小箱梁抗剪及抗弯加固措施及效果分析

改扩建工程往往面临着既有桥梁的加固,以浙江某高速改扩建项目为案例,首先分析了抗弯承载能力、抗剪承载能力、局部承压承载能力不足的原因;其次结合各自承载能力基本原理,结合规范要求,分析了加固常用方法,并对每种加固方法的原理进行了介绍;最后结合项目实际特点,介绍了所采用的方法以及加固的效果。结果表明,采用合适的加固方法可以有效解决城市高速公路桥梁的结构问题,确保了其长期安全运营。这一研究为城市基础设施的可持续发展提供了有力支持。

基于最大熵原理的基桩竖向承载力的可靠度分析

基于无量纲计算模式,研究了极限状态方程中每个随机变量对基桩竖向承载力可靠度分析的影响,并采用最大熵原理将可靠度指标的计算转化为熵密度函数的计算。计算熵密度函数时采用牛顿迭代法,从而解决了在分析基桩竖向承载力的可靠度时可能产生的迭代不收敛的情况。在计算中,采用的数据直接来源于样本,减少了对已有数据和经典概率分布的依赖。利用无量纲计算模式推导了基桩竖向承载力的失效概率的计算公式。工程实例分析表明,其计算效率较高且精度满足工程需要。

考虑地基土自重影响的地基承载力系数

由于地基材料的非线性,采用传统的叠加法计算地基承载力会带来误差。基于无重土地基破坏模式的承载力系数不适用于考虑地基土重的情况,这是采用叠加法计算地基承载力会产生误差的主要原因。基于滑移线法,分析了由叠加法所带来误差的变化规律,并计算了能有效减小或完全消除该误差的承载力系数。研究表明:采用传统的叠加法计算得出的地基承载力是偏低的,且误差随地基土内摩擦角的增加而增加,随黏聚力的增加而减小。采用考虑土重影响的承载力系数计算地基承载力,能有效减小或完全消除叠加法所带来的误差。

基于统一强度准则的预应力锚索极限承载力计算

基于统一强度理论和极限平衡原理,结合预应力锚索破裂面的形状,推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、锚索的倾角、锚固体注浆压力、岩土体种类等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。为验证计算公式的实用性,分别在软岩与硬岩中考虑不同的影响因素对理论计算结果与实测结果进行了比较。研究结果表明:随着加权系数的增大,锚索的极限抗拔力相应增加,但破裂面形状基本没有改变;锚索的极限抗拔力主要取决于锚索与浆体、锚固体与岩土体之间的界面强度,而破裂锥体部分岩土体所分担的抗拔力较小;在软岩中锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度主要取决于锚固体与岩体的界面强度,受注浆压力的影响较小;在硬岩中注浆压力对锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度都有着重要的影响,随着注浆压力的增大,极限抗拔力和破裂锥体高度相应增加。

国家体育场屋盖次结构扭曲构件设计研究

国家体育场屋盖肩部次结构扭曲构件以受弯为主,构件壁厚很薄,板件容易发生局部屈曲。对扭曲构件受力机理进行了深入的研究,提出设置内部加劲肋的方式提高箱形扭曲构件的抗弯刚度,减小板件的面外变形。通过调整加劲肋间距,使扭曲构件与分段折线箱形构件的强度与刚度相等。在确定加劲肋形状时,综合考虑焊接操作空间、节约材料等因素。设计过程中除进行大量有限元计算分析外,还进行了缩尺模型试验,验证设计方法的可靠性。

灌注桩承载力不满足要求处理原则、方法及案例

针对实际工程中经常出现的灌注桩承载力不满足要求的工程问题,结合工程经验,给出了此类工程事故处理原则和顺序。为避免或减少类似事故发生,总结了7种可能造成承载力不满足要求的原因,介绍了5种处理方法及相应的适用范围,并结合实际工程案例介绍了某工程事故的处理过程、注意事项和处理后的效果,明确提出处理后沉降满足规范要求是衡量事故处理成功与否的最终标准。

复合加载情况下非均匀地基上矩形基础承载力研究

复合加载情况下,求解非均质地基上矩形基础的极限承载力,以及从理论上研究影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上矩形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件,在引入问题边界条件后,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面方程。同时研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、矩形基础长宽比、土层强度比与地下水位变化等因素对地基极限承载力的影响。

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。

预应力混凝土空腹桁架转换结构低周反复荷载试验研究

针对预应力混凝土空腹桁架转换结构"强化转换层及其下层,弱化转换层上部结构"的抗震设计思想,提出重点加强框支柱及桁架下弦作为结构最后一道防线,以及适当加强桁架相邻上层框架柱底等细化设计原则。基于我国规范和上述设计原则,对由原型子结构按1∶4相似系数缩尺后的试验模型进行直接配筋设计,并通过水平低周反复荷载作用下的拟静力试验对其抗震性能进行验证。试验模型实现了将薄弱层控制在转换结构上部框架的设计目标,并在上部框架达成梁铰机制或混合机制的理想耗能模式。试验结果表明,结构具有较大的抗震承载力安全储备,以及良好的延性性能和耗能能力。此外,虽然试验模型框支柱及桁架下弦仍难以避免出铰,但其塑性铰转动量有限,对结构抗震性能影响小。

钢骨混凝土受弯构件正截面承载力计算的一种新方法

在对钢骨混凝土 (SRC)梁正截面承载力计算方法即简单叠加法和一般叠加法进行介绍的基础上 ,分析了这些计算方法存在的不足和缺陷 ,研究并推导出了一组更为精确和合理的SRC梁正截面承载力的计算公式 ,并将这一新的计算方法与简单叠加法和一般叠加法进行了对比分析和讨论 ,阐述了其存在的突出优点。

紊流滑动轴承油膜承载力的近似解

随着旋转机械向高转速、大功率方向发展,作为支承的滑动轴承越来越多地工作在紊流工况。为了能够快速准确地分析其润滑性能,给出了基于Sommerfeld和Ocvirk数的一种有限长紊流滑动轴承非线性油膜承载力的近似解析表达式。通过采用多参数原理对有限长紊流滑动轴承润滑的Reynolds方程进行了求解,计算得到了滑动轴承的油膜承载力,并与有限元法计算的结果进行了比较,验证了基于多参数原理求解紊流滑动轴承承载力近似解析方法的正确有效性。在此基础上,分析了偏心率、宽径比对滑动轴承的轴承承载力以及压力分布的影响。计算结果表明该近似解析方法适用于求解各种宽径比轴承的油膜承载力,尤其在较大的偏心率和载荷范围内适用。

砂土中深基基底极限承载力分析

以球孔扩张模型为基础,引入八面体应力和曲线型Mohr-coloumb强度包线,利用能量平衡原理和体变平衡原理建立方程组,来分析密砂中深基础的基底极限承载力;并将本文理论与其他理论和实际应用进行比较,表明本文理论更符合实际情况。本理论是综合了剪切机理和压缩机理的一种新的尝试,是对Vesic课题的发展。

岩溶地基中超长桩承载力数值计算方法

针对岩溶地区溶沟、溶洞发育等复杂地层,提出基于最小势能原理的超长桩穿越岩溶地层时的承载力计算方法。首先,构建适用于岩溶地层的桩侧摩阻力计算模型;其次,分别推导了非岩溶地层和岩溶地层中桩身的能量平衡方程,并由此得到桩身单元的位移、轴力计算式;再次,基于最小势能原理推导了桩身的势能增量计算式,并采用黄金分割搜索法作为计算程序的收敛算法。最后,以娄新资水大桥桩基工程为算例,采用文中方法对工程桩进行计算,计算结果表明超长桩穿越岩溶地层时的承载力计算方法合理可行。

钢骨混凝土梁正截面承载力计算的叠加方法

根据塑性理论下限定理 ,由平衡条件 ,任意给定钢骨部分和钢筋混凝土部分承担的轴力 ,并分别求得相应各部分的受弯承载力 ,两部分受弯承载力之和的最大值 ,即为钢骨混凝土梁的受弯承载力。针对工程中常用的实腹式钢骨混凝土梁 ,推导出解析解 ,解决了直接采用一般叠加方法计算钢骨混凝土梁正截面承载力反复试算的困难 ,统一了钢骨混凝土梁正截面承载力的计算模式 。

ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力试验与理论研究

为了探究ECC/高强钢筋混凝土叠合梁的正截面受弯特征,以及ECC层厚度对叠合梁整体受弯性能的影响,做了两组共5根梁试件的正截面受弯试验。发现与高强钢筋混凝土梁相比,叠合梁的承载力更高,相同荷载下的挠度值和最大裂缝宽度较小。在受弯全过程中其截面应变仍符合平截面假定,钢筋与ECC也可以实现协调变形,说明受拉区使用ECC可以使得高强钢筋的应力得到充分发挥。但ECC层厚度过大可能会使叠合梁发生脆性破坏。进一步地,在此研究的基础上,对已有ECC的本构模型进行简化,忽略其应力强化贡献,并运用叠加原理,提出一种用于计算ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力的方法,将计算结果与试验结果及诸多文献结果进行比较,发现吻合度较高。

工程结构整体承载力设计与优化的弹性模量缩减法研究

为解决当前结构设计和优化方法不能定量设计结构整体承载力的问题,基于弹性模量缩减法建立了工程结构整体承载力设计公式与优化准则。首先利用齐次广义屈服函数定义单元承载比、基准承载比和构件承载比,据此建立高、低承载构件的判别准则。然后利用弹性模量缩减法首步和末步迭代分析结果求解构件安全系数和结构整体安全系数。根据截面强度和安全系数之间的正比例关系,按照预定的结构整体安全系数确定高承载构件的截面强度,使结构同时在构件和整体两个层面上满足承载安全性要求。进而以均匀承载为准则,根据截面强度与单元承载比之间的反比例关系缩减低承载构件截面强度,开展结构优化设计,获得承载安全性能和经济性能均优的结构设计方案。算例分析表明,该方法有效克服了传统设计方法的缺陷,具有较高的计算精度和效率。

钢筋混凝土构件正截面承载力计算公式的教学探讨

混凝土结构原理是土木工程专业重要的专业基础课,是联系力学与后续专业课程的桥梁,具有概念多、计算公式多等特点,尤其是课程核心内容正截面承载力计算公式涉及的种类较多,学生完全靠死记硬背会产生畏难情绪,为此,让学生展开空间想象,构建各类正截面承载力计算简图,再借助力学平衡知识自行推导相应的计算公式,做到举一反三,达到迅速掌握核心内容的目的。

基于非线性规划法的单桩受扭研究

为获得扭矩作用下基桩内力及扭转变形,假定桩为弹性梁,采用非线性土弹簧模拟桩土间的相互作用,建立了单桩受扭的简化计算模型。通过将桩身离散成若干单元,计算得到桩土体系的总能量计算式,考虑桩身力平衡和扭转位移连续条件,基于最小势能原理,建立了用于受扭单桩变形计算的非线性规划模型,并采用最优化计算方法求解该计算模型,获得了单桩的扭转变形。通过在双层地基模型中的受扭计算分析,验证了该方法在层状地基中的适用性。结果表明:桩的抗扭刚度约与桩周土剪切模量的0.5次方成正比例关系;其次,顶层土的剪切模量对桩身的抗扭性能影响较大,通过提高这部分地基土的剪切模量来提升桩的抗扭能力,是实际工程可以采取的经济且有效的手段。基于一模型试验,用MATLAB编制了计算程序,完成了影响因素分析。结果表明:在相同的扭转荷载下,增大桩身剪切模量G_P和桩径d,桩头的扭转角减小,但提高G_P并不能有效提高桩土体系在扭矩作用下的极限承载力;而桩径d越大,桩土体系所能承受的极限扭矩越大,且极限扭矩值的变化率约与桩径的变化率的平方成比例关系;此外,受扭桩的极限承载力的大小与桩侧土极限剪应力B成正比例关系。

复合加载情况下非均质地基上条形基础的极限承载力研究

复合加载情况下精确求解非均质地基上条形基础的极限承载力以及评价影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上条形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件。引入问题边界条件,利用VC++6.0编制了数值计算程序,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面函数与破坏包络曲线。从理论上研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、土层强度比与地下水位变化等因素对地基破坏包络曲线的影响。研究结果表明,其解答是地基极限承载力真实解的某一最小上限。