考虑不同桩土效应分析模型的双座串联斜拉桥动力特性分析

以双座串联大跨度斜拉桥——洪鹤大桥为背景,利用Midas/Civil分别建立了采用直接嵌固模型、等效嵌固模型、六弹簧模型、Winkler地基梁模型共四种不同桩土效应分析模型下的的全桥有限元模型,并对所有的有限元模型进行了动力特性分析。分析结果表明:双座串联大跨度斜拉桥具有自振周期较长、自振频率较低、模态密集、振型在东西桥交替出现等特点。同时发现考虑桩土作用会降低结构的整体刚度,延长结构的自振周期,会改变高阶振型,不同桩土效应模型对结构动力特性影响效果不同。对于软土场地上的大跨度斜拉桥推荐使用六弹簧模型和温克尔地基梁模型模拟桩土效应。     

单索面部分斜拉桥的动力特性分析

以某部分斜拉桥为工程背景,采用有限元计算软件ANSYS建立全桥有限元模型,在此基础上对该桥动力特性进行了计算和分析,计算结果表明:考虑桩—土相互作用后明显的使该桥梁的整体刚度降低,故不能忽略桩—土相互作用的影响,可为该桥后续的抗震分析提供依据,同时也为同类桥型的设计和施工计算提供参考。     

大跨度预应力混凝土斜拉桥的动力特性研究

以一座大跨度预应力混凝土斜拉桥为例,阐述了斜拉桥动力分析中所采用的几种有限元模型,并根据通用程序建立了典型斜拉桥的三维空间有限元模型,详细分析了该典型斜拉桥结构的动力特性。研究表明:典型斜拉桥结构固有频率很低,模态密集,存在很多耦合振动的情况。     

桥梁上部结构对群桩基础水平承载力影响分析

基于桩土相互作用原理,采用通用有限元程序ABAQUS软件,对斜拉桥全桥和单塔情况下群桩水平承载力进行了数值模拟分析,结果表明：考虑上部结构对群桩基础的影响,群桩基础抵抗水平荷载作用的能力有所提高。     

鱼梁洲大桥抗震设计

运用空间有限元分析对独塔双索面斜拉桥进行抗震检算，并采用桩-土非线性抗压弹簧单元模拟桩土作用，对全桥结构进行动力分析，保证了大桥的抗震性能满足设计要求。     

大跨度斜拉桥索塔锚固区有限元仿真分析

采用通用有限元软件ANSYS对某大跨度斜拉桥索塔锚固区节段建立有限元模型,对索塔的受力情况进行了细致的分析,得出了一些有益的结论,对斜拉桥索塔锚固区的设计和施工具有一定的指导意义。     

铁路斜拉桥上无缝线路纵向附加力三维有限元分析

以某一铁路斜拉桥为例,建立了斜索、桥塔、轨道、桥梁、墩台、基础为一体的三维有限元模型,并采用该模型分析了斜拉桥铺设无缝线路后钢轨纵向附加力分布规律,对无缝线路在斜拉桥上的铺设研究有重要的意义。     

混凝土收缩徐变对斜拉桥受力性能的影响

采用大型通用有限元分析软件SAP2000建立了一大跨斜拉桥的有限元模型,分析了混凝土的收缩徐变在斜拉桥施工过程中和成桥后对其主梁内力和变形、拉索拉力影响。研究结果表明,收缩徐变在成桥以后的影响不可忽略。     

高塔大跨斜拉桥地震响应分析及减震优化

为了研究一座高塔大跨斜拉桥在地震波激励下的响应,对其建立了有限元模型,考虑桩土效应,用恩斯特公式修正斜拉索弹性模量,进行结构动力特性分析,并采用非线性时程分析的方法,得到主梁、塔顶的位移变化规律以及关键截面的能力需求比,并提出一种在桥塔处设置液体粘滞阻尼器的减震优化方案,计算结果表明,设置阻尼器后减震效果良好,而且不仅仅只在布置位置发挥作用。研究结果可供同类型斜拉桥设计参考。     

基于动态特性灵敏度分析的斜拉桥有限元模型修正

采用基于动态特性灵敏度分析理论对润扬大桥斜拉桥的有限元模型进行修正,建立了最终的全桥结构有限元模型,较为准确的反映了桥梁的实际结构动力特性。     

Effects of liquefiable soil and bridge modelling parameters on the seismic reliability of critical structural components

This study investigates the sensitivity of seismic fragility estimates for bridge components to variation in structural and liquefiable soil modelling parameters. A rigorous sensitivity analysis is conducted to evaluate the relative importance of 13 random variables that reflect uncertainty in the seismic performance assessment of bridges in regions with liquefiable soils. The results indicate that the fixed and expansion bearings and bent piles tend to be sensitive to the greatest number of modelling parameters for the case study system, while the abutments are less sensitive. The most significant modelling parameters affecting the seismic fragility include such parameters as undrained shear strength of soil, structural damping ratio, soil shear modulus, gap between deck and abutment, ultimate capacity of soil and fixed and expansion bearing coefficients of friction. The 5% and 95% confidence intervals reveal wide bounds on the seismic fragility curves, particularly for more vulnerable bridge components such as the piles or expansion bearings. The results offer insights to improve seismic reliability assessment in liquefaction susceptible regions and provide a basis for efficient bridge network reliability analyses. The findings guide future uncertainty treatment, management of computational resources and investment in refined modelling parameter estimates through field testing or other means.     

无伸缩缝桥梁动力特性与抗震性能研究

以福建某简支梁桥为研究背景(该桥在实际工程中已被改造为半刚性整体桥),采用MIDAS/Civil软件将原简支梁桥改造为整体桥、半整体桥与延伸桥面板桥,分别建立了5座桥的全桥有限元模型,分析了它们在地震荷载下的受力差异。结果表明:简支梁桥在地震荷载作用下易引起主梁在桥台处的落梁现象,而无缝桥可有效防止该现象的发生,其中的整体桥表现出更优的抗震性能,更适用于强震区; 在地震荷载作用下,无缝桥与简支梁桥的桩基有效作用长度均在0～10D(D为桩径)埋深范围; 整体桥桩基在大震作用下的受力性能较好,可更好地保护桩基不被破坏; 延伸桥面板桥与传统简支梁桥台底桩身受力相近,其设计可参考现行有缝桥设计规范; 无缝桥与传统简支梁桥的墩底弯矩均最大,在该处易形成塑性铰; 纵桥向地震荷载作用下,简支梁桥与延伸桥面板桥的主梁受力最不利位置分别出现在跨中与墩顶处,而整体桥、半刚性整体桥与半整体桥出现在台顶处,其受力不利部位在设计中应引起重视; 该研究结果可为无缝桥的设计计算与相关规范的制定提供参考。     

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。     

动水及桩-土-结构相互作用对跨江大桥稳定性的地震影响分析

为了得到更为符合实际情况的跨江大桥动力稳定性的地震反应分析,在桥梁抗震研究中必须综合考虑动水及桩–土–结构的相互作用。基于此,根据Poisson方程,利用Trefftz函数和微波理论建立求解地震中桥墩表面动水压力的计算方程;由线性化的Morison公式,给出计算地震中动水能量对桩体的波浪推力方程;同时,引入改进的Penzien模型,对桩–土–结构的地震效应进行分析。采用该方法对国内某跨江大桥进行动力反应时程分析,计算结果显示,该方法简单有效,且具有较高的计算精度。     

土耳其Izmit海湾大桥主塔基础设计与施工构思

土耳其Izmit海湾大桥投标设计为一座主跨1 550m的双钢塔3跨悬索桥,为双向6车道高速公路桥梁.桥址位于地震活动频繁的深海海湾地带,对桥梁抗震能力提出了更高要求.两主塔墩位于马尔马拉海中,采用钢管桩加固后的地基上铺填碎石垫层的钢筋混凝土沉箱基础方案,有效地解决了地震产生大的水平位移问题.施工方案中,主塔基础采用水下地基加固处理、沉箱岸上组拼整体滑移下水浮运等创新思路.     

平行地震波法探测桩长的影响因素试验研究

针对平行地震波法探测既有桩基长度的现场实施问题,依托某市政桥梁工程开展了桩基原位测试试验,着重研究桩顶激振方式、桩端嵌岩条件与上部结构等因素对平行地震波法波形的影响。结果表明:当桩基顶面自由时,竖敲和横敲获得的地震波波形总体一致,初至波振幅衰减程度随桩 孔测试间距增加而增大;测试孔距离桩基越远,初至波到达时间拟合直线形态受地层不均匀性影响越显著;桩端嵌入完整基岩导致桩身段波速与桩底持力层波速相差不大,难以通过拟合直线法确定桩底埋深,但结合地质情况和施工工艺可初步判断桩端是否进入岩层及桩底与基岩粘结质量;对于上部结构已建成的桥梁桩基,采用不同角度横敲墩柱侧面,产生的初至横波传递衰减较快,利用辅助装置斜敲墩柱侧面可增加地震波中的纵波成分,显著改善平行地震波法测试信号质量。     

结构-群桩基础地震响应离心振动台模型试验

为研究桥梁群桩基础的大质量承台和外露桩基对桩-土动力相互作用效应的影响,分别对低承台（与土接触）和高承台群桩基础进行了离心振动台模型试验。试验中地基土采用了黏质粉土,上部结构简化为质点和杆构件,基础形式包括单桩和群桩。为模拟地震剪切波作用下土层运动效应,采用叠环式层状剪切箱实现土体的层状自由剪切,箱内壁设置橡胶膜以消除边界反射效应。在加速度为5.0g的离心环境中,选取Chi-Chi地震波作为基底激励输入,在不同输入峰值加速度下,分析了结构-群桩基础的地震响应。试验结果表明：与低承台群桩基础相比,高承台形成的群桩外露会增加上部结构和承台的惯性效应,改变桩身峰值弯矩的分布,表现为承台与桩接触处的桩身峰值弯矩下降,但桩身最大峰值弯矩改变较小。     

Finite element simulation of pile behaviour under thermo-mechanical loading in integral abutment bridges

To study the behaviour of piles in integral abutment bridges, under seasonal and daily thermal loading, a three-dimensional, nonlinear finite element model was constructed for a bridge. The model was parametrically run for five different bridge lengths that varied from 122 to 549 m. A sinusoidal model was used to represent the daily and seasonal temperature variations. The results showed that maximum lateral displacement of the piles occurs during the winter when the thermal contraction and the dead and live loads on the bridge produce displacements in the same direction. Maximum stress occurred in the pile furthest from the centre of the bridge and was found to be in the flange of the pile immediately below the concrete abutment. Plastic deformation was observed in all of the piles for all bridge lengths. The lateral displacement and maximum plastic deformation in piles increased as the length of the bridge increased. A linear relationship was found between the length of the bridge and the lateral displacements for both seasonal and daily temperature variations.     

液化场地桩-土-结构动力相互作用的有限元分析

基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用有效应力方法对液化场地桩基础的地震反应进行了三维有限元分析。在饱和液化砂土的循环塑性模拟中,采用了超固结边界面、Armstrong-Frederick型非线性运动硬化准则和非关联流动准则来描述动荷载作用下砂土的循环活动性以及液化强度等特性。对于桩的动力本构行为,则采用了可以考虑体积效应和轴向力影响的梁-柱单元来模拟。以某城市高架桥的实际工程为例,应用该方法对地基液化时桩-土-结构的动力相互作用进行了计算分析,并得到了一些有用的结论。     

高压喷射注浆法处理大桥缺陷桩

某桥梁基础采用大直径钻孔灌注桩，设汁的20根桩施工完毕，根据规范要求分别进行低应变动测、静载荷试验和钻孔取芯试验质量检验，检验结果发现其中两根桩桩身存在缺陷及混凝土不胶结破碎段，另两根桩桩底的沉渣较厚导致桩的承载力偏低。经过对现场施工记录的具体分析后，提出分别采用高压喷射注浆法和抽取沉渣及时州灌混凝土的方法进行桩基础补强，并取得了较好的加固效果。