方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短桩围护结构与等长桩围护结构的变形受力差异,探明尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响。结果表明:当方形基坑尺寸较小时,在坑边一定距离处会形成连续、封闭的“类圆形”拱区域,存在与圆形基坑中环箍效应相似的“类环箍效应”,算例表明该效应在边长大于18.0 m后环箍断开,效应消失;当拱区域封闭为环箍时,围护结构桩后土压力显著降低,当其不封闭时,土压力增长,坑边中部桩后土压力增长量大于坑角处;长短桩围护结构的支护效果在尺寸效应越强的方形基坑中降低越少,基坑的尺寸效应对其变形及稳定有利,算例中边长小于等于14.4 m的基坑可充分利用其尺寸效应,采用长短桩代替等长桩围护,做到绿色环保。

降雨影响下紧邻桥梁软土基坑围护结构受力变形研究

某基坑受连续降雨影响,基坑围护结构及其紧邻桥梁桩基受力变形影响较大,施工安全风险大增。为此,基于饱和与非饱和土体强度参数变化规律和线性内插法对坑内土体力学参数进行计算,结合现场实测数据,采用有限元模拟分析了坑内降水及开挖所引起的围护结构受力变形规律及紧邻桥梁桩基变形规律,并探讨了降雨时长对基坑围护结构变形影响。结果表明:基坑开挖至坑底,围护结构发生“踢脚”大变形,易引起第一道混凝土支撑受拉脱落,最大水平位移发生在围护结构底部;桥梁桩基减弱了因开挖引起的基坑周围土体滑移,造成围护结构两侧受力不对称,导致其远离桩基侧变形过大;降雨引起坑内部分土体软化,使得围护结构水平位移进一步增大;在基坑非饱和区范围内且降雨强度一定时,围护结构水平位移量随降雨时长呈非线性加速增长趋势。

变高度槽型梁桥对轮轨噪声插入损失的影响

槽型梁在既有线改造中应用广泛,腹板可看作声屏障,对轮轨噪声能起到一定阻挡作用,在噪声传播路径中起到降噪的效果。针对不同边梁高度槽型梁的降噪效果进行研究,建立槽型梁二维边界元模型,以实测轮轨噪声为声源,计算其不同高度的边梁在考虑地面声反射和车厢壁反射时的声场和噪声插入损失,并与相同工况下U梁插入损失进行对比,分析边梁截面形式对轮轨噪声插入损失的影响规律。结果表明,边梁高度对其插入损失起主要作用,边梁高度越高,噪声向上传播时的夹角越小。车厢壁的反射效应会改变轮轨噪声在梁侧的分布,但对同一场点的插入损失影响不大。U梁与槽型梁的插入损失分布规律有所不同,槽型梁对桥梁下方噪声的遮挡效应更明显。

土岩复合地层超深圆形基坑内衬墙作用效果及优化

为选择合理的支护方案,满足复杂地层条件下基坑的安全稳定和高效施工,以佛山市某超深圆形基坑为研究背景,采用数值模拟及现场监测手段,对土岩复合地层内衬墙作用效果进行分析,并分别对内衬墙厚度、施工方法、内衬墙布置形式进行优化。研究表明:内衬墙对地连墙受力变形起有利作用;相比有内衬墙支护,无内衬墙支护时地连墙受力变形增加较多,但均未超过规范要求预警值,表明该复合地层内衬墙具有一定的优化空间;地连墙水平位移、地连墙环向应力、坑外地表沉降量最大值与内衬墙厚度呈负相关,内衬墙厚度减小至0.80~0.60 m之间时,地连墙水平位移及环向应力作用效果减弱,内衬墙厚度减小至0.60~0.40 m之间时,坑外地表沉降量作用效果有所减弱;在最优厚度基础上,采用顺逆结合的施工方法既可保障基坑安全稳定,又可提高施工便利性。提出了不连续内衬墙布置形式,即,在最优厚度基础上,采用受压区较小时隔两层施作一层、较大时隔一层施作一层的布置形式,既安全又经济合理。

紧邻铁路偏压基坑长短桩围护结构受力变形分析

紧邻铁路偏压基坑施工对铁路运营影响大,需严格控制其变形,以减小对铁路的影响,因此对基坑围护结构的设计通常“偏保守”,存在优化的可能。为探究偏压基坑中围护结构优化的可能,以某工程为依托,分别对铁路两侧的等长桩围护结构与长短桩围护结构的变形与内力进行了测试,比较分析了两侧围护结构的实测结果。结果表明:在本工程中,左右两侧基坑变形较小,均在可控范围内,等长桩围护结构与长短桩围护结构均可保证基坑与铁路安全。与等长桩围护结构相比,长短桩围护结构的桩身最大水平位移与弯矩出现了增长,水平位移最大增长了0.25 mm,桩身弯矩最大增长了10.14 kN·m,两者增长量均较小,长短桩围护结构具有良好的支护效果。长短桩围护结构紧邻偏压侧的桩身水平位移与弯矩大于远离偏压侧,但两者相差较小,偏压荷载对长短桩围护结构的影响较小。

对某新建悬索桥工程的结构分析

使用SAP 2000结构分析软件进行结构建模,着重对该悬索桥工程的索塔进行结构分析,就该索塔独特的造型与受力特性,探讨了关于悬索桥索塔造型的创新与合理受力的结合点的把握。

基坑开挖下倾斜长短组合桩的受力变形特性

倾斜长短组合桩兼具变形控制能力良好和造价低的优点。目前,对倾斜长短组合桩的研究较少,尚缺乏对其工作机理的认识。利用模型试验结合数值模拟的方法,研究开挖过程中倾斜长短桩在不同倾角和桩长组合下的变形受力特性,继而探讨其工作机理。结果表明:对于倾斜长短组合桩而言,其支护效果与倾角成正比,与排桩的桩长成反比,且倾角的影响最大,桩长次之;在总桩长一定且短桩满足一定嵌入深度时,倾角存在一个临界值,当倾角小于临界值时,最佳桩长分配受倾角大小的影响,而当倾角大于临界值时,斜桩越长,支护效果越好。

长跨柔性悬索桥风致抖振响应分析

以某主跨500 m的大跨度悬索桥为工程背景,对长跨柔性悬索桥在脉动风荷载作用下的抖振响应进行了分析和计算,得到了一些有借鉴性的结论。模态分析表明,大跨度悬索桥的自振频率较低,为典型的风敏感柔性结构。当同时考虑抖振力和自激力时,根据极值理论可以得到悬索桥主梁的抖振位移响应极值,结果表明,竖向、水平和扭转方向的最大抖振位移响应极值均发生在主跨跨中处,且数值较大,在结构设计中不容忽略。

地下水位及地层渗透系数对基坑抗浮影响研究

某超深圆形盾构始发井基坑因考虑抗浮及盾构始发安全而进行了坑外降水,但引起周边地层较大沉降,按照要求停止降水并恢复原地下水位。在现场监测基础上,采用理论及数值手段,对高水位下该基坑的抗浮及地层渗透系数对围护结构的影响开展研究。研究表明:在不考虑围护结构与地层间摩擦阻力的情况下,基坑可以依靠围护结构自重抵抗地下水产生的浮力;在相同水位下,基坑围护结构底部所处土层的渗透系数是影响围护结构上浮的主要因素。

桩距对双排钢管桩围堰的受力变形影响分析

在水下工程中使用双排钢管桩围堰的情况逐渐增多,但是关于围堰各项参数对钢管桩受力变形影响分析的研究较少。建立Plaxis/3D有限元模型研究桩距对钢管桩受力变形影响,将计算结果与实测结果进行对比,验证有限元模型的合理性。通过研究桩间距对钢管桩围堰受力变形的影响,得出结论:随着双排桩桩距的同步增加,钢管桩内力变形会随之增加,增速先提高后减缓;内外侧钢管桩分别增加同样幅度的桩距,增加内侧桩距对围堰变形影响更大;在桩数一定时,增加外侧排桩桩距,比均布钢管桩能更有效控制变形。

砂土地层悬臂倾斜长短桩支护性能模型试验研究

倾斜桩能够提高排桩水平承载力,而长短桩依据桩身弯矩分布减小部分支护桩的桩长,以充分利用支护桩承载力,将两者结合可形成倾斜长短桩。为研究倾斜长短桩作为基坑围护结构时的变形受力特性,通过常规室内砂土模型试验,分析倾斜长桩倾斜角度和长短桩配比的影响。试验结果显示:1)对比等长长桩,倾斜长短桩能够在减小总桩长时,更有效地控制支护结构变形和桩身弯矩;2)对于倾斜长短桩而言,在倾斜桩倾斜角度为0°~20°时,其支护效果随着倾斜角度增大而提高;3)倾斜长短桩的桩身弯矩会随着倾斜角度增大而减小,且开挖面以下弯矩减小幅度更大;4)倾斜长短桩中,长桩与短桩在开挖面以上弯矩相近,开挖面以下长桩弯矩显著大于短桩弯矩;5)短桩占比越大,支护效果越弱,桩身弯矩越大。

地铁隧道基底饱水风化软岩动力特性试验研究

为探究在列车长期循环荷载作用下地铁隧道基底风化软岩的累积塑性应变变化规律,以南昌地铁基底泥质粉砂岩为研究对象,开展不同风化程度饱水泥质粉砂岩在动应力比、静偏应力比、围压和频率等工况的室内动三轴试验,研究在不同影响因素下饱水风化泥质粉砂岩的动力变形特性规律。结果表明:在不同影响因素下,全、中风化泥质粉砂岩累积应变分别在加载1000、100次开始趋于稳定;全风化泥质粉砂岩的临界动应力比在0.3~0.4之间;与不同动应力比和静偏应力比情况相比,改变围压和频率对两种风化泥质粉砂岩累积应变影响不大;通过分析试验结果数据,提出考虑加载次数、动应力比等因素的累积塑性应变数学模型。

覆土厚度对框架式地道桥受力性能影响

为研究覆土厚度对框架式地道桥受力性能的影响,本文采用理论分析和有限元模拟的方法对某框架桥在施工阶段和成桥阶段多种荷载工况下的变形和应力进行了分析比较.结果表明:(1)随着顶板覆土厚度增加,框架桥最大竖向变形和最大应力均有变小的趋势,但最大横向变形和最大轴向变形基本没有变化;(2)降温是框架桥最大竖向变形的最不利工况,升温是框架桥最大应力、最大横向和轴向变形的最不利工况;(3)施工阶段,中间腹板最大应力随顶板覆土厚度的增加而增大,但增长的幅度很小.降温工况是此时的最不利工况;(4)温度作用是影响框架桥变形和应力的最主要因素,顶板覆土厚度的影响相对较小,在满足列车荷载有效分布厚度的前提下,不必着重考虑.

中承式蝴蝶形系杆拱桥受力性能分析

以中承式蝴蝶形系杆拱桥余信贵大桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了全桥杆系模型,分析了余信贵大桥在施工阶段与运营阶段拱肋、三角刚构区、主纵梁、系杆与吊杆的受力性能,并对全桥的稳定性进行了分析。结果表明:在施工阶段,余信贵大桥各主要构件受力性能满足要求;承载能力极限状态下,除三角刚构区V腿与边跨主梁交接处正截面及斜截面抗裂验算不满足要求外,各构件受力均满足要求,交接处应采用实体有限元分析其实际受力状态;拱肋及主纵梁刚度较大,满足要求;在恒载及荷载组合作用下,余信贵大桥弹性一阶失稳模态均表现为平面外反对称失稳,稳定系数分别为15. 64,13. 03,满足要求。

销铰式索梁锚固结构传力机理及疲劳性能研究

针对销铰索梁锚固结构焊缝密集、局部应力集中明显的问题,以广州跨桂丹路刚架拱连续梁组合桥为研究对象,采用有限元理论分析与模型试验相结合的方法,对销铰索梁锚固结构的传力机理和疲劳性能进行研究。研究结果表明:(1)销铰锚固结构除部分区域存在应力集中外,整体应力水平不高,在1.5倍设计荷载下结构仍处于弹性阶段。(2)索力在结构中的传递是流畅、均匀的,但在焊缝内部的分配是不均匀的,其中耳板-桥面板、耳板-横隔板和耳板-桥面加劲板3处焊缝传递了80%以上的索力,焊缝端部存在一定应力集中,为疲劳设计关键部位。(3)在疲劳荷载下260万次循环加载后,疲劳试验模型的各关键细节均未发现裂纹,该结构疲劳性能满足要求。

下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析

通过对某下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行空间有限元分析,通过拱脚节点的整体、局部和与系梁交接的截面应力云图,分析得出拱脚节点除在截面变化的局部区域有较大拉应力,其余以受压为主,内部应力分布均匀,结构构造设计合理;通过应力迹线分析,得出系梁刚度的加大更适合拱脚节点的受力;为了避免局部破坏,建议在设计中应注意拉力过大区域的抗裂设计,如加设钢筋网或铺设钢板等。

中承式蝴蝶型系杆拱桥三角刚构区域应力分析

为明确蝴蝶型系杆拱桥三角刚构区域的应力分布规律,开展了三角刚构区域光弹性模型试验与有限元分析。结果表明:光弹性模型试验和有限元分析结果相互验证了二者的正确性。三角刚构区边拱拱腹、主拱拱背和转角处均出现局部拉应力,最大拉应力5.40 MPa;横梁节点拉应力较大位置主要集中在横梁边跨牛腿与混凝土主拱结合处、混凝土主拱与横梁上表面结合处、边跨牛腿支座处和主跨牛腿支座处,最大拉应力3.89 MPa,均超过规范限值。建议在三角刚构区的边拱空腹区域两端和横梁转角处等应力集中区域增设加腋和倒角过渡,同时拉应力较大区域加强受拉普通钢筋或预应力钢筋的配置。

某超深圆形基坑受力变形的尺寸效应分析

以佛山市某超深工作井基坑为依托,采用数值模拟方法,分析不同基坑尺寸对地下连续墙水平位移、弯矩、墙后地表沉降、坑底隆起的影响,并通过现场监测结果验证了数值分析的可靠度。基于此,进一步研究了尺寸效应对圆形基坑拱效应特点的影响。研究表明:地下连续墙水平位移、弯矩、墙后地表沉降、坑底隆起均表现随基坑尺寸增大而增大的整体趋势,当基坑直径小于65.9 m时,对各参数影响较大,反之较小。且当基坑直径约为0.6~0.9倍基坑开挖深度时,围护结构环向应力大于径向应力,具有较好的“拱效应”;当基坑直径超出该范围,环向应力小于径向应力,“拱效应”减弱。通过对某超深圆形基坑尺寸的研究,以期为相关工程提供参考。

悬臂式加筋填土复合支挡结构承载特性的有限元分析

研究悬臂式挡土墙及加筋填土新型复合支挡结构的承载特性,是应对当前我国公路高速化、重载化所带来的路基承载力不足等问题的重要方法之一。本文基于ABAQUS有限元软件,建立悬臂式挡土墙及加筋填土复合支挡结构填筑路基的平面应变模型。通过土工格室加筋填土前后情况对比及改变土工格室的加筋层数进行分析,研究不同铺设层数土工格室对路基及挡土墙的位移、受力特性的影响。结果表明在悬臂式挡土墙填筑路基中采用土工格室加筋填土能够有效限制路基竖向沉降及挡土墙侧向位移,且可有效改善挡土墙受力情况,使挡土墙受力更加均匀。土工格室加筋填土可提高路基的整体稳定性并减小塑性区,且控制效果与土工格室加筋填土的层数成正相关。

桥梁工程转体施工中球铰应力计算方法

目的对比基于不同假设的转体施工中球铰应力计算方法的准确性,结合有限元分析,提出计算方法的修正建议.方法首先以某上跨铁路立交桥工程为实例,分别采用了国家规范、弹性力学解析法、非赫兹接触理论对球铰接触应力进行计算;然后应用有限元软件对球铰应力分布情况进行模拟,结合有限元分析结果对球铰接触应力计算公式进行修正;最后搜集工程实测数据对计算结果校核.结果国家规范、弹性力学解析法、非赫兹接触理论计算方法与有限元分析结果的平均误差分别为13.7%、14.68%、23.4%,但从应力变化趋势看,国家规范、弹性力学解析法与有限元相差较大,非赫兹接触理论计算方法与有限元分析结果最接近.结论曲面球铰应力计算时,需考虑球铰接触应力非均匀的特点,根据有限元分析结果提出的非赫兹接触理论修正计算公式与工程实测数据误差在10%以内,修正后的公式适用性较好.