邻近堆载作用下桥梁桩基内力与变形数值分析

采用数值分析方法,研究堆载对邻近桥梁桩基内力与变形的影响。使用耦合欧拉-拉格朗日法建立了堆载作用下某特大桥654#桥墩桩基三维有限元模型,以桥墩轨道顶面横向位移实测值与计算值对比验证了模型的有效性。据此模型计算结果分析了邻近大量堆土情况下桩基的内力和变形特性:各桩水平位移都在1/2L附近的淤泥质粉质黏土层达到最大值;各桩1/6L~2/3L范围内桩身产生附加弯矩的最大值为210 kN·m;且在距堆载较近的桩基上部引起了负摩擦力,进而产生了581~1368 kN的附加轴力。结果表明堆载严重劣化了桩基的工作性能。可为主动防控堆载引发的墩台偏移等病害研究提供一种可行的方法。

一种深基坑排桩支护结构内力位移矩阵分析法解答及工程应用

基于平面弹性地基梁法,采用结构力学矩阵分析法,进一步完善已往工作推导公式解答的缺陷。传统的平面桩支撑解答计算理论局限于计算支护面桩体的内力和变形,没有解决xoy水平面支撑轴力计算问题,但真三维解答推导过于复杂,通常三维模型计算依托有限元软件。与传统二维排桩支护模型相比,在以往的工作基础上,推导出考虑开挖过程、桩-土-冠梁-支撑共同作用的支护面位移、受力矩阵解答方程组和xoy水平面计算支撑轴力计算方法,并利用FORTRAN语言编制的程序求解。依托工程实践项目分析冠梁、腰梁、支护桩、支撑位移和内力在空间效应下的变化规律并与有限元法、理正深基坑计算结果及经非线性回归处理监测数据对比分析,结果表明,考虑开挖过程、桩-土-冠梁-支撑共同作用矩阵分析法计算出的冠梁位移具有明显的空间效应,靠近基坑角部更明显,距离坑角约1/4冠梁跨度内可以适当增加桩间距,xoy水平面坑角支撑轴力明显较中部小,与监测值能较好吻合,支撑截面和配筋计算可以针对性的优化,从而降低工程造价。冠梁、桩身位移与理正深基坑、监测数据能较好地吻合,再次验证方法的合理性与可行性,可以作为一种优化设计新方法。

破除车站换乘节点预留墙体结构的变形及内力分析

随着轨道交通的发展,线网密度将会越来越大,导致换乘车站越来越多。新建换乘车站与既有车站衔接成为一个重要的设计内容,施工破除既有运营车站墙体成为一个重要关键的技术,一方面要保证既有线路运营安全,另一方面要保证既有地铁结构的受力在正常范围之内。以新建某地换乘车站为例,运用ANSYS有限元分析软件模拟凿除换乘节点侧墙的施工,求得既有结构的变形和内力变化,从设计和施工方面提出相应的技术措施。

型钢倾斜桩在软土深基坑工程中的应用研究

为研究型钢倾斜桩在软土深基坑工程中的适用性,基于福州某软土深基坑工程,依据其工程地质条件、水文地质条件以及周边环境条件,提出采用型钢倾斜桩的支护方案,并采用有限元分析方法及监测数据验证方式,对软土深基坑的土体变形、桩身内力及变形进行研究。结果表明:采用型钢倾斜桩组合支护结构,可显著减小支护桩侧移和内力,且型钢倾斜桩相较于混凝土桩成本更低;针对局部土质较差的情况,可采用坑内被动区加固的方式提高斜桩的侧阻力,以满足斜桩的承载力要求;基坑支护结构以及周边环境变形监测数据,验证了型钢倾斜桩在软土深基坑工程中的适用性,可为类似软土深基坑工程提供参考。

土体侧移作用下螺旋钢桩被动承载机理分析

基于边坡抗滑桩设计混合方法中建议的简化数值分析模型,对多叶片螺旋钢桩和相同桩长直轴桩内力(弯矩、剪力和轴力)在不同侧向土体位移下沿桩身的分布特征进行对比,并研究螺旋钢桩桩身变形和不同位置处螺旋叶片变形特征,以分析螺旋钢桩作为被动桩的承载机理。结果表明:土体侧向位移作用下,螺旋钢桩内力分布特征与直轴桩基本相同,但螺旋钢桩内力峰值更大;螺旋叶片在被动承载过程中根据位置不同而发挥不同作用,桩顶和桩底附近螺旋叶片主要贡献桩身轴力,桩中部附近螺旋叶片主要贡献弯矩和剪力。

深厚高填方边坡抗滑桩支护体系变形及稳定性影响分析

为研究深厚高填方边坡抗滑桩支护体系变形及稳定性影响,基于福州某高压电塔边坡工程,采用极限平衡法、有限元分析方法等对边坡的整体稳定性、抗滑桩的内力及变形进行研究,并对不同降雨入渗深度及坡顶荷载条件影响下边坡的稳定性变化、抗滑桩内力及变形的变化规律进行分析。结果表明:随着降雨入渗深度的增加,抗滑桩水平变形、轴力、弯矩及剪力均随之增大,而边坡的整体稳定性随之减小,降雨条件对边坡稳定性以及抗滑桩的影响不可忽略,在设计中应当着重考虑;随着坡顶荷载的增加,抗滑桩水平变形、轴力、弯矩、剪力及边坡整体稳定性变化不大,但应考虑超载对坡顶局部稳定产生的不利影响。

黏土心墙堆石坝填筑受力特性有限元数值分析

笔者以蒙山县古皂水库黏土心墙堆石坝为例,采用岩土工程有限元软件Plaxis 3D对大坝填筑过程进行数值模拟分析,研究在掺入膨润土和不同碾压方式等工况下大坝变形和内力变化规律。结果表明:1)随着掺入膨润土及增加碾压遍数,大坝沉降量有所减小,振碾效果优于静碾效果;2)掺入膨润土对大坝基础灌浆部位变形几乎无影响,碾压方式和碾压遍数对大坝基础灌浆部位的变形及内力变化影响较明显;3)掺入膨润土后采取静碾2遍和动碾6遍的方案进行施工,大坝变形和内力变化均处于可控范围内,此方案是较为合理的。研究成果可为大坝填筑施工提供理论依据。

基坑支护结构内力及变形动态分析

本文提出了一种基坑支护结构内力及变形动态分析的弹性地基梁有限元计算方法，并结合一个工程实例，分析了基坑开挖过程支护结构体系内力及变形的变化过程， 计算表明， 该方法与传统方法相比， 更符合工程实际。

地铁盾构隧道管片受力分析

盾构管片接头刚度系数一直是影响盾构管片设计计算结果正确性的直接影响因素。通过建立盾构管片及弯曲螺栓的三维非连续介质模型,以及设置合理的管片接头接触模型,消除了接头刚度系数对计算结果的影响。对盾构管片在实际荷载作用下的受力与变形情况进行研究。研究表明:管片拱顶与拱底接头向内侧张开,两侧拱腰接头向外侧张开。非连续介质模型中,盾构管片的分块拼装形式以及管片间连接螺栓单元的设置改变了管片环的整体刚度,管片接头附近出现了不均匀的波浪形云图。相对于惯用法模型,三维非连续介质模型的轴力值在接头处有明显突变,并且其最大正弯矩值小于惯用法模型计算结果。两种计算方法得出的最大负弯矩值相差不大,本次研究取得的成果对盾构管片设计工作有一定的参考价值。

辅助墩对大跨度高低塔PC斜拉桥的受力影响分析

通过分析辅助墩对荆州长江公路大桥南汊通航孔主桥的受力影响,探讨了辅助墩与高低塔斜拉桥结构受力的关系,分析了辅助墩设置的最佳位置,并提出了不设置辅助墩所面临的问题及相应的解决办法,可为同类斜拉桥的结构分析、设计提供参考。

曲线连续刚构桥的变形和受力特性分析

采用有限元软件MIDAS/Civil建立了相同跨度的预应力混凝土变截面单箱单室连续刚构直梁模型和弯梁模型,分析了在恒载、活载作用下和成桥运营阶段直梁桥和弯梁桥的变形、反力和内力特征;考虑建模方法对最终结果可能造成的差异,对弯梁模型还采用梁格法进行建模分析,并将所得结果作为重要参考以验证结果的准确性,得到弯梁桥和直梁桥在受力和变形上的差异,从而更准确的分析弯梁桥的受力。

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。

地下连续墙和支撑刚度对围护结构变形、内力影响的敏感性分析

结合上海市区具体工程的施工控制情况,通过增加、降低地下连续墙刚度和内支撑刚度的大小,采用两维施工模拟有限元技术,详细探讨了上述刚度变化对围护结构的变形和内力的影响,并比较两者的影响程度。

盾构隧道施工对邻近承载桩基影响研究

针对苏州轻轨1号线成层非均质土地基,选用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,建立三维有限元数值模型,研究非均质土中盾构隧道施工对邻近承载桩基工作性状的影响规律。数值计算结果表明,随着成层非均质土中各土层软硬程度差异的增大,隧道开挖会在邻近承载单桩引起明显反弯点,且桩体沉降亦随之增大;位于上软下硬成层土中的承载单桩桩身正弯矩更大,且该正弯矩出现在桩身中上部的反弯点部位,而上硬下软成层土中的承载单桩下部出现更大的负弯矩;与均质土中同位置承载单桩相比,位于上软下硬成层土中承载单桩桩顶及桩端轴力均更大,而位于上硬下软成层土中承载单桩桩顶轴力则更小。不同竖向集中荷载作用下,非均质土中盾构隧道开挖引起的承载群桩中前桩水平位移沿桩身分布与同位置承载单桩重合,后桩挠曲程度小于承载单桩;盾构隧道施工对承载群桩内力的影响明显高于对变形的影响。

桩基静载试验内力及变形计算应用研究

单桩竖向抗压静载试验除了用来确定桩基的竖向抗压承载力还用来了解桩基在竖向荷载的作用下桩自身及与桩周地层之间的内力分布与位移变形。结合实际工作采用慢速维持荷载法结合钢筋计应力测试技术对桩基检测规范所涉及到的基桩竖向应力变化及桩体变形的试验参数进行实际测试,全面展现桩基在不同竖向荷载作用下桩身摩阻、轴力、桩身压缩量、阻力分布及发挥进程等参数的变化情况及计算成果。

有多重虚约束的内平动齿轮传动机构力学分析

建立具有多重虚约束的内平动齿轮传动机构的力学模型.通过计入各运动副处的接触变形,建立变形协调方程,结合各构件的力学分析,得到其力学模型.结合具体实例,得到了高速级齿轮的啮合力变化情况,给出了曲柄转矩、平动齿轮轴承力及方位角、支撑轴承力及方位角随曲柄转角变化的规律,分析了设计参数对平动齿轮轴承载荷的影响,给出了两相平动齿轮与内齿轮啮合力的变化规律.实例分析结果表明,较大的尺寸系数及较小的啮合角对提高轴承的寿命十分有利.

拆模工序对沈阳文化艺术中心音乐厅缓黏结预应力结构内力变形的影响

为了探明模架拆除对复杂大空间大悬挑结构内力及变形的影响,对沈阳文化艺术中心音乐厅结构进行施工阶段有限元分析。在分析中,考虑了混凝土、钢束等材料的时效性能,利用"生死技术"设计了4个拆模阶段、6种拆模方案,考察各拆模方案、拆模阶段对音乐厅结构变形、关键构件的混凝土及钢束的应力分布。分析结果表明:1虽然各方案模架拆除顺序不同,但最终状态下音乐厅的变形最大位移均出现在屋顶悬挑端部;2当拆除23.2 m悬挑区域模架时,对音乐厅结构的变形变化、混凝土应力分布以及钢束有效应力变化具有较大影响;3当拆除屋顶非悬挑区域模架时,方案一、方案三和方案五音乐厅悬挑端均出现向上翘曲的变形;4建议采用二、四或六拆模方案进行施工。

高层框架-抗震墙结构在地震作用下内力重分布的近似计算

根据钢筋混凝土框架及抗震墙的模型试验数据 ,确定了各种变形阶段框架及抗震墙的割线刚度 ;并分析了多高层建筑结构侧移的成分 ,以及引起震害的侧移 ,将不同变形阶段框架及抗震墙的割线刚度、目标位移的控制值与引起震害的侧移值相联系 ,按割线刚度、采用矩阵位移法对高层框架 -抗震墙结构进行分析。从而得到遭遇本地区多遇地震、设防烈度地震及罕遇地震时 ,结构的弹塑性变形 ,框架、抗震墙及连梁的刚度退化程度 。

风荷载作用下跨座式单轨交通系统导向轮受力和变形分析

分析了在风荷载作用下 ,跨座式单轨交通系统车辆和轨道梁的受力状态 ,建立了车辆的平衡方程和轨道梁与车辆之间的变形协调方程 ,用该方程可以研究单轨车辆在上述荷载作用下承压轮和稳定轮 (合称导向轮 )的变形和内力 .并编制了计算程序 ,计算了不同导向轮柔度系数下轨道梁与车辆间的内力和变形 ,分别绘制了导向轮柔度系数与导向轮内力。

钢板桩护岸结构数值模拟分析

采用有限元计算软件ABAQUS对钢板桩航道护岸结构进行数值模拟分析与研究.通过大量的数值计算与分析,研究悬臂式钢板桩护岸结构不同插入比下岸坡土体的塑性变形以及桩的位移与内力,得出悬臂式钢板桩的最优插入比为1.05～1.27.在此基础上研究锚杆对悬臂式钢板桩护岸的加固效果,通过增设锚杆可改善护岸结构的变形与内力、约束岸坡土体的变形,并起到减小桩长的效果.在确定插入比的情况下研究锚杆位置与倾角对护岸的影响,通过对比岸坡土体塑性变形与结构的位移得出锚杆的最佳锚固位置为距离桩顶1.5 ～2 m,锚杆倾角对于钢板桩护岸结构的影响较小.