竹根沙海域单桩基础竖向承载力特性数值模拟研究

  目的  江苏省主要风电工程位于岸外辐射沙洲海域,研究该地层大直径单桩承载性能具有重要意义。  方法  基于辐射沙洲钢管桩试桩试验,建立单桩基础FLAC3D数值模型,开展不同直径钢管桩基础承载性能数值模拟研究。  结果  结果表明: FLAC3D数值模拟所得钢管桩桩顶的竖向荷载-位移曲线（Q-s曲线）与实测曲线变化趋势基本一致;随着埋深的增加,泥面以下桩身轴力不断减小,桩侧摩阻力为轴向承载力的主要提供来源,桩端阻力所提供的轴向承载力相对较小;桩径与钢管桩极限竖向承载力符合非性关系,单桩极限竖向承载力随着桩径的增大而增大,当桩径增加2倍,相应的竖向极限荷载增加3倍。  结论  相应结果可对实际工程提供参考。     

嵌岩桩单桩竖向承载力性状研究

用三维有限单元法对嵌岩灌注桩的桩侧阻力、端阻力、嵌岩深度进行了分析计算。讨论了侧摩阻力对桩承载力的影响,桩承载力与嵌岩比的关系,以及不同岩层与端阻比的关系,并提出了不同桩长的桩具有最佳嵌岩深度。     

嵌岩桩单桩竖向承载力性状研究

用三维有限单元法对嵌岩灌注桩的桩侧阻力、端阻力、嵌岩深度进行了分析计算。讨论了侧摩阻力对桩承载力的影响．桩承载力与嵌岩比的关系。以及不同岩层与端阻比的关系，并提出了不同桩长的桩具有最佳嵌岩深度。     

海上风电超长钢管桩试桩关键技术浅析

  [目的]  在海上风电工程中,为进一步优化桩基设计,同时为大范围沉桩作业提供施工参数资料,必须要进行海上试桩。近年来,随着海上风电机组装机容量不断增大,且海上风电场离岸越来越远,为满足设计承载要求,海上风机基础桩基设计长度不断增加。与普通试桩相比,海上超长钢管桩在试桩过程中存在诸多不同。为保证海上超长钢管桩试桩达到预定目标,  [方法]  作者对海上试桩中的关键技术进行了深入讨论。首先讨论了海上超长钢管桩试桩的试验项目设置,  [结果]  明确了合理的试桩顺序;其次对海上超长钢管桩试桩中基准桩设置、反力装置、沉桩施工、冲刷监测、试桩保护和桩身传感器保护等关键技术进行详细分析,  [结论]  对今后海上超长钢管桩试桩工程有指导意义;最后对海上试桩工程未来的发展进行展望及总结。     

光伏支架抗拔锚固微型桩作用机理研究

通过原位静载荷试验、数值模型抗拔试验与理论分析开展黄土地区微型桩承载特性、传力机理及破坏模式等方面的研究工作。随着拉拔荷载的增加,桩身轴力向下传递,其数值逐渐减小且表现出不同的递减规律,桩身底部侧摩阻力抵抗拉拔力的作用越来越强;微型桩破坏面下部桩土界面破坏区的上拔力主要由桩身侧摩阻力抵抗,上部一定深度内的上拔力主要有土体剪切抵抗,且上下部破坏性形式的转折点为临界埋置深度;基于上述研究成果提出的理论公式可较准确地预测极限抗拔承载力值。     

竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度对其承载力特性影响

针对我国大型深水港口工程及跨海大桥工程中大直径钢管桩的承载力特性研究较少的问题,以湛江某集装箱码头中的大直径钢管测试桩A为例,通过对数值计算与现场静载试验数据的对比分析,确定了ABAQUS有限元软件对大直径钢管桩承载力数值模拟的有效性,表明该软件能对大直径钢管桩承载力特性进行定性和定量分析,继而分析了竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度（桩径和桩长）对其承载力特性的影响。结果表明,随钢管桩桩径的增大,其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端阻力随之减小,桩端沉降与桩顶沉降之比亦逐渐减小;随桩长的增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力均显著提高,但桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小,因此在设计中应选取合适的桩长并以桩身变形作为控制参数。     

软基路堤拓宽对原路堤桩体受力特性的影响

      目的     交通量日趋饱和与建设用地日益紧张促使道路需要进行拓宽改建,为了进一步研究路堤拓宽时的稳定性,对软基路堤拓宽时原路堤下桩体受力特性的变化进行分析。      方法     采用Abaqus对离心机模型验证后,分别建立拓宽路堤与原路堤有限元三维数值模型进行对比分析,研究拓宽路堤自重、不同拓宽路堤土体参数对原路堤下不同位置桩体的受力和变形性状以及破坏模式的影响。      结果     数值仿真结果表明:路堤下各桩对抗滑的贡献不同,接近坡脚的桩主要受弯剪作用,远离坡脚的桩主要受轴力作用;拓宽路堤土体自重使得原路堤下桩体所受弯矩及剪力减小,所受轴力增大,越靠近拓宽路堤的桩受影响越大,原路堤下桩体的位移增大,其中靠近原坡脚处的竖向位移增量最大,横向位移增量最大处位于原路堤中部;拓宽路堤土体重度能显著影响原路堤的竖向位移,而其变形模量和强度参数对原路堤的竖向位移影响不明显;路堤拓宽后在荷载作用下,原路堤下桩体的受力特性较拓宽前会发生改变,潜在破坏模式由弯剪区、压弯区和受压区三个分区变为压弯区和受压区。      结论     所建模型能较好验证离心机试验结果,研究结果能对路堤拓宽的稳定性分析提供指导。     

海上风机单桩基础桩形影响因素分析

  [目的]  随着大直径单桩基础建造与施工能力的日益进步，单桩基础型式的应用正向更大水深发展，需要研究深水海域单桩基础不同桩形的优缺点，为同类工程提供参考。  [方法]  按高中低三种锥段位置，对广东阳江某海上风电场的单桩基础机位参数进行分组统计，分析其中的桩形选用规律。  [结果]  分析表明:高锥段大桩径设计会导致风机疲劳荷载偏高，机位浅层土中砂土和黏土的比例及具体力学指标决定了最佳桩形的锥段位置。  [结论]  通过对比研究:发现降低锥段是降低大桩径机位疲劳荷载的最佳方法，砂土含量高且内摩擦角较大的机位可通过提高锥段减小桩径，而黏土含量高地质偏软的机位则适用较低锥段的桩形。提出用单桩最优解的泥面刚度矩阵行列式大小来衡量机位的地基刚度水平，并分析了地基刚度水平与基础钢料量的关系。     

海上风电嵌岩区风机基础比选原则及依据

  [目的]  随着海上风能的开发中心从江苏扩大至广东、福建等省份,海上风机基础的嵌岩问题已逐步成为海上风能开发中的核心问题,嵌岩区的风机基础造价严重制约着海上风电场的成本,因此海上风电嵌岩区的风机基础比选就显得尤为关键。  [方法]  讨论了几种风机基础的嵌岩施工工艺,探讨了嵌岩区海上风机基础的比选依据及原则,并对海上风电嵌岩问题的发展进行展望。  [结果]  研究表明:海上风电场嵌岩区域风机基础方案的比选原则应主要从结构安全性、施工可行性和经济性三个方面进行综合比选。在上述三个比选因素中,应首先满足结构安全性上的要求,在此基础上再满足施工可行性的要求,最后考虑经济性的影响。  [结论]  研究成果可为嵌岩区海上风电风机基础设计提供参考。     

砂质海岸单桩基础的冲刷特征与防护措施试验研究

    目的   海上风电开发的一个重要环节是建造合适的海上风电基础支撑结构,近年来,单桩结构成为海上风电机组的主要基础形式。单桩基础在海洋环境中的局部冲刷问题对风机结构的稳定性有重要影响。    方法   通过开展系列物模试验,对某建于砂质海床并采用大直径单桩基础的风电场工程的桩基局部冲刷特征进行了研究,分析了不同直径、水深、波浪以及水流等因素对局部冲刷深度和范围的影响,并研究了砂被和沙袋等措施的防护效果。    结果   研究结果表明,对于直径7.0 m和6.5 m两种桩基,冲刷最深处均在单桩迎水面,最大冲刷深度为桩基直径的0.8~0.9倍。    结论   采用无搭接方式铺设砂被并且采用沙袋填充冲刷坑可对桩基结构周围底床形成很好的防护,可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

两段变直径桩的解析分析及工程应用

桩在水平荷载作用下的内力与位移计算,桩基设计规范推荐使用m法。m法的缺点是,当为了显著增大桩的水平承载力而在靠近承台的区域将土进行换填时,该处的土实际的刚度与其假定相距甚远。采用2K法进行水平荷载作用下桩的内力与变形分析,重点把握土的两个侧向弹簧刚度。2K法在工程中的应用是广泛的:承台附近土换填或加固,或将桩顶附近弯矩较大的桩身部分设为更大的直径,上段桩土弹簧刚度将增大,在一定的水平荷载作用下,桩顶位移将减小,桩的水平承载力得到提高而节省工程造价;如果在计算模型中未建立桩单元而欲求得桩顶反力,则采用变直径桩解析分析获得的位移函数和内力函数可计算桩的内力用于配筋;对于箱型基础、大型筏板基础,可较为精确地考虑其对桩顶的嵌固作用而提高桩的水平承载力;上部结构的刚度使得桩顶部有侧向支撑,桩身弯矩变小,也可优化桩基设计;对于桩基上的动力机器和块式基础,可以认为块式或承台是上段大直径桩,由此获得的上段桩侧向土弹簧刚度将非常可观,可用于优化桩基设计。如果考虑将桩建入计算模型,可以通过本方法得出的四个刚度参数输入到弹簧支座刚度矩阵中,能够节省桩建模及其内部单元带来的大自由度,计算模型更容易维护,其这也是一体化建模发展过程中的一个重要里程碑。     

八地脚螺栓柔性塔座板承载力研究

  [目的]  随着输电线路的荷载越来越大，为了满足受力要求，铁塔与基础的连接型式广泛采用八地脚螺栓柔性塔座板，现有规范体系对该型式塔座板的相关计算方法尚无规定，故需对承载力进行研究。  [方法]  通过理论分析、数值模拟和真型试验等方式对八地脚螺栓柔性塔座板的承载力进行了研究。  [结果]  研究表明:受拉状态下底板应力呈非均匀分布状态。  [结论]  提出了全新的计算方法，对工程设计具有一定的借鉴意义。     

冲刷作用下砂土地层中桩的侧向力学性质分析

  [目的]  冲刷是在水流以及波浪作用下土体流失的一个过程,它通常发生在桥梁、港口码头、以及海岸平台等结构的基础周围,造成基础的承载力下降,危及上部结构的安全。目前在分析桩的侧向力学行为时,只考虑了冲刷深度对桩的侧向承载力的影响,而忽略了冲刷形成的冲刷孔的影响。事实上,冲刷孔的几何形状不仅包括冲刷深度、还包括了冲刷孔的宽度以及冲刷孔的坡度。目前,工程设计中广泛采用的侧向桩分析方法,即p-y曲线方法无法考虑冲刷孔三维几何形状对桩的侧向力学性质的影响。  [方法]  针对这个问题,文章提出了一种修正的p-y曲线方法以用于分析砂土地层中桩在冲刷作用下的侧向力学响应。  [结果]  该方法改进了基于锲形体破坏模型的Reese p-y曲线法,从而能考虑冲刷孔三维几何形状的影响。将计算得到的结果与三维有限差分数值分析的结果进行了比较,验证该修正方法的可靠性。  [结论]  计算结果表明:在冲刷孔的几何形状参数里,冲刷深度对桩的侧向力学性质的影响最大,其次是冲刷孔的宽度与坡度。忽略冲刷孔几何形状的影响,桩在地面位置的侧向位移会增加49%～68%。