橋梁是交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的樞紐工程，提高橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度是減少自然災(zāi)害造成直接和間接損失的重要手段之一。近年來，基于多種災(zāi)害作用下橋梁結(jié)構(gòu)的性能化設(shè)計(jì)引起了廣泛關(guān)注。本項(xiàng)目擬對河流沖刷作用對橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和抗震性能展開研究，具體內(nèi)容包括：（1）開展不同沖刷深度群樁橋墩擬靜力試驗(yàn)研究，提出沖刷作用下群樁橋墩的滯回模型，并給出適用不同埋置深度的樁土相互作用的數(shù)值模型；（2）開展不同沖刷深度下帶群樁基礎(chǔ)梁橋的模擬地震振動臺試驗(yàn)研究，分析各種沖刷深度下樁土相互作用的受力全過程，進(jìn)一步完善和校核提出的數(shù)值模擬方法；（3）基于可靠度理論，結(jié)合試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，提出考慮橋梁沖刷深度的橋梁抗震性能分析和設(shè)計(jì)方法。上述工作結(jié)合理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，建立一種準(zhǔn)確、高效的整體結(jié)構(gòu)抗震分析方法，為提高公路橋梁在多種災(zāi)害下的可靠度打下理論基礎(chǔ)并提供技術(shù)支撐。 2100433B

群樁基礎(chǔ)是大型橋梁普遍采用的基礎(chǔ)形式，而船撞作用下橋梁的群樁基礎(chǔ)的安全性缺乏研究。目前船撞橋梁的研究中，簡化處理了土-結(jié)構(gòu)相互作用，嚴(yán)重影響了分析結(jié)果的精度和可靠性。本項(xiàng)目將針對橋梁群樁基礎(chǔ)在船撞作用下的動力反應(yīng)這一高度非線性的瞬態(tài)動力問題開展研究。基于直接法的思路，耦合船-橋碰撞、土-結(jié)構(gòu)相互作用，開展室內(nèi)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬。分析船體、橋梁結(jié)構(gòu)（包括群樁基礎(chǔ)）和土體在碰撞過程的動力特性，建立合理的模型，模擬上述耦合動力反應(yīng)過程，揭示群樁基礎(chǔ)、土體、船舶及上部結(jié)構(gòu)等碰撞關(guān)聯(lián)物體的特性對群樁基礎(chǔ)在船撞作用下的動力反應(yīng)的影響機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的橋梁船撞力的計(jì)算方法和全橋在船撞作用下動力反應(yīng)的群樁基礎(chǔ)部分的簡化模型。研究成果將推進(jìn)船撞作用下橋梁結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，促進(jìn)全橋在船撞作用下動力反應(yīng)等相關(guān)研究的發(fā)展。

船撞作用下橋梁群樁基礎(chǔ)的安全性缺乏研究。本研究針對船撞作用下群樁基礎(chǔ)的動力反應(yīng)機(jī)理，基于直接法的思路，耦合船—橋碰撞、土—結(jié)構(gòu)相互作用，利用室內(nèi)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬，開展了以下研究工作:(1)研究了船舶結(jié)構(gòu)對船舶碰撞影響,分析了船艏水平向和豎向隔板數(shù)、形狀及板厚等因素對船碰撞動力反應(yīng)的影響，結(jié)果表明隨著船舶剛度增大，船撞力隨之增大，碰撞接觸時長縮短，碰撞耗能率下降。(2)研究了船撞作用下單樁及群樁的動力反應(yīng)，結(jié)果表明隨著船舶重量增加，最大樁頂位移逐漸增加，最大樁頂加速度雖逐漸增加，但增幅不大。隨著船速的增加，最大樁頂位移及最大樁頂加速度逐漸增大；隨著撞擊角度減小，最大承臺加速度出現(xiàn)時刻、最大承臺位移均逐漸減小，最大承臺偏轉(zhuǎn)角度先增大后減小，在撞擊角度為 時，最大承臺偏轉(zhuǎn)角度最大。隨著撞擊位置從承臺中心向承臺邊緣變化，承臺加速度時程、最大承臺位移變化較小，而最大承臺偏轉(zhuǎn)角度呈線性增加。隨著上部荷載增加，最大樁頂加速度、最大樁頂位移均逐漸減小。隨著露出地面樁長的增加，樁基礎(chǔ)動力反應(yīng)均逐漸增加，由于整體剛度變大，露出地面樁長對群樁的影響小于單樁。樁間距對群樁動力反應(yīng)影響均較小。隨著樁徑和樁數(shù)的增加，最大樁頂加速度、最大樁頂位移逐漸減小，但減幅逐漸減小；隨著土動彈性模量的增加，最大承臺位移和最大承臺加速度逐漸增加，增幅逐漸減小。(3)研究了混合樁水平抗彎剛度，分析了含鋼率、泥皮彈性模量及泥皮厚度對混合樁的水平抗彎剛的影響。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行多元線性回歸擬合分析，提出了混合樁水平抗彎剛度的計(jì)算方法。(4)研究了船撞作用下混合樁單樁動力反應(yīng)，相同的船撞作用下，混合樁的樁頂最大位移、樁頂最大加速度比普通樁小得多，鋼護(hù)筒明顯提高了樁的抗水平撞擊性能。有泥皮的混合樁的樁頂最大位移、樁頂最大加速度均大于無泥皮的，表明泥皮對于混合樁的水平承載性能存在不利影響。(5)研究了最大船撞力和各影響因素的關(guān)系，提出了考慮了土-結(jié)構(gòu)相互作用船撞力計(jì)算方法，該方法中最大船撞力和船舶重量的開方成正比、和船速成正比、和樁徑、土體剪切模量、地面以上樁長成指數(shù)函數(shù)關(guān)系。綜上所述，在船撞作用下樁基礎(chǔ)的動力反應(yīng)機(jī)理研究基礎(chǔ)上，提出土-結(jié)構(gòu)相互作用對船撞力計(jì)算方法；針對船撞防護(hù)的新型樁基礎(chǔ)-混合樁，提出了其水平抗彎剛度計(jì)算方法，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特性分析船撞作用下動力反應(yīng)影響，上述工作可指導(dǎo)船撞作用下橋梁樁基礎(chǔ)的合理設(shè)計(jì)。

內(nèi)容簡介

本書結(jié)合作者多年來在該領(lǐng)域開展的研究工作，試圖通過對深水橋梁基礎(chǔ)沖刷方面的基礎(chǔ)知識、研究進(jìn)展以及工程實(shí)踐等進(jìn)行系統(tǒng)的介紹，以期讀者能夠較為全面地了解深水橋梁基礎(chǔ)的沖刷問題，并希望本書有助于讀者在掌握相關(guān)理論和已有成果的基礎(chǔ)上開展新的研究和探索。本書第一章對深水橋梁群樁基礎(chǔ)沖刷的基礎(chǔ)知識和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，由于沖刷研究涉及到多個學(xué)科，需要對沖刷分析涉及的水流、土體侵蝕以及橋梁基礎(chǔ)特性進(jìn)行了必要的了解；第二章至第五章主要針對群樁基礎(chǔ)沖刷的機(jī)理和分析方法進(jìn)行闡述，所涉及的物理模擬、理論分析和數(shù)值分析主要側(cè)重于機(jī)理方面的研究；第六章至第八章則側(cè)重于介紹沖刷對群樁基礎(chǔ)承載性能的影響，分別從靜力作用和動力響應(yīng)等方面進(jìn)行論述；第九章主要針對沖刷防護(hù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)論述。 梁發(fā)云，男，1976年3月出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任同濟(jì)大學(xué)教授，地下建筑與工程系副主任，巖土及地下工程教育部 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。擔(dān)任中國建筑學(xué)會地基基礎(chǔ)分會理事、中國土木工程學(xué)會港口工程分會理事等。2100433B