桩撑式支护基坑通用弹性地基梁分析法

弹性地基梁法常用于模拟分析桩撑(锚)式支护基坑在开挖、设撑等施工工况中变形和受力的变化。目前利用该方法对某工况基坑分析时,首先要将整个支护桩在支撑处划分为若干个桩段,然后利用相邻桩段交界处的位移连续条件和受力平衡条件,推导出相应的待定参数方程,之后再利用求出的待定参数分析支护体系(基坑)的变形和受力。由于不同施工工况对应的支撑数和桩段数不同,因此该方法必须根据不同工况重新推导各自的参数方程,从而导致计算过程繁杂,难以形成通用计算公式和方法,也不易编程等问题。通过将支撑与桩段归纳为3种基本连接形式(即支撑分别相连于桩顶、相邻两桩段之间和坑底),本文建立了相邻两个桩段间待定参数的递推公式,进而推导出了适用于内支撑和锚索支撑形式、任意支撑道数、开挖或设撑工况的通用待定参数方程。该方程仅含4个参数,远少于现有方法且易于求解。文中算例结果验证了本文方法的合理性和可行性。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

受压旋转梁在弹性支承双参数激励作用下的振动特性

研究了受压旋转细长梁在弹性支承下的参数动力学行为。针对受恒轴力作用的旋转Rayleigh梁,考虑其一端弹性支承和另一端简支约束,采用Hamilton原理得到了此旋转梁的偏微分运动方程,通过伽辽金法得到了广义模态坐标的运动方程。采用多尺度法分析了此受压旋转Rayleigh梁在弹性支承激励下的参数振动特性。分析了梁在不同参数下的失稳类型与失稳的形式,绘制了系统在弹性支承参数激励下的稳定图,着重探讨了弹性支承边界对梁系统稳定区造成的影响。结果显示系统的参数共振包含两种形式:主共振和组合共振。稳定图反映了转速和外加载荷在弹性支承激励下对系统的稳定区的影响。

T形地连墙码头结构计算

针对T形地连墙结构受力影响因素复杂的问题,结合工程实例,利用STAAD软件采用竖向弹性地基梁法对码头结构进行分析。研究不同模型单元划分精度、地连墙入土深度以及回填料m值选取对地连墙结构内力的影响,结果表明:随模型单元划分精度的提高,地连墙结构海侧弯矩增大,陆侧弯矩减小,锚碇墙结构弯矩变化规律与之相反,最终两者内力趋于稳定;在踢脚稳定的前提下,随地连墙底端入土深度的增加,墙体结构海侧弯矩减小、陆侧弯矩增大、位移减小;随m取值变大,锚碇墙海侧弯矩增大、陆侧弯矩减小,且敏感度较高。研究结论可为T形地连墙码头结构的设计提供参考。

饱和复杂场地效应对大跨连续梁桥地震响应影响的研究

我国沿海地区大量大跨桥梁位于饱和复杂场地,此类场地通常存在土饱和特性、起伏地形、上覆水层,其对地震波的散射效应将导致地震动空间变化,然而目前缺乏针对此类场地条件的实测地震记录。针对此问题,本文建立了适用于饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析的多点地震动模拟方法。首先,基于边界元法求解饱和复杂场地地震动传递函数;然后采用谱表示法生成空间变化人工地震动加速度时程;最后,以五跨连续梁桥为例,开展大跨桥梁地震响应分析,研究局部场地效应、动水压力效应对大跨连续梁桥地震响应的影响规律。结果表明,饱和复杂场地地震动加速度峰值表现出明显的空间变化特性,多点输入可导致饱和场地中地震动峰值加速度放大2~3倍,进而引起墩顶位移较一致地震作用结果增大95%~110%;动水压力可引起墩顶位移、墩底内力增大34%、29%。饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析时忽略场地条件对地震动、桥梁地震响应的影响偏于不安全。

Norea矮塔斜拉桥索力优化

为确定柬埔寨Norea三跨双塔单索面混凝土矮塔斜拉桥的最优成桥索力,基于有限元模型,分别采用刚性支撑连续梁法、最小弯曲能法、影响矩阵法对成桥索力进行了分析和优化。结果表明:三种优化方法中以影响矩阵法得到的索力值效果最好,将最终优化索力值与原设计值对比,分析了斜拉桥的内力、位移以及应力变化,在恒荷载或恒荷载+附加荷载组合作用下,优化后的索力分布更加均匀,结构整体的弯矩、位移以及应力均有所减小,矮塔斜拉桥整体受力和线形更加理想。

连续梁桥挂篮悬臂法施工与支架法现浇施工工艺研究

挂篮悬臂法与支架法现浇两种施工工艺在连续梁桥工程中具有特定应用价值。为更好地应用这两种施工工艺,对其流程及特点进行了梳理。在此基础上,结合实例,对挂篮悬臂法以及支架法现浇两种施工工艺在连续梁桥工程中的实施要素展开分析,对施工过程中需要重点避免的问题(如弹性形变等)及问题发生后的解决方式等开展探究,助力高质量完成连续梁桥工程施工。

城市轨道交通连续支承轨道梁的动力响应分析

城市轨道交通快速发展的同时,其带来振动的危害性已愈发不可忽略,为更好地分析与解决振动的影响,研究了变速移动荷载作用下城市轨道交通连续支承轨道梁的动力响应。首先建立了轨道梁的振动控制方程,然后利用振型叠加法与Duhamel积分得到了梁挠度的积分解析式,最后利用Matlab软件编程计算其变化规律并详细讨论了不同参数对梁振动响应的影响。数值结果表明,轨道梁的挠度随时间先增后减,存在一个极大值;增大系统的抗弯刚度、支承刚度和支承阻尼可以有效减小梁的最大挠度;荷载移动的初速度、加速度会对梁挠度的大小和突变分布区域产生影响。结果对车轨振动控制和城市轨道交通的抗振减振具有一定的参考、指导意义。

盾构隧道内力分析方法的对比研究

阐述了修正惯用法、弹性支承法和梁-弹簧-压杆法的计算原理,结合某盾构隧道实例,分别运用3种方法对比分析了盾构隧道弹性抗力的分布特点和规律及其对结构内力的影响。研究表明:管片接头效应主要影响衬砌弯矩,对衬砌轴力影响有限;径向弹性抗力有助于削弱管片衬砌弯矩,增大管片衬砌轴力;修正惯用法获得的弯矩值最大,弹性支承法次之,梁-弹簧-压杆法最小,而轴力值基本不受分析方法的影响。建议盾构隧道初步设计时采用修正惯用法,施工图设计时采用可编程的弹性支承法,工程研究分析时采用梁-弹簧-压杆法。

自锚式悬索桥合理成桥状态的实用计算方法

合理确定吊索张力及主缆线形是自锚式悬索桥设计中的关键问题。基于加劲梁的受力特性,推导了用于吊索张力优化的刚性支承连续梁法;从悬索的基本平衡微分方程出发,提出了主缆线形计算的梁比拟法;两者结合使用,通过常用的杆系结构线性分析程序即可进行吊索力优化及主缆线形计算,从而确定自锚式悬索桥的合理成桥状态。算例分析表明,实用方法的力学意义明确、操作简单且计算精度高,可在设计实践中推广。

基于支撑内力和支护桩位移实测量的m值反演

在深基坑支护设计中,利用弹性地基梁m法计算结构内力和变形应用广泛。m取值是否合理、准确直接影响计算结果。结合郑州地区地铁车站工程案例,布设钢支撑轴力和支护桩水平位移(测斜法)监测点位,在不同开挖工况下按一定周期实测支护结构内力和变形,并根据静力平衡条件反演出基坑开挖面以上不同土层的m值。然后,用反演m值计算后续工段变形,其结果更接近实测变形值。反演得到的m值丰富地区经验,提高设计效益。

双曲拱桥横向分布系数研究

采用三维实体有限元法、弹性支承连续梁法及实测方法 ,研究双曲拱桥的横向分布系数 ,结论是 :宜采用弹性支承连续梁法计算双曲拱桥横向分布系数。

完全弹性支承变截面梁动力特性半解析解

基于Bernoulli-Euler梁理论对直接模态摄动方法进行改进,建立求解完全弹性支承变截面梁振动方程的半解析方法。改进摄动法(IPM)在等效等截面完全弹性支承梁的模态空间内将变截面简支、连续梁的变系数微分方程组转化为非线性代数方程组,获得完全弹性支承变截面梁动力特性的半解析解;推导弹性边界条件下系数Δkki的具体计算公式。算例分析表明,改进摄动法计算精度高、收敛速度快,可有效考虑弹性支承对结构动力特性影响;据振型的对称性给出完全弹性支承变截面对称梁动力特性的简便计算方法(SIPM);研究支座出现损伤对变截面简支梁桥自振频率影响。

不同模量理论弹性支承连续梁及框架

弹性支承连续梁及框架结构的内力不仅与各杆件的刚度有关,而且与支承结构的刚度有关。当引入拉压不同模量后,各杆件的抗弯刚度EI不再为常数(与经典力学不同),而是内力的函数,使结构内力计算成为非线性问题。用分段积分法推导出不同模量弹性支承连续梁及框架的中性轴公式和内力计算表达式并编制非线性内力计算迭代程序。通过实例计算对比分析不同模量与经典力学相同模量两种方法计算结果的差异,最后提出对该类结构计算的合理建议以及利用不同模量对结构进行优化的结论。

连续斜梁桥结构特性研究

运用梁格法分析了一公路连续斜梁桥不同的支座刚度及横梁刚度对整个斜梁桥受力的影响.发现支承刚度越小,其支承反力分布越均匀,因而在实际设计连续斜桥时宜选取较高的支座来降低支座刚度,以使各支反力趋于均匀,避免负反力的出现;而连续斜梁桥的横梁扭矩对横梁的刚度比较敏感,虽增加横梁的刚度可减小纵梁的最大弯矩,但会导致横梁的弯矩以及扭矩的增加,且扭矩增加迅速.所以,在横梁设计中需综合考虑以上各因素,选择刚度合适的横梁.

管节-接头的弹性地基梁法及顶管施工模拟分析

针对曲线顶管工程的特点 ,通过建立管节 -接头力学模型及弹性地基梁法 ,对顶管施工的顶力、管接头张开量、管段内力、土体抗力及土体的稳定性等进行了计算与分析 ,研究成果在大口径小半径曲线顶管施工实践中的成功应用 。

空间梁拱组合体系桥梁的荷载横向分布计算

运用杆系有限元程序结合弹簧刚度矩阵，提出了空间梁拱组合体系桥梁在横向不等 跨且横梁刚度沿跨度变化的荷载横向分布计算的弹性支承连续梁法，并结合一座实际桥梁的 试验研究验证了这种方法的可靠性．

简支深梁用和函数法的级数解答

引用和函数法求解弹性力学平面问题,对简支深梁受三角形荷载作用时的应力进行了分析,同时给出了该问题的付立叶级数解答,该方法不仅将求解弹性力学的偏微分方程组解耦成非耦联的几个偏微分方程,而且其结果与传统的A iry应力函数得到的解答完全一致,证明了该方法的正确性和适用性,该方法拓展了将经典的弹性力学解析法用于解决工程实际问题的空间。

弹性支座连续墙梁的有限元分析研究

针对连续墙梁编制了专用的有限元法分析程序。通过大量的计算分析 ,得到了系列结果 ,研究表明 ,支座刚度对墙梁的应力分布影响很大 ,对于支座刚度较柔的墙梁 。

竖向荷载作用下连续墙梁设计

在分析墙梁工作特性的基础上 ,结合当前的工程实践经验 ,合理考虑墙梁的组合作用 ,提出了既可满足安全性、适用性要求 ,又可减少材料消耗的简便实用的计算方法。