欧洲规范铁路桥梁动力分析竖向荷载取值研究

为有助于推动海外工程顺利实施,解决海外工程结构设计中的部分问题,开展国外标准规范系统研究是十分必要的,进而吸收与借鉴国际标准的先进经验,同时增强国际竞争力。针对铁路桥梁动力分析中欧洲规范竖向荷载的相关规定进行了详细研究,探讨分析了其规定差异性,提出了对国际工程设计咨询具有指导价值的结论。有助于解决涉外工程结构分析中荷载计算问题,有利于我国结构设计行业对外交流,为进一步推动海外工程的顺利实施奠定基础。

考虑竖向荷载作用时液化土中群桩基础水平动力响应

基于Biot饱和多孔介质理论,考虑液化土的流动特性,建立考虑竖向荷载作用的部分埋入群桩水平振动模型,通过分离变量法、算子分解法,引入桩土耦合及位移连续条件,得到复杂条件下液化土中高桩桩间相互作用因子解和群桩水平动阻抗解.通过参数分析,表明液化土特性和竖向荷载对桩间水平相互作用因子、群桩动阻抗有显著影响,指出同一频率下,群桩水平动刚度随着表层液化土厚度的增加而下降,当液化厚度较大时,动刚度随频率上升显著下降,并出现负刚度;桩顶竖向荷载会降低液化土中的群桩动刚度,液化土厚度越大,削弱效果越明显.

桁架拱塑料大棚骨架平面内竖向荷载受力性能试验

桁架拱塑料大棚在我国北方寒区广泛使用且数量庞大。由于我国北方寒区雪荷载大,而多数大棚骨架设计制造不合规,冬季常有暴雪导致的大棚坍塌事故发生。为研究桁架塑料大棚骨架在平面内竖向荷载的受力性能,以节点间距及桁架拱高度为影响因素,研制了4榀桁架拱塑料大棚骨架及试验装置。采用竖向加载的方法得到了桁架拱塑料大棚骨架竖向荷载作用下的试验现象、骨架极限荷载及位移等试验数据。通过极限荷载数据分析得到了影响桁架拱塑料大棚骨架承载力因素排列顺序为:矢高>上弦节点间距>桁架高度。通过分析骨架荷载-位移曲线得到了骨架弹性极限荷载及对应的弹性位移,并通过分析骨架变形形态得到了骨架进入平面外屈曲的位置和屈曲状态。采用ABAQUS建立了桁架拱塑料大棚骨架三维线性有限元模型,通过跨中及l/4跨处的荷载-位移曲线试验值与模拟值对比分析,验证了有限元模型的正确性。研究成果可为桁架拱塑料大棚使用阶段受力和后续非线性屈曲稳定有限元分析提供参考。

竖向荷载对高承台群桩基础侧向位移影响规律的振动台试验

基于大型振动台模型试验,以高承台群桩为研究对象,模拟了地震作用下高桩承台基础的振动响应,通过超静孔压比(简称孔压比)、加速度和地基土位移研究饱和砂土液化场地竖向荷载对桩基侧向位移的影响规律。结果表明:近桩区域受桩基竖向荷载影响最为显著,孔压比与竖向荷载呈负相关关系,桩基两侧孔压比差值与地基土浅层加速度是造成桩基侧向位移的主要原因;地基土对台面输出加速度主要起放大作用,且随着竖向荷载的增加,加速度放大系数显著减小;在振动输入与竖向荷载相同的条件下,地基土在地震动作用下引起的侧向流动及显著变形极大影响了桩基的侧向位移;竖向荷载为9%桩基极限承载力条件下,桩基倾斜角为4.80°,侧向位移较小,结合地基土抗液化能力,桩基抗倾覆能力最优。

不同竖向荷载下“米字形”补间铺作抗震性能试验研究

明晰古建筑木结构铺作节点的抗震性能,是了解古建筑木结构受力性能和安全状态的重要基础。为揭示不同竖向荷载下“米字形”补间铺作的抗震性能,以应县木塔三层明层东南向补间铺作为原型,制作2个1∶3.7的缩尺模型,进行了不同竖向荷载作用下补间铺作的拟静力荷载试验,分析了“米字形”补间铺作竖向荷载传递路径,研究了不同竖向荷载作用下补间铺作的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等抗震性能,重点关注了补间铺作各层构件内部的滑移和转动变形模式,研究了竖向荷载对其变形模式的影响。结果表明:不同竖向荷载下“米字形”补间铺作的变形模式和破坏特征基本一致。变形模式均为在正向加载时以转动变形为主,在负向加载时以构件间滑移变形为主,且滑移变形主要集中在“米字形”交叉构件层上部。增大竖向荷载会使产生主要滑移的构件层位置下移,也会使构件层间相对滑移量减少,同一加载级下滑移量可减少25%。破坏特征主要表现为斗类构件斗耳开裂甚至被剪掉。增大竖向荷载会提高试验铺作模型的水平承载力、初始刚度和耗能能力,竖向荷载增至3.7倍,水平荷载在正向和负向加载时分别提高至2.5倍和2.43倍,初始刚度提高至3.29倍,耗能能量增加至2.37倍。

竖向荷载作用下桥梁工程桩基承载性能试验研究

文中以贵州省某桥梁工程为依托,对桥梁桩基的竖向受力、桩侧摩阻强度以及桩基土压力随着桩身的变化规律进行研究。结果表明,小荷载水平下,随着桩基深度的增加,桩基竖向受力表现为先稳定后快速降低的变化规律且内外侧曲线基本一致;大荷载水平下,随着桩基深度的增加,桩基竖向受力表现为持续降低的变化规律。所有荷载水平下,随着桩基深度的增加,桩基桩侧摩阻强度表现为先增加后降低的变化规律,曲线存在显著的反弯点。随着桥梁施工进度的不断推进,桩基内侧的土压力水平不断降低,且桩基外侧的土压力水平高于桩基内侧的土压力水平。

大跨径悬索桥与斜拉桥钢桥面铺装在竖向荷载静力作用下的力学特性研究分析

大跨径悬索桥与斜拉桥是现代桥梁工程中常见的两种特殊桥梁结构,它们具有巨大的跨度和独特的设计特点。桥面铺装属于桥梁行车系统中的关键部分,会对整体桥梁使用产生直接影响。为确保行车安全性以及桥梁使用耐久性和舒适性,需要对桥面铺装施工方式方法进行深度探讨。文章将重点对大跨径悬索桥与斜拉桥钢桥面铺装在竖向荷载静力作用下的力学特性展开深度探讨,期望能够为我国桥梁工程施工提供一些理论方面参考。

竖向荷载作用下地下连续墙与桩基础组合结构的承载性能数值模拟分析

结合地下连续墙和桩基础的优点,提出了一种由地下连续墙和桩群组成的新型组合基础,该地下连续墙—桩组合基础实质上是将地下连续墙与桩基础结合的一种新型变刚度基础形式。利用有限元软件,建立了包括地下连续墙(高度范围为1~4 m)与桩基础组合结构的数值模型。随后,研究了竖向荷载作用下4种不同高度组合基础的沉降和轴力分布。结果显示,与桩基础相比,地下连续墙桩组合基础可以显著提高基础的极限承载力。在两个结构的连接处,桩和连续墙的轴力都急剧减小。研究提供了竖向荷载作用下地下连续墙桩组合基础的承载性能规律,有利于进行地下连续墙桩组合基础的设计。

附加短肢墙式转换结构在竖向荷载下承载能力的试验研究

提出一种新型转换结构——附加短肢墙式结构,并通过模型试验研究了它在竖向荷载作用下的承载能力,对结构破坏机理进行初步分析,并将试验结果与有限元分析软件ANSYS的计算结果进行了比较,二者吻合较好。试验结果表明通过墙体的调节作用,该结构中梁的弯矩峰值趋于均匀,结构整体工作性能良好。最后给出该结构设计时的一些建议。

基桩竖向荷载传递模型及承载力研究

通过对桩侧荷载传递机理的分析,建立出一种改正的能综合考虑实际工程中桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状、桩侧阻的深度效应、不同桩侧土类以及不同成桩工艺等因素影响的桩侧阻、桩端阻荷载传递模型.以荷载传递解析法为基础,分别考虑桩顶沉降处于弹性、弹塑性或塑性等状态,导出了以桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的一系列公式,并开发出相应的计算程序,由此可通过控制桩顶沉降量来确定基桩的桩顶竖向承载力.将该计算方法用于某工程现场静载荷试桩对比分析,理论与实测结果吻合良好.

竖向荷载作用下对称双斜桩基础水平承载力模型试验研究

对称双斜桩基础是斜桩用于实际工程的基本形式,也是用得较多的形式。相比工程应用,对称双斜桩的理论研究仍显滞后,基本没有关于对称双斜桩在复杂荷载下的承载力研究。通过桩身对竖向倾角为10°的对称双斜桩基础的模型试验,研究竖向荷载对水平承载力影响的特点。研究发现,随着竖向荷载的增大,桩顶水平位移的稳定时间逐渐增长;竖向荷载的增加可以提高水平承载力,但竖向荷载过大,反而降低其水平承载力。由于这种荷载情况与实际工程对称双斜桩的受力情况具有高度的一致性,其研究结果对于对称双斜桩的理论分析、设计和在工程实践中的应用具有一定的指导意义。

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。

竖向荷载下足尺半刚性连接组合框架试验研究

为研究半刚性连接组合框架在静载作用下的力学性能,进行了竖向荷载下两榀足尺的两层两跨半刚性连接组合框架试验。组合框架由H型钢柱和压型钢板混凝土组合梁组成,钢节点由焊接到钢梁端部的平端板通过螺栓与钢柱翼缘连接。为了解半刚性连接组合框架的结构性能和破坏特征,考察不同荷载水平作用下半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架结构整体性能的影响,重点分析框架整体性能、节点性能和梁性能。试验表明:平端板型组合节点为半刚性连接、部分强度节点,具有较高的强度和刚度,其极限转角可满足不小于30mrad的延性设计要求;半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架的强度、刚度和延性有较大影响,设计时应加以考虑。试验结果可为今后半刚性连接组合框架理论研究和工程实际应用提供参考。

竖向荷载作用下的单桩基础、地基梁与框架共同作用分析

针对西南山区较典型的岩石地基岩面起伏较大的情况,进行竖向荷载作用下的嵌岩桩基础、地基梁与框架的共同作用分析,并与传统方法比较。计算结果表明,由于桩端为起伏变化的基岩,桩长往往不等,桩顶集中刚度系数相差较大,在竖向荷载作用下,桩顶不均匀沉降能在上部结构内产生较大的次应力。

竖向荷载作用下冷弯薄壁型钢墙架柱的承载力

采用有限元法对冷弯薄壁型钢住宅墙架柱在竖向荷载作用下的承载力进行了分析。通过对不带墙板墙架柱和一面石膏板、一面定向刨花板墙架柱试验试件在竖向荷载作用下的承载力、破坏模式和变形分析,验证了有限元法的正确性。采用有限元法分析了墙板厚度、柱间距、螺钉间距等参数对墙架柱承载力的影响。结果表明,当墙板厚度在11 mm以上时,增大墙板厚度不能提高墙架柱的轴向承载力;当墙架柱间距由400 mm增大到600 mm时,轴向承载力略有提高;当中间螺钉间距大于600 mm时,减小螺钉间距可显著提高墙架柱轴向承载力;当中间螺钉间距小于600 mm时,继续减小螺钉间距对轴向承载力的提高不明显。分析了冷弯薄壁型钢住宅中常用墙架柱在竖向荷载作用下的承载力,给出了这种墙架柱轴向承载力的设计建议。

竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下板柱节点的设计

在试验研究和理论分析的基础上 ,给出了普通板柱节点和配置抗冲切钢筋板柱节点的受冲切承载力计算公式 ,同时给出了板柱节点在竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下等效竖向荷载设计值的计算方法 ,简化了复杂受力条件下板柱节点的设计 .试验研究表明 ,抗冲切锚栓是有效的抗冲切钢筋类型 ,不但能提高板柱节点的受冲切承载力 ,而且能改善板柱节点的延性 .抗冲切锚栓的布置方式包括正交布置和径向布置 ,且抗冲切锚栓应在柱周边区域均匀分布 .本文给出了板柱节点抗冲切的设计步骤和方法 ,并给出抗冲切锚栓的设计方法和构造措施 .同时给出了板柱节点配置抗冲切锚栓的算例 ,验证了抗冲切锚栓的设计方法 ,可用于板柱节点的工程实践 .

竖向荷载下超大群桩受力变形分析

根据模型试验研究结果 ,分析了在竖向荷载作用下超大群桩基础的荷载传递特点、群桩的承载性状和桩侧摩阻力的发挥特性。试验结果表明 ,在本试验条件下 ,荷载在桩间的分配 ,最终以中心部分桩受到的荷载最大 ;桩身下部轴力明显小于上部轴力 ;随荷载的增加 。

低硬度大直径橡胶隔震支座竖向荷载作用下钢板应力研究

采用大型通用有限元程序,对低硬度大直径橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的基本性能进行了精细有限元分析。分析了在竖向荷载作用下支座上下封板、内部钢板的各种应力分布,以及支座顶部是否施加竖向同位移约束、支座孔径比、橡胶材料G值、内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度之比对支座内钢板受力的影响。结果表明,内部钢板最大Mises应力、最大径向水平正应力约为支座竖向压力的4倍、2.5倍;支座顶部是否施加竖向同位移约束对支座用钢板内力影响较大,特别是支座上封板;橡胶G值的变化对内部钢板受力基本没影响;支座孔径比对靠近孔边缘部分内部钢板应力不均匀性分布影响较大;内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度的比值对内部钢板的Mises应力、径向正应力、环向正应力影响较大,但对其竖向正应力基本没影响。

竖向荷载对黏土地基中单桩水平受荷性能的影响

为了研究正常固结土(NC)和超固结土(OC)中,竖向荷载作用后,允许土体固结和超静孔压消散的条件下,桩体的水平静、循环受荷性能,开展8组离心模型试验.基于试验结果,开展三维有限元模拟(FEA),揭示竖向荷载对桩体水平受荷性能的影响机理,分析不同竖向荷载作用下,桩体水平初始刚度和极限承载力的变化规律.结果表明,在正常固结土中,施加竖向工作荷载,并允许土体孔压消散,减少了土体的初始应力比,增加了可发挥的土体不排水抗剪强度,提高10%的桩基水平极限承载力和50%的初始桩头刚度;在超固结土中,施加竖向荷载,增加了土体的初始应力比,减少了可发挥的土体不排水抗剪强度,降低了13%桩基的水平静极限承载力和33%的初始桩头刚度.

CFG桩竖向荷载作用下水平位移和弯矩的试验研究

通过室内模型桩试验 ,分析了竖向荷载对CFG桩的水平位移、桩身弯矩的影响。接着 ,运用三维有限元的方法 ,考虑了土体的弹塑性 (Prandtl-Reuss模型 ) ,以及在桩土界面处设置接触单元来考虑桩土的滑移和开裂 ,对模型桩进行了模拟分析。然后 ,通过现场原形实验 ,对分析结果进行验证。结果显示轴向荷载的存在对CFG桩产生附加弯矩和水平位移 ,但在试验荷载范围内影响很小。