竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩三维有限元分析

预应力抗拔灌注桩通过对桩体施加预应力产生的抗拔力可以有效阻止裂缝发展,在承载力不变的前提下降低桩基钢筋用量,节省工程成本。借助有限元数值分析方法,通过各种符合抗拔桩工作性状的参数的合理假定,对竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩的工作性状及桩-土动力相互作用进行了研究。结论表明:桩径增大和桩长增长将导致桩顶位移量减小;预应力抗拔灌注桩与普通桩相比具有更好的变形协调能力和承受上拔荷载的能力。     

考虑冲刷作用效应桥梁桩基地震易损性分析

冲刷造成桩周土体的剥蚀将会削弱土体对桩基的侧向支撑能力,冲刷效应会对桥梁桩基的地震易损性产生影响,因此有必要对冲刷和地震共同作用下桥梁桩基的易损性进行研究。利用SAP2000软件建立三维桥梁有限元模型,通过非线性时程分析得到桥梁桩基地震响应峰值。采用概率性地震需求分析方法,建立不同冲刷深度下桥梁桩基地震易损性模型,在地震易损性函数假设为对数正态分布函数的基础上,通过回归分析得到概率模型中的参数,进而得到不同冲刷深度下桥梁桩基在不同破坏状态所对应的地震易损性曲线,并分析冲刷深度对桩基破坏概率的影响。研究结果表明:随着冲刷深度的增加,桥梁桩基在地震作用下的破坏概率显著增加。     

高耸进水塔结构在地震作用下的动态响应分析

针对低周往返地震作用下的应力释放和应力调整规律,引入动态接触单元,采用El Centro地震动时程分析法,研究了接触非线性问题的高耸结构动态接触分析方法。对比分析弹性连接和动态接触方法的差异性,针对进水塔相互作用体系动力特性及响应影响规律进行讨论,将该模拟方法应用到5·12汶川地震作用下的紫坪铺1#泄洪塔工程。分析认为：考虑动态接触更符合地震作用下进水塔的实际受力情况;振动位移、速度、加速度更多地取决于地基特性,受上部结构刚度变化的影响不大;该塔体的整体稳定性可以保证,与震后复核结果相符。采用动态接触研究进水塔-岩体联合动力相互作用是十分必要的。     

基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析

进水塔结构作为水电站的进水建筑物,其抗震性能对水电站的安全运行有重要意义。以沙牌水电站的高耸独立进水塔结构为研究对象,应用3条耐震时程曲线对其进行抗震性能分析与评估,并将计算结果与天然地震动下的增量动力分析结果进行比较,对比分析进水塔塔顶位移、基底剪力及地震损伤历程。实例研究表明：耐震时程法可以较好地分析结构的抗震响应,与增量动力分析结果的均值相匹配。耐震时程法可以利用较少的时程分析得到不同动力强度作用下的结构响应,且计算结果精度好、效率高,为进水塔结构的抗震性能分析提供一种新的手段。     

小浪底南岸进水塔结构抗震性能分析

小浪底南岸引水口进水塔为大体积混凝土结构，其体型和边界受力情况都较为复杂。本文采用三维有限元方法，根据进水塔结构的特点和受力条件，分6种工况对其进行抗震性能分析，研究其应力、位移和内力的分布规律，并对有限元法和结构力学方法的内力成果进行对比分析。计算结果表明，在地震力作用下，进水塔的变形满足结构设计要求，但在抗震薄弱部位内力较大，在结构设计时需采取特殊措施，以确保塔体结构的安全。本文的计算结果为进水塔结构设计提供了科学依据。     

立式储油罐地震作用下的抗提离可靠度分析

储油罐在水平地震作用下会出现罐底提离而导致储油罐发生提离破坏,影响储油罐的可靠性。为了研究立式储油罐在地震作用下的抗提离可靠度情况,文中总结建立了在储油罐抗提离可靠度分析中涉及的随机变量的概率模型,运用可靠性分析的JC法对不同工况下的储油罐进行了抗提离可靠度计算,得出了储油罐在地震作用下的提离破坏规律。通过计算实例可以看出,对大型储油罐在地震作用下的抗提离可靠度分析是切实可行的。     

核电核岛嵌岩桩地基动力响应及液化分析

运用三维有限元差分软件FLAC3D对混凝土桩加固的地基建立模型,对天然地基以及桩基地震液化前后地基模型的加速度、位移以及桩基的液化情况等进行数值模拟和系统对比分析,得到4种工况地基的加速度变化情况以及地基液化特点。计算结果表明加速度在非液化层传播呈放大趋势,而液化层对地震波的传播有明显削弱作用。在相同地震动作用下,天然地基的超孔压比值超过0.75的单元略多于桩基,桩对消除地基液化作用有限。研究成果可以作为类似的工程实例的参考。     

人工高陡边坡大直径灌注桩受力性能与数值模拟分析

为了研究人工高陡边坡段大直径灌注桩的受力性能和承载特性,开展了人工高陡边坡段大直径灌注桩的受力性能和数值模拟分析.提出了在人工高陡边坡段大直径灌注桩与桩基周围土体相互作用的内力计算公式,并利用MADAS GTS有限元软件建立有限元分析模型,研究了竖向荷载、桩长、边坡坡度、桩径等各种因素对桩基体系承载性状的影响,得出了竖...     

大直径扩底灌注桩的抗震性能研究

深入分析土-大直径扩底灌注桩体系动力相互作用机理是地震工程的重要研究内容。本文采用快速拉格朗日FLAC~(3D)有限差分程序建立地震荷载作用下扩底桩-土和等直径桩-土动力相互作用体的三维数值模型,分析大直径扩底桩与普通等直径桩地震反应的差异。桩周土采用Mohr-Coulomb弹性模型以考虑土体的非线性,桩体采用线弹性模型,桩与桩周土之间采用"切割模型"法设置桩土间接触面。输入5·12汶川地震波,对两种桩基的地震反应进行了数值计算与分析。结果表明:扩底桩的抗震性能优于等直径桩;与具有显著差异的加速度时程曲线相比,扩底桩对位移动力响应并不敏感。     

考虑SSI效应的隔震结构体系振动台模型试验与数值模拟对比研究

基于考虑土-结构相互作用(SSI)效应的隔震结构体系振动台模型试验,以ABAQUS软件为计算平台,考虑土体的非线件特性,建立了将土体一桩基-隔震结构视为共同工作整体的三维有限元模型,对各种试验工况下的地震反应进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明:数值模拟和振动台模型试验结果基本一致,两者得到的SSI效应对隔震结构地震反应的影响体现出相似的规律性,印证了数值模型的正确性.     

多桩型复合地基作用机理与动力特性研究

对由碎石桩和CFG桩构成的多桩型复合地基的作用机理进行分析,通过数值模拟,对多桩型复合地基的动力特性进行研究,探讨桩型配比、桩径、桩长、CFG桩桩体刚度和碎石桩桩体渗透性等设计参数对多桩型复合地基动力特性的影响。研究结果表明:相同条件下地震期多桩型复合地基的动变形小于碎石桩复合地基而大于CFG桩复合地基,震后沉降量相对较小,在工程设计时碎石桩与CFG桩的桩型配比宜为4∶5;随桩体长度、桩体直径和CFG桩刚度的增加,多桩型复合地基地震期的竖向动变形逐渐减小;随碎石桩桩体渗透性的增加,多桩型复合地基中的超动孔隙水压力减小,震后沉降量降低。     

基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真

当前利用改进动力Winkler模型分析基坑桩地震冲击下的受力情况,不能预防应力波的反射作用,导致其分析结果具有不全面、准确性低的缺点。本论述提出有限元数值模拟的基坑桩地震冲击下的受力分析模型,通过基坑桩小应变模型描述不同应力状态下基坑桩模量的变化,采用有限元数值模拟方法结合基坑桩小应变模型对基坑桩有限元模型进行塑造。在约束基坑桩有限元模型边界条件时,模型选择黏性阻尼器的吸收边界,使模型边界上的应力波不会遭到折射,避免运算结果出现误差。利用Newmark方法对基坑桩有限元模型进行动力时程分析,实现基坑桩在不同应力状态下的受力分析。实验结果证明:所提模型能够有效、准确的对地震冲击下的基坑应力分布、基坑桩身弯曲度、变形位移以及桩体水平位移差值对比等进行全面的分析。     

钢管桩单桩复合地基加固隧道软土地基试验研究

为了对宝兰客运专线王家沟隧道软弱地基进行加固处理,并了解加固后的桩基受力状态,通过现场试验及数值模拟,研究钢管桩单桩复合地基的荷载沉降特性及钢管桩轴力、桩侧摩阻力以及桩身弯矩的变化规律。研究结果表明:由现场试验所得的P-s(荷载-位移)、s-lgt(位移-时间的对数)以及s-lgp(位移-荷载的对数)曲线没有明显可以确定极限承载力的特征点,根据规范采取控制沉降的方式给出极限承载力特征值为200 kPa,并可以此作为设计依据。根据数值模拟中钢管桩的总沉降量以及荷载沉降"归一化曲线",数值模拟可以作为现场试验的必要补充。数值模拟结果显示:桩身轴力呈"D"状分布,最大值为59.8 kN;在距桩顶2 m桩长范围内有负摩阻力产生,其余部位均为正摩阻力,负摩阻力最大值约为130 kPa,正摩阻力最大值约为50 kPa,且桩身中性点并不唯一;桩身上部有弯矩产生,但数值很小,对钢管桩稳定性的影响可以忽略。     

土-结构动力相互作用及基础形式对超大型冷却塔结构地震反应的影响分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别对基于刚性地基假定的环板基础、考虑土-结构动力相互作用的环板基础和桩基础超大型冷却塔模型进行了模态分析、弹性和弹塑性时程分析,研究了土-结构动力相互作用和基础形式对超大型冷却塔结构动力特性和地震反应的影响。结果表明:当考虑相同阶数的振型时,刚性地基模型的振型参与质量系数最小。地震作用下,刚性地基模型和桩基础模型的加速度响应、支柱内力、塔壳混凝土主应力等一般比考虑土-结构动力相互作用的环板基础模型偏大,但塔顶水平位移偏小。土-结构动力相互作用比基础形式对冷却塔动力特性以及地震反应的影响更大,且二者对冷却塔竖向振动的影响比水平向大。三种模型计算所获得的冷却塔薄弱部位均集中于支柱,且支柱最大侧移角相差不大。     

Shaking Table Tests on Bridge Foundation Reinforced by Anti-slide Piles on Slope

Based on the requirement of seismic reinforcement of bridge foundation on slope in the Chengdu-Lanzhou railway project, a shaking table model test of anti-slide pile protecting bridge foundation in landslide section is designed and completed. By applying Wenchuan seismic waves with different acceleration peaks, the stress and deformation characteristics of bridge pile foundation and anti-slide pile are analyzed, and the failure mode is discussed. Results show that the dynamic response of bridge pile and anti-slide pile are affected by the peak value of seismic acceleration of earthquake, with which the stress and deformation of the structure increase. The maximum dynamic earth pressure and the moment of anti-slide piles are located near the sliding surface, while that of bridge piles are located at the top of the pile. Based on the dynamic response of structure, local reinforcement needs to be carried out to meet the requirement of the seismic design. The PGA amplification factor of the surface is greater than the inside, and it decreases with the increase of the input seismic acceleration peak. When the slope failure occurs, the tension cracks are mainly produced in the shallow sliding zone and the coarse particles at the foot of the slope are accumulated.     

多年冻土区桥梁桩基础地震响应的模型振动试验研究

以青藏铁路高温不稳定多年冻土区"以桥代路"工程——清水河特大桥的桩基础为研究目标,在负温条件下对该桥梁桩基础结构的缩尺模型进行了地震荷载作用的模型振动试验,研究了地震荷载作用下桩-冻土相互作用,分析了结构的地震响应特征,明确了桩体动荷响应对桩周冻土地温和应变的影响规律,最后对地震荷载作用下高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的稳定性作出了评价.     

基础刚度对砖石古塔地震响应影响研究

以西安万寿寺塔纠偏工程为研究背景,分别建立增加圈梁、圈梁-地梁组合以及圈梁-地梁-托盘组合模型下的塔体与基础协同工作模型。采用时程分析法,对不同基础刚度条件下塔体的地震响应进行分析及评估,结果表明:(1)增大基础刚度的同时结构的地震位移响应将会被放大,但应力时程曲线的波动范围随之缩小、幅值减小;(2)增设圈梁时由于塔底三向受力,塔底应力将被放大;(3)进行基础完全托换能够大幅改善塔底在地震作用下的受力状态。在塔体加固维修时应综合考虑地震作用下塔体的位移放大效应与塔体应力分布的影响,选取合适的基础刚度。     

装配式人防外墙等效荷载作用下整体性能的分析

运用有限元模拟计算,分析了在等效荷栽及墙外侧土压力的共同作用下,装配式人防外墙结构的整体性能及结构的开口情况、灌注桩的应力分布、装配式墙板的应力以及应变分布等。研究发现：装配式人防外墙结构会产生开口,但开口值较小;桩体的受力比较连续,桩体混凝土沿土压力方向逐渐由受压为主变为受拉为主,墙体的上下端面应力比较集中。结果表明,本文的研究成果对装配式人防外墙结构的设计和施工实践具有指导意义。     

强震作用下桩-土-断层非线性动力相互作用特性

为研究强震区跨断层桥梁桩基非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用MIDAS/GTS有限元软件,建立了桩-土-断层相互作用模型,分析0.20~0.60g地震动强度下断层上下盘桩基加速度响应、桩顶水平位移、桩身弯矩以及桩身剪力响应情况。结果表明:覆盖层土体对桩身加速度放大作用明显,且随着输入地震动强度的增大,放大作用逐渐减弱;覆盖层对地震波的滤波作用显著,随着输入地震动强度的增大,滤波作用逐渐减弱;上盘桩基达到桩顶峰值加速度的时刻滞后于下盘;随着输入地震动强度的增大,上、下盘桩的桩顶产生的永久位移和水平位移峰值逐渐变大,上盘桩顶产生的永久位移和桩顶峰值位移均大于下盘,产生显著的"上盘效应";不同强度地震动作用下,断层上、下盘桩基弯矩均在上部土层界面处达到峰值,剪力均在基岩面处达到峰值,下盘桩基弯矩和剪力峰值大于上盘桩基,呈现出显著的"下盘效应"。在桥梁桩基抗震设计时,应着重考虑断层上、下盘桩基的差异和不同强度地震作用对桩基承载特性的影响。