高桩承台桩基波浪受力分析

以深海桥梁建设中广泛采用的群桩基础为研究对象,发展了淹没承台下桩柱波浪作用力的工程计算方法。分析了承台效应系数随淹没深度、承台尺寸等参数的变化规律,并在时域内计算了波浪对桩柱的作用。承台与波浪的绕射问题采用基于势流理论和特征函数展开的解析法,绕射场内桩柱波浪力的计算采用Morison公式,通过与数值模拟的计算结果进行对比,验证了该方法的正确性。结果表明:不同的承台尺寸会使承台效应系数随浸入深度的变化有所改变。合力将随入射波数的增加而减小,合力点的变化将在特定波数下出现拐点。桩柱上波浪合力的最小值出现于承台迎浪一侧,最大值出现于承台背浪一侧及垂直于入射方向的承台两侧与背浪侧30°角范围内。承台的存在使得桩柱上的波向力出现偏向性并产生相位差,此时的群桩系数可取为0.7。     

直立圆柱墙上波浪力的计算

防波堤是港口工程中重要的水工建筑物之一。本文主要是研究直立圆柱墙式防波堤的波浪力的计算方法。应用线性波浪绕射理论以求解作用于此类防波堤上的波浪力，给出了波浪力及波面高程的计算公式。     

复杂荷载下高承台框剪结构性能数值分析

高承台支撑框剪结构以其适应性强而广泛应用于海上建筑体系中,其上部结构与高桩承台基础构成结构整体,在复杂的地震和波浪力共同作用下协同工作.鉴于海上高承台支撑框-剪结构在复杂荷载下的理论分析和数值仿真研究尚少,本文利用ANSYS有限元软件对高桩承台-土-上部结构进行数值仿真分析,给出波浪力表达式,建立了三维有限元模型,通过分析获得不同荷载组合作用下桩基础及承台整体的变形与受力,对变形、桩顶弯矩、轴力进行了验算,验证了该体系的可行性,为海上建筑物的合理设计提供可靠的依据和借鉴.     

跨海大桥承台波流力作用研究

为在海洋环境中选择合适的承台形式,以东海大桥为工程背景,依据中国、英国和美国的规范,比较了不同形状承台在波浪力、水流力和波流合力作用下的受力特点,分析了这些荷载的作用效应,根据不同的方向波和流力作用,提出了选择合理承台形式的思路,并根据东海大桥所处海洋环境,选择了波流作用影响最小的承台形式。     

中马友谊大桥主桥承台波浪荷载数值模拟研究

依托中马友谊大桥工程,基于三维势流理论,采用流体动力学软件SESAM,对主桥20号墩承台基础波浪荷载展开研究,计算不同波浪周期、承台吃水、浪向角情况下的承台荷载,分析承台波浪荷载的变化规律。通过物理模型试验,对部分数值模拟结果进行验证。     

数值模拟分析

数值模拟分析,是指以电子计算机为工具,结合数值计算和图像显示的方法研究自然界和工程的各类问题. 例如港口防波堤平面布置的数值模拟,通过计算波浪传播效应,并将结果显示在屏幕上,可以清晰、形象地看到波浪折射、绕射等传播变形的细节.另外还可模拟航道和港池对港内波高分布的影响、潮流的环流位置、泥沙冲淤在建筑物周围引起的海床变形的详细情况等.     

跨海桥梁箱梁结构受波浪力作用试验研究

为研究近海桥梁箱梁结构在风暴潮和飓风波浪作用下的灾变毁坏问题,以平潭海峡公铁两用大桥的水文条件和结构参数为基础,开展1∶〖KG-2mm〗30水槽模型试验研究箱梁结构所受波浪力作用。考虑不同梁体高程、淹没深度和浪高参数对梁体波浪力的影响,分析不同波浪条件下梁体受到的波浪力特点,以及波浪力峰值在不同参数影响下的变化规律。研究结果表明：波浪力包含准静力和抨击力两种成分,当淹没深度较低时抨击力作用较大,并随淹没系数的增加而不断减小;梁体处于淹没状态时,梁体底部所受的浮托力作用大大减轻梁体的有效自重,在水平向波浪力和倾覆弯矩的联合作用下导致梁体的脱落破坏;当淹没系数为1.5时,箱型梁体所受的浮托力达到最大,梁体在此条件下最容易发生脱落。     

沙埕港超强台风“桑美”灾害成因的数值模拟分析

以超强台风"桑美"风场数据为依据,应用考虑波浪折射、底部损耗及波浪破碎等的波谱模型推算近岸海域台风浪场;再应用考虑波浪的浅水变形、绕射、折射、反射、海底摩擦以及波浪之间的非线性相互作用的Boussinesq方程推算港内波浪参数。在此基础上,分析了沙埕港在"桑美"台风正面登陆时港内波浪分布的特征及灾害成因。     

承台对群桩-承台结构水动力特性的影响研究

以往对海上结构物下部结构水动力特性的研究,大多仅针对群桩结构进行分析。对于跨海桥梁而言,实际情况是群桩-承台结构受到波浪力荷载的作用,因此对群桩-承台结构在波浪作用下的水动力特性进行系统研究十分必要。文章首先运用数值模拟的方法分析群桩结构的水动力特性,计算结果与相同工况下的实测数据高度吻合,充分证明所采用数值模拟方法是可靠的。其后通过建立群桩-承台结构三维数值波浪水槽,研究承台结构对桩柱群桩效应的影响,绘出了群桩在横向并列和纵向串列两种布置形式下群桩-承台结构的群桩效应系数KG随KC数的变化曲线,并通过改变承台淹没系数以进一步研究其对群桩-承台结构的水动力特性的影响。     

承台传力机理及设计方法研究

基于对厚承台的非线性有限元分析结果,研究了厚承台的传力机理.研究发现厚承台的传力机理符合空间桁架模型理论.在分析了厚承台承载力的主要影响因素后提出斜压杆承载力和拉杆承载力的计算公式,采用拉压杆模型计算了厚承台的极限承载力,算得承台的承载力与试验结果吻合较好.     

高强预应力管桩五桩矩形承台中间桩受力分析

通过对工程中高强预应力管桩五桩矩形承台的受力分析,可知在承台满足冲切要求时,按各桩承受的轴力相等来进行五桩矩形承台的各桩设计,中间桩的实际受力与设计值相差小于5%是可以满足工程要求的。     

海洋平台动力响应分析的复模态法

运用复模态理论对考虑结构与流体相对运动的运动微分方程中非经典阻尼的解耦问题进行了理论分析 ,推导了结构位移反应的统计特性 ,得出了输出反应的位移、速度、加速度的标准差与峰值结构响应的数值解 .针对某典型平台在随机波浪荷载作用下的统计响应进行了计算 ,计算结果表明 :当考虑结构与波浪的相对运动时按复模态理论计算得到海洋平台结构底层位移响应标准差相对于传统方法增大 2 1.6 % ,峰值增大 2 1.9% .两种计算结果的相对误差是比较大的 ,因此对柔度较大 ,水位较深的钢质海洋平台在计算时考虑结构与波浪相对运动运用复模态理论 ,可以减小计算误差 ,提高海洋平台结构在波浪力作用下工作性能的安全与可靠性     

关于桩—筏复合基础的探讨

1 引言 在国内很少见到摩擦桩与筏基础共同作用的报导。当计算桩基的支承力时,通常假定整个建筑物的重量全部由桩传到地基中去,而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在上部土层是由松软土质(如淤泥、新填土、软塑或流动状态的粘性土)组成时,上述假定是正确的。但是,当上部土层有一定的承载能力时,桩和承台板将共同工作,承担上部建筑物的重量。这种情况下,若仍按上述假定计算,忽略了承台板基础的支承力,将会增加桩的数量,造成浪费。 在工程实践中,往往发生这种情况,即当上部土层具有一定的承载能力,但又低于(有时仅略低于)实际单位压力时,可考虑采用摩擦桩筏基础,将筏基承担不了的“剩余”荷载     

线性波与海流共同作用下的群桩受力研究

文章基于Morison方程和线性波理论,通过ANSYS ICEM建立数值模型,导入到Fluent中进行计算,分析了波浪与不同流速水流共存时,作用于单桩与某群桩桩柱上的波流阻力。结果表明:群桩结构中,在波流联合作用下,当流速较小时,由于各组成桩之间的相互作用和流场中旋涡的影响,群桩桩柱所受到的阻力小于单桩所受到的阻力;但随着流速增大,群桩组成桩所受到的波流力又大于单桩情况。可供实际工程应用。     

承台冲切破坏的空间桁架传力机理研究

进行了5个对照组,总计8个1∶5四桩承台冲切破坏的模型试验与有限元分析,试件均按空间桁架理论设计,配筋形式包括集中于桩顶区域布置纵筋,布置腹部水平钢筋网与配置型钢桁架。研究结果表明:承台冲切破坏的传力体系为带有主要单向压应力区域的混凝土作压杆,桩顶区域间的纵筋作拉杆的空间桁架;以我国现行规范与ACI 318-08规范中的临界截面应力法为代表的上限解法在传力机理方面存在理论欠缺;当承台与桩筏筏板的破坏形式为冲切破坏时,可依据空间桁架传力机理,合理布筋,创造出性能优良的新型结构。给出了与试验结果吻合良好的承台与桩筏筏板的开裂荷载公式。     

黄河三角洲沉积物侵蚀再悬浮动力机制研究

在黄河三角洲沉积动力学研究中,波浪与海流是海底沉积物再悬浮的主要动力因素, 两个动力因素如何影响沉积物侵蚀再悬浮,亟待深入研究。笔者应用自制屏蔽波浪或海流实验箱在现代黄河三角洲地区开展观测研究,结果表明:(1)在屏蔽波浪的条件下,当该研究区域风浪小及海水流速小于15 cm·s^-1时,海底沉积物不发生侵蚀再悬浮,海水浊度小于30NTU;当该研究区域风浪大及海水流速在15-40 cm·s^-1之间时,海水浊度一般在100NTU-500NTU之间。(2)在屏蔽海流的条件下,海水浊度随有效波高增大而增大,波浪对沉积物再悬浮贡献率为14%~73%。(3)在波致沉积物再悬浮过程中,波浪“泵送”作用对沉积物再悬浮贡献为11.5%~42.8%,波浪剪切作用对沉积物再悬浮贡献为57.2%~88.5%。     

地下室增层二桩一柱承台截桩次生内力计算方法研究

既有建筑地下室增层是城市地下空间开发的一个新思路,该过程常涉及截桩托换,截桩施工时控制结构内力变化对结构安全至关重要。本文研究了地下室增层桩基托换过程中由截桩引起的新增下柱次生内力。首先采用限元方法对截桩过程进行了数值模拟,而后分析了不同的连系梁/承台线刚度比对下柱次生内力的影响,结果表明当忽略梁板作用将承台简化为刚体、桩端简化为简支时轴力增量计算值最大;据此推导了两种二桩一柱承台下柱的截桩次生内力计算方法,可根据工程实际需要选用。     

铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工工艺

铁路桥梁承台墩身混凝土的施工水平会直接影响整个桥梁工程的质量,而在铁路桥梁承台墩身混凝土施工中,温度的高低是影响施工水平的重要因素之一,在冬季时,混凝土承力强度会发生不同变化,同时还会出现受冻冷缩,进而影响承台墩身的施工质量.因此,必须从多方面入手,加强对铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工工艺的控制.本文依托实际工程,以混凝土原材料的选择和配比的确定为切入点,对铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工工艺展开研究,结合具体的施工环境和施工要求来确定施工方案的有效性,对施工后的混凝土的养护也需要做到位.只有这样才能够提高铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工技术的质量和效果.     

抗拔桩基承台的数值模拟研究

为进一步研究抗拔桩承台的应力分布情况,确定承台周边是否需要配置竖向钢筋,通过有限元方法对几种典型的抗拔桩承台进行了数值模拟。结果表明,抗拔桩承台与底板交界处存在较大的拉应力,如果不加区别地统一按普通承台配置钢筋可能会存在一定的工程隐患。承台周边配置适当的竖向钢筋是必要的。承台与底板交接处有较明显的应力集中现象,当承台高度与底板厚度相差较大时建议在承台与底板交接处设置加腋措施以减小应力集中。     

钢纤维混凝土桩基承台的三维有限元分析

基于钢纤维混凝土(SFRC)桩基承台的模型试验,可以分析承台的力学性能,提出承台合理的传力机理,以及钢纤维的掺人对提高承台抗冲切承载力,延缓裂缝开展,有效降低承台厚度等方面的照著影响.由于桩基承台内部的应力分布属三维复杂应力状态,仅运用试验结果还无法对承台各部位进行精确分析.本文应用有限元结构分析程序对SFRC承台进行了全过程材料非线性计算,可以获得结点应力、位移等大量计算值,求解承台的开裂荷载、极限荷载及破坏时的位移应力场,分析承台的裂缝扩展情况和应力分布规律,以对比试验研究,为建立桩基承台合理的力学模型和设计方法提供理论计算依据,为钢纤维混凝土应用于桩基承台提供重要的参考.