壁喷雾特性研究.分析了撞壁距离和撞壁角度对撞壁喷雾贯穿距和半径的影响.利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)技术研究了撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾粒径SMD(Sauter Mean Diameter)、壁面油膜厚度以及壁面油膜面积的影响.结果表明,撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾有着重要影响,在试验条件下较佳的撞壁距离大约为26.1,mm,即压缩/进气上止点前后60°CA左右,较合适的撞壁角度应该是75°左右.此外,喷雾离开喷嘴3,ms后,撞壁距离为26.1,mm时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁距离18.1,mm时大了约1,μm,而比撞壁距离47.1,mm时小了约14,μm;撞壁角度为75°时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁角度60°时小了约5,μm,而比撞壁角度90°时大了约1.6,μm.     

桥梁工程跨堤布置与防洪影响研究

为了解桥梁工程跨堤布置对两岸防洪堤及河道防洪的影响,基于概化的数值渠道,采用MIKE21二维水流数学模型,分别从桥墩近堤距离、桥墩轴线布置及桥墩墩型设计三方面设定不同的河道参数及墩堤布置情况,模拟分析了近堤水流流速和墩堤间局部流场变化情况,揭示了不同情形下近堤流速及流场变化的规律,研究了其对河道防洪的影响。结果表明,桥梁跨堤、桥墩近岸布置时,增大近堤距离、减小桥墩轴线与河道岸线夹角和采用单一矩形壁式墩型均可减小对河道岸坡稳定及防洪安全的不利影响。     

全直桩码头结构的静力与动力弹塑性分析

以江苏国华镇江港全直桩码头结构段为研究对象,针对全直桩码头的结构特点,基于《水运工程抗震设计规范》中的抗震计算方法,采用动力弹塑性分析方法和静力弹塑性分析方法,计算得到了码头结构的基底剪力—桩顶位移关系曲线、桩顶最大位移、塑性铰分布。结果表明,利用两种方法计算得到的基底剪力—桩顶位移曲线相关不明显;利用动力弹塑性方法得到的桩顶最大位移与利用静力弹塑性方法得到的性能点目标位移相差不大;两种方法分析得到的塑性铰位置分布相接近,即塑性铰主要分布在桩底和桩顶,并首先出现在陆侧桩底,然后向海侧发展,但利用静力弹塑性方法得到的塑性铰较多,分析结果偏保守。     

基于IDA法和Pushover法的墩—桩结构整体抗震性能研究

针对以往大都以单墩为模型进行桥墩抗震性能分析的问题,以墩—桩整体结构为计算模型,考虑动水压力的影响,分别采用增量动力分析方法和静力弹塑性分析方法分析了某跨海大桥的整体抗震性能,得到了桥梁结构的基底剪力—墩顶位移关系曲线,并以增量动力分析方法的结果为基准,研究了静力弹塑性分析方法用于墩—桩结构抗震设计的可靠程度。结果表明,静力弹塑性分析方法可准确、简明地评估桥梁结构的抗震性能,可满足工程要求。     

地震作用下高速公路立交桥桥桩对渠道倒虹吸结构的影响

针对跨线桥在地震作用下对相交的倒虹吸结构的影响,以南水北调中线工程中某相交的倒虹吸与高速公路钢管拱桥为例,根据地质、倒虹吸结构、公路桥桥桩等资料,利用ADINA有限元分析软件建立了平面有限元模型。利用时程分析法分析了水平地震作用下桥桩与土体及倒虹吸结构体系的相互作用,以及静荷载与地震荷载作用下桥桩对倒虹吸结构工作性态的影响,并对结构安全作出评价。结果表明,跨线桥对倒虹吸结构的位移值影响不超过15%,与不考虑跨线桥作用的工况相比最大加速度放大系数减少到15%,且加速度误差在工程误差范围之内;最大拉应力为混凝土最大抗拉强度的2倍多,可能出现拉裂破坏。     

软基路堤拓宽对原路堤桩体受力特性的影响

      目的     交通量日趋饱和与建设用地日益紧张促使道路需要进行拓宽改建,为了进一步研究路堤拓宽时的稳定性,对软基路堤拓宽时原路堤下桩体受力特性的变化进行分析。      方法     采用Abaqus对离心机模型验证后,分别建立拓宽路堤与原路堤有限元三维数值模型进行对比分析,研究拓宽路堤自重、不同拓宽路堤土体参数对原路堤下不同位置桩体的受力和变形性状以及破坏模式的影响。      结果     数值仿真结果表明:路堤下各桩对抗滑的贡献不同,接近坡脚的桩主要受弯剪作用,远离坡脚的桩主要受轴力作用;拓宽路堤土体自重使得原路堤下桩体所受弯矩及剪力减小,所受轴力增大,越靠近拓宽路堤的桩受影响越大,原路堤下桩体的位移增大,其中靠近原坡脚处的竖向位移增量最大,横向位移增量最大处位于原路堤中部;拓宽路堤土体重度能显著影响原路堤的竖向位移,而其变形模量和强度参数对原路堤的竖向位移影响不明显;路堤拓宽后在荷载作用下,原路堤下桩体的受力特性较拓宽前会发生改变,潜在破坏模式由弯剪区、压弯区和受压区三个分区变为压弯区和受压区。      结论     所建模型能较好验证离心机试验结果,研究结果能对路堤拓宽的稳定性分析提供指导。     

纵向水平地震作用下全直桩码头结构Pushover分析

为研究全直桩码头结构的抗震能力,以江苏某全直桩码头结构段为例,采用SAP2000软件对结构进行了纵向静力弹塑性分析,讨论了不同桩基刚度等因素对Pushover分析结果的影响,得到了荷载因子-顶点位移关系曲线、桩身高度-纵向位移曲线、码头结构的屈服次序和位置及桩基内力等规律。结果表明,桩径的增大可提高结构所能承担的极限水平荷载;纵向水平地震作用下桩基以纵向受弯破坏为主,桩基纵向弯矩由海侧向陆侧逐渐增大;塑性铰一般由陆侧向海侧发展,同一排桩沿纵向由一端向另一端发展,同一桩基由底端向顶端发展。     

基于多跨连续水闸底板结构的桩基布置方案优化研究

为减少不均匀沉降,提高上部结构整体景观性,上海市某水闸工程拟采用多跨连续整体式底板结构型式。针对多跨连续整体式结构受力机理复杂的特点,基于共同作用原理对均匀桩基布置、不均匀桩基布置等不同桩基布置方案进行Plaxis有限元数值协同分析,研究各方案下底板内力、沉降值情况。结果表明,相比于桩基均匀布置,软土地区多跨连续水闸底板下桩基不均匀布置对控制底板弯矩、减小不均匀沉降更为有利。其中,桩基边侧加密布置方案较桩基均匀布置和墩下桩基集中布置情况更优,底板上部最大弯矩显著降低的同时,桩基受力更为均匀。     

深厚覆盖层上闸坝坝基振冲桩处理方案优选

针对深厚覆盖层层次结构复杂、细砂与淤泥质层承载力不足的问题,以甲米一级水电站闸坝工程为例,采用D-P非线性本构模型,进行三维有限元数值模拟计算,分析了控制工况下的闸基变形特征及振冲效果。结果表明,控制工况天然地基条件下闸基承载力不满足要求,振冲地基后闸室变形和闸基承载力均满足现行规范要求。对振冲桩桩深和桩距的敏感性分析得出闸室各方向位移随振冲深度增加和振冲桩桩距减小而减小,其中铅直向位移最敏感。因此,要综合考虑振冲效果、施工难度和工程投资,选择最优地基处理方案。     

软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态数值分析

鉴于软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态的预测和评价是工程设计中的关键技术之一,结合某水利工程中软土地基上的土工格栅加筋堤防结构,采用大型岩土工程专业分析软件FLAC3D对该加筋堤防运行期的受力变形特性进行了数值分析,获得了堤身应力及塑性区范围、筋材的应力分布、地基及堤身的沉降和侧向变形等工作性态规律。计算结果表明,堤身底部土工格栅加筋效果较好,能有效减小地基水平位移和堤身塑性区范围,但当加筋层数超过两层后,加筋效果不再明显。     

两段变直径桩的解析分析及工程应用

桩在水平荷载作用下的内力与位移计算,桩基设计规范推荐使用m法。m法的缺点是,当为了显著增大桩的水平承载力而在靠近承台的区域将土进行换填时,该处的土实际的刚度与其假定相距甚远。采用2K法进行水平荷载作用下桩的内力与变形分析,重点把握土的两个侧向弹簧刚度。2K法在工程中的应用是广泛的:承台附近土换填或加固,或将桩顶附近弯矩较大的桩身部分设为更大的直径,上段桩土弹簧刚度将增大,在一定的水平荷载作用下,桩顶位移将减小,桩的水平承载力得到提高而节省工程造价;如果在计算模型中未建立桩单元而欲求得桩顶反力,则采用变直径桩解析分析获得的位移函数和内力函数可计算桩的内力用于配筋;对于箱型基础、大型筏板基础,可较为精确地考虑其对桩顶的嵌固作用而提高桩的水平承载力;上部结构的刚度使得桩顶部有侧向支撑,桩身弯矩变小,也可优化桩基设计;对于桩基上的动力机器和块式基础,可以认为块式或承台是上段大直径桩,由此获得的上段桩侧向土弹簧刚度将非常可观,可用于优化桩基设计。如果考虑将桩建入计算模型,可以通过本方法得出的四个刚度参数输入到弹簧支座刚度矩阵中,能够节省桩建模及其内部单元带来的大自由度,计算模型更容易维护,其这也是一体化建模发展过程中的一个重要里程碑。