车辆对桥墩撞击力的影响参数分析

为了分析不同车辆参数对车撞桥墩撞击力的影响,基于ANSYS/LS-DYNA平台,采用F800双轴卡车模型,建立了车桥碰撞有限元模型。考虑卡车车厢货物刚度、撞击偏心距、车辆重量和车辆撞击速度4种参数的变化,计算了各种工况下的撞击力,并与规范限值进行了比较。结果表明：偏心距不同时,撞击力峰值差异较大,且车辆不同部位与桥墩撞击产生的撞击力峰值也不相同;货物刚度对撞击力峰值有一定影响;撞击力峰值随车重和撞击速度的增加而显著增大。     

群桩基础竖向承载变形三维弹塑性数值模拟分析

利用三维弹塑性有限元,桩土界面间水平向位移相容、竖向设置具有双曲线型本构关系的非线性弹簧,对某桥矩形承台18根群桩基础竖向承载变形特性进行数值模拟分析,较好地模拟了大型群桩基础桩土间相互作用.通过分析承台荷载与承台沉降、桩顶轴力分布、桩顶轴力与承台荷载、桩顶轴力与桩顶沉降、桩身轴力分布及群桩基础沉降变形特性等,来研究承台群桩基础与土体共同作用的受力机理与变形机制,同时还分析了确定群桩基础的群桩效应.     

推扭荷载下群桩工作机制及实用分析方法研究

在分析推扭荷载下群桩基础工作机理的基础上,根据静力平衡条件建立了以转心为参照点的各基桩位移及转角普适方程。采用p-y曲线法与单桩扭转刚度计算理论分别确定各基桩的水平刚度与扭转刚度,并提出了各计算参数的取值方法。然后,建立出推扭荷载群桩内力与位移的解算流程,编制了相应的计算程序。与试验数据的对比表明,文中方法计算结果与实测结果吻合较好,且计算过程简单,具有工程实用性。最后,采用计算程序对推扭耦合作用下群桩基础进行了失稳破坏分析。结果表明,当荷载偏心距变大时,同等量级荷载下群桩转角即随之增大,偏心距对承台转角的影响更明显,而影响群桩水平位移的主要因素则是水平荷载及桩头水平刚度。     

间歇与持续加热下含承台能量桩基础现场试验

能量桩基础兼具承担上部荷载和浅层地温能利用的双重功能,基础埋深条件和运行模式对能量桩的换热性能及热力响应均有一定影响.依托中国三峡大学水科学与工程楼桩基础工程,针对3.0 m埋深条件下含承台能量桩基础,开展时长各16 d的两组现场对比试验,每日对应的运行模式分别为16 h加热-8 h自冷的间歇循环加热(IH-16)和持续24 h加热(CH-24),实测能量桩及承台的温度、热致应变等的变化.结果表明,该试验条件下,CH-24和IH-16试验加热稳定阶段的换热效率值分别约为5.32 kW和5.38 kW,中性点均出现在距桩顶0.78倍桩长处,桩顶位移分别为0.38 mm及0.19 mm,对应的桩身平均温度升幅分别为8.9℃和4.7℃,热扰动范围约1.7 m;CH-24试验桩身最大约束应力为-3.01 MPa,比IH-16试验的最大约束应力-1.68 MPa提升了79%. IH-16试验在非运行对角桩对应的承台部位产生了约1.75 MPa的附加拉应力,约为C40混凝土抗拉强度值的73.2%.两组运行模式下承台均出现了细微的差异变形,在设计运行时应予以考虑.     

船桥碰撞非线性数值仿真研究

为了研究湘江流域典型桥梁船桥碰撞时的撞击力和能量转换过程，为后续大桥的防船撞设计提供参考，以株洲建宁大桥为研究背景，按照实际尺寸建立货船和桥墩模型，并使用ABAQUS有限元软件对其进行非线性动力仿真分析，研究了船桥碰撞过程中，船的撞击速度、吨位和撞击角度对撞击力的影响，以及船的变形情况和船桥碰撞中的能量转化关系。研究结果表明：船撞力峰值和船速存在正相关关系；船舶的吨位越大，撞击力峰值越大并且撞击的时间越长；船的撞击角度与碰撞时间之间没有呈现出明显的规律；船的撞击速度、吨位和撞击角度3种影响因素对船桥碰撞的撞击力和船体变形均有影响，但主要因素还是船速和船的吨位；在碰撞过程中，船的撞击动能基本转化为塑性变形能，船体变形主要集中在船艏碰撞区域，远离碰撞区域的船身部位没有明显的变形。     

盾构开挖对桩基内力和变形的影响

为研究盾构开挖对建筑物的影响,以某6层框架结构为研究对象,考虑上部结构-桩基-土体的共同作用。采用有限元软件ABAQUS6.14-1建立了盾构隧道、土体、桩基、上部框架的整体三维有限元模型,计算分析盾构下穿框架结构对桩基础变形和内力的影响。有限元计算结果表明:桩距盾构轴线的距离不同对桩底水平位移的影响比桩顶大,不同位置的桩的轴力受盾构开挖的影响各有不同,当开挖面推进到桩轴线并前进4倍洞径以内时桩的水平位移、弯矩和轴力的变化最为显著,桩上部所受弯矩较大且距地面0.2倍桩长处弯矩最大,应用采桩基础托换的方法减小该位置处的桩身弯矩。     

竖向荷载下群桩受力特性研究

竖向荷载下群桩基础的受力特性较为复杂,尤其是现场试验,由于受到荷载大、费用高、设备复杂等条件的限制,难以普遍开展.通过一定量群桩承载力的现场试验,结合计算机数值仿真分析研究竖向荷载下群桩基础的受力特性,结果表明:群桩整体承载力随桩中心距的增大而增大,但当桩间距S大于5倍桩径后,增大趋势不再显著;群桩中各桩桩顶应力分布很不均匀,但其随桩中心距、上部荷载的增加而逐渐趋于均匀;单桩长径比为20~30时,群桩承载力随桩长的增加而有效增加,超过此范围时,增加桩长,群桩承载力增加效果不明显.     

堆煤软土场地中群桩体系工作性能的数值分析

为研究堆煤荷载作用下软土场地中群桩基础受力变形特性,基于有限元数值平台ABAQUS,建立了既定工况下考虑桩土相互作用的软土场地-群桩体系数值分析模型,分析堆煤荷载作用下软土场地-群桩体系的相互作用,探讨堆煤荷载作用下软土场地中群桩基础桩身受力及变形规律.结果表明,堆煤软土场地中,在堆煤荷载和上部结构荷载的共同作用下,群桩基础桩身易产生较大侧向位移,同时桩身会产生较大拉应力,使得桩身稳定性、形变及承载能力无法满足工程要求.此类软弱场地土中存在堆煤荷载作用时,需首先对场地采取真空预压地基处理措施,并进行计算校核,使软土场地-群桩相互作用体系达到承载变形要求.     

不同水深环境下桥梁群桩基础动力特性

强烈地震作用下,水与群桩基础的互相作用问题一直没有得到很好解决.本文使用结构自由振动衰减力锤激励的方法对深水桥梁群桩基础考虑水影响下的动力特性进行了有益的探索与研究.以某深水桥梁群桩基础为工程背景,设计制作试验水池及缩尺比为1/30的九桩模型,介绍了在不同水深环境下进行模态试验的方法;同时利用有限元分析软件ADINA建立了水-结构相互耦合作用的三维实体有限元模型,对其动力特性进行了理论分析.通过比较不同水深环境下结构振动一阶侧弯与扭转阵型的试验与理论分析结果,验证了本文针对群桩基础结构模型所用的自由振动衰减模态试验方法是成功的;在考虑水-结构相互耦合作用后,结构的振型周期延长,频率减小;随着水深增加,结构频率变化越大.     

基于半解析半数值方法的高承台桩基础沉降计算

用半解析半数值方法计算层状弹性地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解。将基础和地基分成上下两个子结构：承台为上部子结构,下部子结构包括桩和地基。用轴对称有限元法,按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩的影响,可以非常方便地求出层状土中群桩顶作用荷载和桩的沉降之间的关系。以此作为下部子结构的基本解,推导出上下子结构相互作用的公式,从而对下部子结构不用划分单元,仅需对承台划分单元即可得到基础的沉降。这种分析方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少了工作量,计算效率高,适用大型桩基础和超长桩研究。     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩变形性状有限元分析

目前,有关群桩水平承载性状的试验和理论研究资料较少,特别是对于挤扩支盘桩群桩基础在承受水平荷载时的受力和变形性状还未见相关报道.针对这个问题,作者在考虑桩土之间非线性接触、桩周土弹塑性、桩土体系初始应力场的情况下,利用有限元与无限元耦合的方法,分析了水平荷载作用下分别包含2根,3根,4根基桩的挤扩支盘桩群桩基础的变形发展过程,并深入研究了承力盘位置、桩间距、桩数等因素对基桩本身、桩周围土体和桩土之间相对位移的影响规律.     

车辆撞击作用下预制拼装桥墩动力响应数值分析

为研究车辆撞击作用下预制拼装桥墩的动态响应与损伤,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立具有滑移导向面的预制拼装桥墩三维实体分离式模型。与摆锤撞击试验结果进行对比,验证了有限元模拟方法的可靠性。基于该模型,探究了预制拼装桥墩与整体式桥墩的动力响应差异,并进一步分析撞击位置、节段数量、导向面的倾斜角度、初始预应力水平对撞击力和桥墩变形的影响规律,最后结合各国规范对比其等效撞击力值。结果表明：具有滑移导向面的预制拼装桥墩在车辆的撞击下,其位移响应模式为顶部节段围绕底部节段为中心产生摇摆行为;当预应力水平从10%提高到20%,顶部节段侧向位移减小程度达25%;我国规范给出的撞击力值偏小,当车辆速度大于等于80km/h时,卡车撞击该预制拼装桥墩得到的撞击力值均高于我国规范值。     

上硬下软地层中桩盘复合基础V-H承载特性

海上风机基础正常工作条件下要承受上部结构传递的水平荷载H、倾覆力矩M及竖向荷载V,单桩-摩擦盘复合基础(桩盘复合基础)结合了单桩基础和重力式基础的承载优势,是一种新型的海上风机基础形式.为研究桩盘复合基础在组合力下的承载特性,基于自行设计的V-H组合加载装置,完成一系列桩盘复合基础室内载荷模型实验,获得了上硬下软地层中...     

群桩承台下土体位移场可视化模型试验及其数值模拟

为了从细观角度分析桩土共同作用的内在机理,利用数字图像相关技术,通过室内模型试验得到了群桩基础的承载力特性、承台下土体可视化位移场,并结合有限元技术实现3维位移场分析。研究结果表明：群桩基础的荷载-沉降关系呈缓降型,常规桩基后期承载力由桩来控制;而复合桩基后期承载力由承台下土体控制,且荷载沉降特性更具天然地基承载特性。...     

某高层建筑基底反力及柱轴力监测与分析

在桩-承台-筏板基础中,由于桩实测承载力低于设计值,采用加大筏板厚度方法以调整地基反力分布。在施工全过程中监测关键部位基底反力和柱轴力。结果显示:基底反力与其在筏板或承台下的位置关系不明显,基底近似均匀承受上部荷载;柱实际受力与弹性分析结果相近,表明上部结构保持原有结构体系,未发生内力转移。在施工初期,上部荷载主要由桩间土体承担;随着土体变形增加,新增上部荷载主要由桩承担,主体完工时桩承担的荷载是桩间土的2.20倍。     

砂土中海上风机四桩导管架基础水平受荷分析方法

针对海上风机四桩导管架基础受荷特性与常规水平荷载作用位置较低的群桩基础不同的问题,提出适用于海上风机导管架基础的水平受荷分析方法.通过分析导管架基础离心模型试验的结果,发现海上风机导管架基础各基桩在承受水平荷载的同时也受到较大的轴向荷载作用,这会改变桩周土的有效应力和水平抗力.基此提出同时考虑群桩效应和基桩桩身轴力影响的p乘子,从而获得导管架基础基桩的p-y曲线.采用SACS数值分析软件获得导管架基础沿边长加载和沿对角线加载时基础的变形和内力.结果表明,根据该文提出的导管架基础水平受荷分析方法得到的计算结果与离心模型试验吻合较好,适用于砂土中海上风机四桩导管架基础的工程设计.     

基于Mindlin理论的群桩桩基沉降有限元研究

根据Mindlin厚板理论,建立群桩-承台体系的三维有限元模型,并编制相应的有限元程序,分析得出在竖向荷载作用下,承台刚度的加大,增强了摩擦群桩基础对基底反力的调匀作用,提高了带承台桩的极限承载能力．在相同桩径、荷载、桩距下,随着桩长的增加,桩基的沉降量将减小．随着桩距增大,群桩中单桩沉降曲线变得平缓,曲线上没有明显的破坏拐点,群辛庄整体稳定性增强．在3d,6d桩距的群桩中,各桩承受的荷载并不是均匀分配的,都是角桩分担荷载最大,边桩次之,中桩最小．     

基于水平低应变法的高承台桩缺陷检测研究

通过模型试验探究高承台桩埋藏段存在不同尺寸缺陷时的桩身质点水平速度响应,结合有限元(FEA)分析试验结果. 结果表明,基于桩的水平振动特性的低应变检测方法可以用于识别高承台桩桩身缺陷,且缺陷处截面直径越小,桩身质点水平速度响应曲线中缺陷处反射越明显. 随着缺陷高度的变化,缺陷处顶、底面反射信号可能会产生叠加或分离现象,导致不同缺陷高度下缺陷反射的波形不一致. 在数值模拟中,当采用柔性剪切梁单元模拟高承台桩时,数值模拟结果和试验结果吻合较好. 在实际工程中,当应用水平低应变法检测桩身完整性时,推荐采取近承台处激振、近承台处速度采集,可以根据缺陷处反射起振时间较精确地计算桩身缺陷埋深.     

强震区近断层桥梁桩基础时程响应振动台试验

为进一步探明强震区近断层桥梁桩基动力时程响应规律,采用1g振动台模型试验,开展相同强度不同类型地震波作用下,近断层桥梁桩基加速度动力时程响应、桩顶相对位移动力时程响应、桩身弯矩动力时程响应及桩基损伤分析。结果表明：近断层桥梁桩基础的动力响应特征比无断层桩基更为明显,相比于非断层场地桥梁桩基础,近断层桥梁桩基加速度峰值、桩顶相对位移及桩身弯矩均较大。受发震断层及断层破碎带散体材料特性等因素的影响,改变了桩周土体半无限体性质,近断层桩基础桩顶加速度峰值出现时刻较为滞后,桩底加速度时程响应曲线规律与输入地震动更为接近,而桩顶加速度时程曲线振幅远大于桩底,且峰值出现时刻明显滞后于桩底和输入地震波;近断层桩基础桩顶加速度及相对位移时程响应在10s左右振幅较大,位移响应在30s作用开始衰减,此时段内桩基础动力响应特征最为明显;近断层桩基础桩身弯矩最大值均未超过其抗弯极限承载能力,且有20.36%~28.41%的抗弯承载能力富余;近断层桩基础基频没有发生变化,表明满足抗震设防烈度Ⅷ度的要求。综上所述,近断层桥梁桩基础抗震设计时,应考虑地震波频谱特性的差异对结构产生的影响,重点关注动力时程响应变化规律,根据多种类型地震波对近断层桥梁桩基础进行抗震分析与验算。     

苏通大桥主塔超大群桩基础沉降特性研究

针对苏通大桥主桥南塔高承台超大群桩基础,分2步对其沉降进行计算.首先,采用国内外不同方法计算桩身弹性压缩变形量和桩端以下土层的沉降量;其次,将不同方法计算的桩身变形量和土层沉降量组合为总沉降量,并与沉降试验值比较.结果表明,对于超大群桩基础总沉降,桩身的弹性压缩变形量不容忽略,且自重引起的弹性变形量也应考虑;按照文中推得公式计算的桩身弹性变形量与基于Mindlin附加应力解计算压缩土层理论沉降量进行组合的总沉降量与试验值非常吻合,仅偏低0.06%.