堆煤荷载下软土-群桩-承台体系三维数值分析

为了探讨软土场地中堆煤荷载作用下邻近群桩承台体系受力变形特性,以马来西亚某大型储煤场为具体工程背景,基于大型有限元数值计算平台ABAQUS建立可考虑空间刚度效应的堆煤荷载作用下软土-群桩-承台体系三维非线性数值模型,对既定场地群桩承台基础方案进行受力变形分析和安全性评价.结果表明,在堆煤荷载作用下,靠近堆煤侧桩体侧向位移最大,在软弱夹层深度范围内桩体内力变化存在突变现象;在边承台桩身中部和底部,以及中承台桩顶与承台连接处存在拉应力集中区.     

群桩基础竖向承载变形三维弹塑性数值模拟分析

利用三维弹塑性有限元,桩土界面间水平向位移相容、竖向设置具有双曲线型本构关系的非线性弹簧,对某桥矩形承台18根群桩基础竖向承载变形特性进行数值模拟分析,较好地模拟了大型群桩基础桩土间相互作用.通过分析承台荷载与承台沉降、桩顶轴力分布、桩顶轴力与承台荷载、桩顶轴力与桩顶沉降、桩身轴力分布及群桩基础沉降变形特性等,来研究承台群桩基础与土体共同作用的受力机理与变形机制,同时还分析了确定群桩基础的群桩效应.     

特高压输电线路支盘桩群桩受力性能及经济性分析

通过有限元数值模拟,研究了支盘桩群桩在竖向荷载作用及竖向和水平荷载共同作用下基桩荷载-位移曲线、桩身应力分布、桩身轴力变化规律及桩间土体受力情况等,并结合具体工程,对支盘桩的技术经济性进行了分析.结果表明:支盘桩群桩在竖向和水平作用下的受力特点与单独承受竖向荷载作用时有所不同;同等条件下,相对于普通等径灌注桩,挤扩支盘桩群桩基础的设计尺寸、材料用量、施工造价及工期均有减少,具有较大的经济效益.     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

能量桩群桩基础沉降特性分析

基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩-土界面上的加卸载行为,确定桩-土相互作用模型参数,从而建立能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩.通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性.结合算例,利用该方法对在纯力学荷载、纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行...     

考虑群桩效应的液化场地桩-土动力p-y曲线研究

为了研究液化场地单桩-土动力p-y曲线对群桩基础的适用性,本文基于OpenSees有限元计算平台,建立了液化场地群桩-土耦合体系地震反应数值模型,并通过离心机试验结果对模型的可靠性进行了验证;基于此数值模型探讨了"p乘因子法"中p-y曲线在液化场地群桩-土动力相互作用分析中的可靠性;通过反复地数值模拟与分析,以桩间距为控制指标,对现有"p乘因子法"中的p-y曲线进行了修正,构建了考虑桩间距效应的液化场地群桩-土动力相互作用p-y曲线,并通过离心机试验结果对其正确性进行了检验。     

堆煤与地基相互作用的有限元分析讨论

针对某堆煤球形仓项目的桩基基础设计分析,利用PLAXIS有限元分析软件,分别采用施加分布荷载和实体作用作为堆煤荷载的施加形式,同时参考分层总和法计算结果,对比讨论不同方法得到的沉降、桩身内力及变形等结果,发现不考虑堆煤与地基的相互作用会大大高估地基的沉降变形值,造成设计过于保守,同时对于桩基础的受荷分布也会产生改变,若桩基承载力不足,会对桩基加固位置产生错误的判断。     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩变形性状有限元分析

目前,有关群桩水平承载性状的试验和理论研究资料较少,特别是对于挤扩支盘桩群桩基础在承受水平荷载时的受力和变形性状还未见相关报道.针对这个问题,作者在考虑桩土之间非线性接触、桩周土弹塑性、桩土体系初始应力场的情况下,利用有限元与无限元耦合的方法,分析了水平荷载作用下分别包含2根,3根,4根基桩的挤扩支盘桩群桩基础的变形发展过程,并深入研究了承力盘位置、桩间距、桩数等因素对基桩本身、桩周围土体和桩土之间相对位移的影响规律.     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

桩基础承载过程对近距离地铁隧道影响机制分析

为更好地了解桩基础承载过程对已建成隧道的长期影响,通过改进离心场桩基加载装置和试验监测设备进行离心试验,分析桩基础承载过程对邻近已有隧道的变形及受力影响,在试验中考虑了参数变化(不同桩顶荷载以及桩基础与隧道结构净距)因素,并基于试验结果对桩-土-隧道之间的相互作用进行了探讨.结果表明:承载桩基会引发临近地铁隧道结构变形,且以沉降变形为主,隧道截面影响区域横向变小,纵向变大;相对于隧道双侧存在承载桩基础,单侧桩基础荷载造成隧道所受弯矩分布向桩基础方向发生明显偏转,隧道结构向桩基础方向产生一定扭曲;桩基础承载所致附加应力会在隧道结构体产生应力集中效应,隧道拱腰部位是桩基受荷所引发土体附加荷载主要承受区;隧道结构会在承载桩周所产生的附加应力场中产生加筋阻拦效应,明显缓释桩周摩阻力在相同位置处的传递,桩顶荷载越大,缓释的程度越明显.     

斜向荷载作用下桩群中设置斜桩对其沉降的影响分析

斜向荷载作用下桩群的设置方式对其承载力和沉降有较大影响.为揭示这一影响规律,采用非线性有限元软件对斜向荷载作用下桩群中设置的斜桩进行三维建模,分析了斜桩的倾角、桩-土弹性模量、斜桩桩长以及桩数等因素对群桩沉降的影响.结果表明:地基土质情况、斜桩的倾角、刚度和桩长与桩数等对倾斜群桩的沉降影响较大,所得结论对斜向荷载作用下群桩基础的设计与施工具有一定的指导意义.     

大面积堆载情况下桩基础的力学特性分析

对地面大面积堆载情况下桩基础的计算方法作了一些探讨,以一具体工程为实例,用有限元法计算了桩基础在大面积堆载情况下的地基沉降及桩身的变形情况.结果表明,在软土地区,由于堆载致使地基下沉及桩身变形,作用在临近桩上的荷载会增加,这必然会引起基础的不均匀沉降和建筑物的倾斜.     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

(第六届水利岩土学术讨论会推荐稿)水平受荷大尺寸钢管桩离心数值试验研究

大尺寸钢管桩是近海风电场建设中最常用的单桩基础之一。基于水平受荷钢管桩离心物理试验成果,以三维有限差分方法为技术手段开展离心数值试验,深入揭示桩-土相互作用关系。研究结果表明：水平受荷下钢管桩侧向变形显著受控于土层弹性模量,通过对计算参数的反演,在验证各级水平荷载条件下离心数值试验桩顶变形、桩身挠度及弯矩分布等与离心物理试验基本吻合的前提下,提取水平受荷条件下钢管桩不同埋深截面区间的荷载-位移（p-y）关系,对不同层位地基土所提供的水平抗力及其分布规律有了系统认识。物理试验和数值试验相结合的研究方法有效克服了物理试验中监测数据有限、监测工具布设困难等缺点;同时,本研究中基于数值试验获取水平受荷桩p-y曲线关系的方法具有普遍适用性,可供实际工程中桩基水平承载力设计参考。     

软土地基上循环荷载作用下加筋碎石垫层 工作特性分析

通过模型试验研究了循环荷载作用下土工格栅、土工格室及纯碎石垫层在软土地基上的承载特性;分析不同工况下沉降、桩身应变及桩土应力比随循环次数、峰值荷载的变化规律。研究结果表明:在动载条件下,加筋碎石垫层能有效地限制垫层的位移,显著减小复合地基的累计沉降;加筋后的碎石垫层强度和刚度均得到增强,能有效调节桩-土应力分布,改善碎石垫层的受力特性,大幅度提高桩-土应力比,有效减小桩身应变;同等条件下,土工格室碎石垫层对于减小桩顶沉降、提高桩-土应力比和降低桩身应变的性能略优于土工格栅碎石垫层,并随着循环峰值荷载增加,两者的作用效果更好。     

水平受荷桩性能的有限元分析

为了进一步了解单桩在水平荷载作用下的工作性状,本文采用ANSYS有限元软件对水平荷载作用的单桩受力变形进行了三维模拟分析,引入了面-面接触单元,考察了桩、土的不同设计参数对单桩水平受力性能的影响,得到了水平荷载作用下桩身的内力分布和侧向位移分布规律.通过分析比较,为合理优化桩的桩径、桩长和桩身弹性模量等参数,达到降低工程造价提供依据,供工程应用参考.     

基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法

为反映水平循环荷载作用下桩侧土的弱化效应及桩身侧向位移发展规律,提出了基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法.首先,利用砂土刚度衰减经验公式计算桩侧土刚度的弱化程度,确定循环再加载过程中桩侧土体应力-应变关系;其次,将其引入到应变楔模型中计算桩基侧向位移响应,考虑循环荷载作用次数和荷载大小的影响;最后,通过试验对比分析,验证所提方法能有效计算桩基础在水平循环荷载作用期间侧向位移的发展趋势.结果表明:桩身侧向位移随荷载作用次数增大而增加,其发展模式与荷载幅值大小相关;循环荷载作用下桩基水平承载能力存在较大程度的弱化.     

悬浮能量桩-筏基础的热-力学特性数值模拟

针对温度荷载与力学荷载共同作用下砂土地基中的悬浮能量桩-筏基础,建立热-力学响应分析的三维非线性有限元数值模型,研究能量群桩效应、桩间土的温度变化以及能量桩数量和布设方式对桩身附加轴向应力和桩头差异沉降的影响.结果表明,升温荷载作用下,能量群桩内部任意一个桩的桩身附加轴向压应力比单桩作为能量桩时要小得多;在部分能量桩-筏基础中,能量桩的附加压应力沿桩长呈抛物线分布,数值随能量桩数量的增加而减小;非能量桩的附加轴向应力沿桩长呈S形分布,非能量角桩和边桩的上部出现附加拉应力,数值随能量桩数量的增加而增大;能量桩的布设方式对能量桩附加轴向应力有较大影响,但对非能量桩附加轴向应力的影响较小;能量桩非对称布设时桩头间的差异沉降较大,桩周围土的温度取决于其周围能量桩的数量.     

轴、横向荷载下基于局部彼得罗夫-伽辽金法的超长桩受力分析

轴、横向荷载下,桩与土的相互作用为一个三维空间问题.笔者通过综合分析,采用无网格局部彼得罗夫-伽辽金法(MLPG),并计入桩顶P-Δ效应对桩身内力的影响,提出了层状地基中轴、横向荷载下桥梁基桩的受力分析方法.计算表明:该方法可应用于超长桩大变形、材料不连续性等问题的分析,在分析中考虑了层状地基及P-Δ效应,紧贴实际应用,且具有较高的计算精度.     

超大直径单桩埋深对桩身变形的影响研究

我国近海风电场建设多采用超大直径单桩基础,其在风、浪等水平荷载作用下产生较大侧向变形。为了研究桩基埋深对桩身变形的影响,按照1∶100的比例将原型缩小后,利用室内模型试验和有限元软件对此进行分析。结果表明:桩基埋深对桩身变形有较大影响。桩基埋深较浅时,表现出刚性桩特性,增加埋深可减小桩身变形,但桩基埋深达到7倍桩径后,继续增加埋深对桩身变形影响很小,据此认为桩基埋深达到临界深度,建议实际工程中单桩基础的埋深不要超过7倍的桩径。