双排桩支护结构有限元模拟及计算

双排桩是近些年兴起的一种新的深基坑支挡结构,具有侧向刚度大、施工方便、稳定性较好等优点.利用ANSYS有限元软件对门架式双排桩与单排桩的桩身内力和桩顶水平位移进行计算.将计算结果进行综合比较,得出了一些结论.     

剪切位移传递法预估竖向荷载作用下单桩的P～S曲线

本文提出的剪切位移传递法将桩侧摩阻力和桩端阻力分开考虑,再通过位移协调将二者联系起来.计算时将桩分成若干微小单元,根据桩的沉降由桩尖位移和桩身压缩量两部分组成,列出n元非线性平衡方程,解此n元非线性方程组并用迭代法可求得在一假定桩尖位移下桩顶的竖向作用力,从而预估单桩在竖向荷载作用下的荷载--沉降曲线.     

水平和轴向荷载下单桩变形内力的状态空间解

对水平与轴向荷载作用下单桩内力变形的求解提出了一种状态空间法。首先,根据线弹性地基反力理论、Euler-Bernoulli梁理论和桩单元平衡条件,建立了地面以上及以下桩身响应的状态方程,其中桩周土体对桩的反力采用三参数模型来模拟。其次,为了使上述状态方程线性化,将地面以上和以下桩身等分为若干桩段,并设各桩段上的地基反力系数、轴力与自由段上水平分布荷载都为常数,建立了地面以上及以下各桩段响应的线性化状态方程。第三,利用桩顶、桩底条件以及各桩段之间的位移内力连续光滑条件,得到了水平轴向荷载共同作用下桩变形内力的状态空间解,编制了计算程序。最后研究了轴向荷载对桩顶水平位移和桩身最大弯矩的影响。计算结果表明:本方法和程序是易于使用且可靠的;当轴向荷载或者水平位移较大时,轴向荷载对桩身弯曲响应的影响很大。     

某基坑排桩位移监测分析

由于土体与桩之间的复杂相互作用,在施工过程中需要对土体、桩体响应进行监测。以某基坑为工程背景,探讨桩土作用过程中,桩体的位移变化情况,表明：在整个基坑开挖过程中,桩身水平位移变化较小,最大位移点在桩顶,桩水平位移基本稳定,得到的结果可为工程实践提供参考。     

微型桩顶刚性板连接治理堆积层滑坡模型试验研究

为了探究微型桩在刚性板连接下加固堆积层滑坡效果,本文基于室内物理模拟试验,研究微型桩受刚性板连接后及在桩顶不同荷载作用下桩身的受力特征。研究表明：微型桩通过刚性板连接后相较于独立微型桩群,滑坡体同一监测点处水平位移明显减小,在此基础上增加桩顶荷载则位移进一步减小;在刚性板作用下,第1至第3排桩身土压力依次减小,桩身抗力比为1∶0.77∶0.71;桩身弯矩呈现“S”型分布,反弯点存在于滑面附近;相较于独立微型桩,刚性板连接微型桩后及桩顶荷载作用下桩身弯矩最大值变化明显降低。     

辐射沙洲海域海上风电高桩承台基础水平承载力数值模拟研究

江苏省海上风电工程主要位于岸外辐射沙洲海域,对此区域海上升压站高桩承台承水平承载性能研究具有重要意义。基于海上单桩水平静载试验结果,建立高桩承台基础有限元数值模型,开展承台水平承载性能数值模拟研究。结果表明：(1)承台水平荷载-位移(Q-s)关系曲线上有3个拐点：当承台水平位移为0.02 m,泥面处桩周土体发生屈服;当承台水平位移为0.40 m,钢管桩顶与承台相交处由于应力集中而发生整体屈服;当承台水平位移为0.80 m,钢管桩在泥面靠下的位置发生整体屈服。(2)承台水平位移为1.0 m时,Z1、Z5、Z8 3种类型桩的挠度曲线相似,桩身挠度分别在泥面12、5、8 m处趋近于零。(3)承台水平位移为1.0 m时,桩身的塑性区主要集中在两个部位,一个部位是桩顶与承台相连接的区域,桩身向上距离泥面13～17 m处,另一个部位是桩身向下距离泥面1～8 m处。研究成果可为未来江苏岸外辐射沙洲海域高桩平台设计及稳定性分析提供技术支持。     

美丽的火山湖简

双排钻孔抗滑桩可假设为弹性桩。通过单桩刚度系数计算双排桩的刚度系数,然后根据双排桩的刚度系数与滑坡推力计算桩顶的变位与转角,再根据单桩的刚度系数与双排桩中的变位与转角计算桩身的内力。对一个滑坡实例,设计矩形截面悬臂桩和双排式一小直径钻孔抗滑桩两个治理方案,经方案比选后得出：采用双排式小直径钻孔抗滑桩方案,不仅可以承担更大的滑坡推力,在工程造价上可以节省18％左右。在桩孔开挖时既节省人力又提高施工速度,所耗工期仅为人工挖孔的3/5左右。     

成层非饱和土中桩的纵向振动特性分析

基于Bishop有效应力公式,单相流固结理论,以及阻抗函数递推方法研究了三维轴对称条件下成层简化的非饱和土中变截面桩的纵向振动特性。在频域中,求得了桩顶位移和速度的响应函数。利用傅里叶逆变换,得到了瞬态半正弦脉冲荷载作用下桩顶时域响应的半解析解。通过数值计算,分析了土层模量变化、土层饱和度变化以及桩身截面变化对桩顶频域和时域响应曲线的影响。结果表明,土层模量变化对桩顶频域和时域响应有一定的影响,土层饱和度变化基本没有影响,桩身截面变化影响较大。     

分布式光纤传感技术在桩基水平载荷试验中的应用

介绍了分布式光纤传感技术(BOTDA)测量应变原理和传感光缆布置,推导了单桩在水平荷载作用下利用实测分布式应变计算桩身弯矩和挠度的计算公式。单桩水平载荷试验时,不同位移测试计算方法的成果对比分析表明:分布式光纤传感技术测量桩身应变数据准确、可靠,计算的挠度与测斜仪测得的水平位移一致,计算的弯矩分布合理,可推广应用于基桩质量检测和长期安全监测。     

增层开挖条件下既有建筑群桩基础三维数值分析

既有建筑下增层开挖对群桩基础的影响不同于基坑开挖对待建建筑桩基的影响,采用HARDENING-SOIL弹塑性模型模拟土体及接触面单元模拟桩土相互作用,分别就摩擦型桩和端承型桩,建立桩筏基础-地基-增层开挖三维有限元模型,分析增层开挖后桩顶反力、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩体水平位移和桩身弯矩分布规律,并对比分析桩顶Q-S曲线和桩侧摩阻力在开挖前后变化规律,通过研究,取得了增层开挖对既有建筑群桩基础影响的基本认识,揭示了开挖后摩擦型桩和端承型桩不同变化规律,这些规律有助于类似工程的设计施工。     

考虑桩土相互作用的抗滑桩加固边坡破坏模式分析

抗滑桩是加固边坡的常用方法,不同的抗滑桩设计方案会影响桩加固边坡的破坏模式与稳定性。本文采用数值方法来模拟桩土相互作用,建立了抗滑桩加固边坡的计算模型。通过以坡面位移突变为判据的强度折减法计算加固边坡的安全系数,同时获得加固边坡的破坏模式。以某一土质边坡为例,分析了不同抗滑桩桩径及设桩位置组合下的加固边坡破坏模式,并从抗滑桩桩顶位移的角度来解释加固边坡破坏模式的变化规律。结果表明:抗滑桩的设桩位置对加固边坡的破坏模式起决定作用,不同的设桩位置会产生桩后土体滑移破坏、桩前土体滑移破坏和桩身断桩破坏3种破坏模式;抗滑桩的桩径决定了桩的抗弯能力,从而决定加固边坡在发生破坏时是桩失效还是边坡失稳。     

M法在浮式结构靠船桩簇计算分析中的应用

浮码头中靠船桩是承受外加水平荷载的主要受力体,计算确定桩身变形是靠船桩设计中的重点.本文结合规范及工程实例,通过m法计算柔性靠船桩的内力及变形的基本思路,可作为柔性靠船桩设计分析的一个参考.     

开挖卸荷对坑内既有受荷工程桩承载特性的影响分析

开挖对坑内既有受荷工程桩的影响正逐渐受到重视。基于室内模型试验,分析了在土体不同开挖深度工况下,桩顶荷载、坑内工程桩与挡土墙的距离因素对坑内既有受荷工程桩内力和变形特性的影响。试验结果表明,随着土体开挖引起坑内受荷桩的有效桩长减小和开挖深度的增加,桩身最大弯矩点下移,距离越小土体侧向位移作用越明显,挖深越大作用越明显。而既有轴向荷载会增加最大弯矩值,但对位置影响有限;当坑内既有受荷桩有效桩长减少到开挖前有效桩长的约一半时,土体新增挖深会显著增加桩身侧向位移,最大侧向位移点下移,随着桩与支护排桩距离减小,桩身弯曲效应相应增加,而既有轴向荷载也会增加弯曲效应,但对最大位移点的位置影响有限。     

p-y法中桩身单元设置对计算海上风电单桩基础水平位移的影响

p-y曲线法较好地反映了桩土相互作用的变形特性,是应用最广泛的水平受荷桩非线性分析方法。然而对于p-y曲线法中桩身单元数量和间距的最优设置,一般根据经验定性给出,缺乏足够的定量研究。鉴于此,本文通过有限差分法推导了p-y曲线法的非线性解答过程,并将解答方法编制成MATLAB程序;然后针对砂性土地基,在不同相对密实度、桩径和深径比的条件下,分析桩身单元数量和间距对桩身水平位移的影响。根据研究结果得出桩身单元数量和间距最优设置的拟合公式,为海上风电单桩基础设计提供技术支撑。     

墩梁固结桥桥墩计算长度系数解析解及应用

为准确考虑墩梁固结桥桥墩屈曲失稳,本文取四跨墩梁固结桥,用位移法建立桥墩失稳通用平衡方程组以求得计算长度系数。该平衡方程组中,不仅考虑了线位移刚度和转角刚度的耦合影响,还考虑了单墩在轴向力作用下刚度的影响,并考虑了其余墩在轴向力作用下的整体屈曲反应。最后,通过解析给出各计算长度系数的对比结果。     

桩靴式导管架基础承载特性数值模拟研究

海上升压站基础受到海洋复杂的环境荷载作用,因此开展导管架基础的稳定性分析,具有重要工程意义。以大连庄河某海上升压站基础为研究对象,建立桩靴式导管架基础ABAQUS数值模型,开展导管架基础水平承载特性数值模拟研究,得到如下结论：桩靴式导管架基础水平荷载-水平位移(Q-s)特性曲线显示,水平位移为0.25 m时,Q-s曲线出现转折点,确定其水平极限承载力约为13 MN;此时,上拔桩的竖向位移约为下压桩的2倍,造成导管架基础失稳破坏。上拔桩和下压桩的桩身绕度分布相似,泥面以下15 m区域桩身基本不发生变形;上拔桩和下压桩桩身的应力随着入泥深度的变化规律相似,入泥深度5 m处桩身应力达到最大值;上拔桩和下压桩桩身的p-y曲线相似,桩周土体受到群桩效应的影响不明显。     

土质地基系数m与桩径D关系的数值试验研究

为探究土质地基系数与桩径的关系,以贵州某水平受荷嵌岩桩为工程背景,在保持水平荷载、土质条件、土体弹性模量等因素一致的前提下,基于ANSYS软件平台和"m"法来进行水平受荷嵌岩桩模拟试验。通过对试验结果分析得到以下结论:桩顶水平位移与桩径正相关;存在临界桩径,在该桩径以内参数m与桩径负相关,在该桩径以外参数m随桩径变化出现波动现象;参数m对桩径的变化反应极为敏感。     

边坡高层建筑施工中基坑排桩方案的优化及分析

边坡高层建筑施工中基坑排桩方案的优劣将直接影响建筑施工安全,是建筑质量的保证。通过介绍工程实例,依据以往的场地水位情况设计了一种h型双排桩+预应力锚杆的基坑排桩方案。对设计的基坑排桩支护结构的坡顶水平和竖向位移监测点以及既有高层建筑沉降监测点进行监测,给出采用所设计方案后,基坑坡顶水平位移随时间的变化情况、基坑坡顶竖向位移随时间的变化情况、基坑前排桩桩身不同位置的变化情况、基坑后排桩桩身不同位置的变化情况,发现上述监测值均低于《建筑基坑工程监测技术规范》中的预警值,说明所设计排桩方案能够有效控制边坡土体与既有建筑的变形,保证基坑的稳定性。对基坑稳定性安全系数和边坡高层建筑地墙内力进行计算,发现上述指标均在规范要求范围内,说明所设计方案满足建筑要求。     

某地铁车站深基坑工程监测方案

以某地铁车站深基坑施工的监测为例,分析了深基坑岩土工程施工监测的特点,监测项目包括基坑周边地表竖向位移、桩顶竖向位移、桩顶水平位移、桩体深层水平位移、支撑轴力、坑外潜水水位及建筑物的沉降、倾斜;对基坑测量中的使用仪器、监测方法进行了介绍。通过文中介绍的方法完成了实际工程的地铁基坑施工,起到了保证施工安全以及危险预警的作用。     

砂卵石地层深基坑围护结构变形监测与模拟

以成都地铁17号线某车站深基坑为研究对象,对砂卵石地层条件下基坑工程的降水及围护方案进行了分析研究,重点分析了围护桩水平位移的时空变化规律。同时,对基坑标准段建立了有限元模型,对比分析了桩体水平位移的监测结果与计算结果,研究了降水方案以及不同围护桩直径对基坑围护结构变形的影响。结果表明:在富水砂卵石地层中,采用钢支撑+围护桩的围护结构体系能有效限制桩体的水平位移,其有限元分析计算结果与现场监测结果基本一致,计算模型和参数的选取可作为该地区同类工程设计施工的参考依据。此外,合理的降水方案能大幅度降低围护桩的变形,而在富水砂卵石地层中,宜选取直径尺寸为1. 2 m的围护桩作为支护结构。