承台对群桩-承台结构水动力特性的影响研究

以往对海上结构物下部结构水动力特性的研究,大多仅针对群桩结构进行分析。对于跨海桥梁而言,实际情况是群桩-承台结构受到波浪力荷载的作用,因此对群桩-承台结构在波浪作用下的水动力特性进行系统研究十分必要。文章首先运用数值模拟的方法分析群桩结构的水动力特性,计算结果与相同工况下的实测数据高度吻合,充分证明所采用数值模拟方法是可靠的。其后通过建立群桩-承台结构三维数值波浪水槽,研究承台结构对桩柱群桩效应的影响,绘出了群桩在横向并列和纵向串列两种布置形式下群桩-承台结构的群桩效应系数KG随KC数的变化曲线,并通过改变承台淹没系数以进一步研究其对群桩-承台结构的水动力特性的影响。     

复杂荷载下高承台框剪结构性能数值分析

高承台支撑框剪结构以其适应性强而广泛应用于海上建筑体系中,其上部结构与高桩承台基础构成结构整体,在复杂的地震和波浪力共同作用下协同工作.鉴于海上高承台支撑框-剪结构在复杂荷载下的理论分析和数值仿真研究尚少,本文利用ANSYS有限元软件对高桩承台-土-上部结构进行数值仿真分析,给出波浪力表达式,建立了三维有限元模型,通过分析获得不同荷载组合作用下桩基础及承台整体的变形与受力,对变形、桩顶弯矩、轴力进行了验算,验证了该体系的可行性,为海上建筑物的合理设计提供可靠的依据和借鉴.     

跨海大桥承台波流力作用研究

为在海洋环境中选择合适的承台形式,以东海大桥为工程背景,依据中国、英国和美国的规范,比较了不同形状承台在波浪力、水流力和波流合力作用下的受力特点,分析了这些荷载的作用效应,根据不同的方向波和流力作用,提出了选择合理承台形式的思路,并根据东海大桥所处海洋环境,选择了波流作用影响最小的承台形式。     

高桩承台桩基波浪受力分析

以深海桥梁建设中广泛采用的群桩基础为研究对象,发展了淹没承台下桩柱波浪作用力的工程计算方法。分析了承台效应系数随淹没深度、承台尺寸等参数的变化规律,并在时域内计算了波浪对桩柱的作用。承台与波浪的绕射问题采用基于势流理论和特征函数展开的解析法,绕射场内桩柱波浪力的计算采用Morison公式,通过与数值模拟的计算结果进行对比,验证了该方法的正确性。结果表明:不同的承台尺寸会使承台效应系数随浸入深度的变化有所改变。合力将随入射波数的增加而减小,合力点的变化将在特定波数下出现拐点。桩柱上波浪合力的最小值出现于承台迎浪一侧,最大值出现于承台背浪一侧及垂直于入射方向的承台两侧与背浪侧30°角范围内。承台的存在使得桩柱上的波向力出现偏向性并产生相位差,此时的群桩系数可取为0.7。     

桩基础承台效应分析

对单桩、不同尺寸的单独承台、不同复合桩基的模型进行了压载试验。并从理论上分析了低承台复合桩基在承台的作用下桩周土受荷变化、荷载传递变化及承载力的变化,得出承台不但本身可分担荷载,而且可使桩侧摩阻力、端阻力均有提高的结论。证明了低承台复合桩基在竖向荷载作用下,承台的效应可提高桩基承载力。     

钢纤维混凝土六桩双柱厚承台试验研究及理论分析

为了研究钢纤维混凝土六桩双柱厚承台受力模型和传力机理,对6个试件进行静力加载试验和非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土六桩双柱厚承台开裂荷载、极限荷载、裂缝开展、承台内部应变分布、钢筋应力分布等力学性能。结果表明:钢纤维的掺入能有效提高混凝土承台的开裂荷载和极限荷载,延缓承台的开裂,阻裂效果明显;钢纤维混凝土双柱六桩厚承台破坏形态为冲切破坏,其传力模型符合空间拉压杆模型。提出了基于拉压杆模型的承载力设计计算公式,其计算值与试验值吻合较好;最后给出基于拉压杆模型的双柱承台的设计建议,便于实际工程中应用。     

九桩厚承台室内外试验分析与设计探讨

为研究大型桥梁工程中常见的厚桩基承台受力机理,首次对1个九桩双薄壁墩厚承台模型进行室内破坏性加载试验,对承台的受力全过程进行了研究,并对某大型桥梁九桩双薄壁墩承台进行了施工全过程的现场实测。室内外试验结果均表明,厚承台的受力与传统的受弯构件不同,线荷载作用下承台的受力机理符合以带有主要单向性压应力的混凝土区域为压杆,主受力钢筋为拉杆的空间桁架模型。通过荷载等效,将作用在承台上线荷载等效为集中荷载,建立了统一的空间桁架模型,进而可采用有关规范给出的设计方法设计。     

桩与承台下地基共同承重的计算方法

目前在桩基设计中只考虑由桩承受全部垂直荷载,而不考虑承台下地基的作用,这与实际情况是有出入的。大家知道,桩与承台是一整体。因此,上部垂直荷载不仅经由承台传给桩,而且也经过承台传给承台下之地基。所以,实际上桩与承台下地基共同承担垂直荷载。四川采用三根大头桩(桩长1.5     

钢纤维混凝土二桩厚承台的试验研究

为了研究钢纤维增强混凝土(SFRC)二桩厚承台的传力机理和破坏模型,以及钢纤维在混凝土二桩厚承台中的作用,对30个混凝土和钢纤维混凝土二桩承台进行了静力加载试验和非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土二桩厚承台的开裂荷载、极限荷载、裂缝开展、承台内部应变分布、钢筋应力分布等力学性能。结果表明:钢纤维的掺入能有效提高混凝土承台的开裂荷载和极限荷载,阻碍裂缝的发展,降低承台的厚度;钢纤维混凝土二桩厚承台破坏形态为冲切破坏,其传力模型符合拉杆拱模型或桁架模型。提出了基于桁架模型的钢纤维混凝土二桩厚承台承载力设计计算公式,其计算值与试验值吻合较好。该研究成果可为有关规程的编制及实际工程的应用提供参考。     

鲤鱼沱大桥桩基水平静荷载试验

都江堰市鲤鱼沱大桥处地震高烈度地区,设计因地震等因素对桩基水平承载力要求较高。选取非工程桩S1和S2进行水平荷载试验,由千斤顶施加水平力、S1和S2相互提供水平反力。试验表明:S1水平临界荷载为880 k N、S2水平临界荷载为1 100 k N,S1水平极限承载力为1 540 k N、S2水平极限承载力为1 760 k N。施作工程桩3c2和3c4的1号承台,施作S1和S2的2号承台,选取然后对带桩承台进行水平荷载试验,由千斤顶施加水平力、1号承台桩和2号承台桩相互提供水平反力。试验表明:1号承台水平临界荷载为3 200 k N,水平极限承载力为5 200 k N。施作承台后,折算成S1水平临界荷载提高720 k N、提高幅度81.82%;折算成S1水平极限承载力提高1 060 k N、提高幅度68.83%。     

承台约束和竖向荷载对双桩水平承载力影响的研究

实际工程中桩基不仅承受竖向荷载,而且桩顶受到承台的约束,因此采用桩顶自由条件下的单桩水平承载力作为设计依据难以充分反映桩基在水平荷载下的实际工作状态。目前关于承台和竖向荷载对双桩及群桩水平承载性能影响的研究还比较少。为探讨承台约束和竖向荷载等因素对双桩水平承载力的影响,进行了10组现场水平静载荷试验。试验结果表明:桩顶约束对双桩承台短边方向水平承载力的影响不明显,而对长边方向的水平承载力有明显影响;水平受荷方向对双桩水平承载力有明显影响,其中承台长边方向的水平承载力明显大于短边方向的水平承载力;承台长边和短边方向的双桩水平承载力对桩顶竖向荷载的响应不同,当竖向荷载在3倍单桩竖向极限荷载范围内时,两个方向的双桩水平承载力均明显提高。     

钢纤维混凝土桩基承台的三维有限元分析

基于钢纤维混凝土(SFRC)桩基承台的模型试验,可以分析承台的力学性能,提出承台合理的传力机理,以及钢纤维的掺人对提高承台抗冲切承载力,延缓裂缝开展,有效降低承台厚度等方面的照著影响.由于桩基承台内部的应力分布属三维复杂应力状态,仅运用试验结果还无法对承台各部位进行精确分析.本文应用有限元结构分析程序对SFRC承台进行了全过程材料非线性计算,可以获得结点应力、位移等大量计算值,求解承台的开裂荷载、极限荷载及破坏时的位移应力场,分析承台的裂缝扩展情况和应力分布规律,以对比试验研究,为建立桩基承台合理的力学模型和设计方法提供理论计算依据,为钢纤维混凝土应用于桩基承台提供重要的参考.     

带承台高喷插芯组合单桩荷载传递特性试验研究

 高喷插芯组合桩(JPP)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。为了对带承台单桩荷载传递特性有更深入的认识,以自行开发的大型桩基试验模型槽为依托,对带承台单桩进行静载试验。通过埋设在JPP中的监测仪器和承台下传感器得到如下荷载传递特性：与不带承台JPP单桩相比,带承台单桩承载力显著提高,承台可以承担较大比例的荷载;桩土应力比为20～100,且桩顶处桩土应力比基本维持在22左右,为承台与桩截面面积比的2倍;承台的存在限制了桩土相对位移,摩阻力不易发挥;承台对桩侧摩阻力有“削弱”作用,特别是对上部摩阻力,对桩端阻力有“增强”作用,并且与不带承台单桩相比,达到极限摩阻力所需位移增大。这些成果对JPP与承台共同作用特性研究具有一定的意义。     

矩形闭合地下连续墙桥梁基础竖向承载特性试验研究

针对矩形闭合地下连续墙--一种新型的桥梁基础,进行了闭合墙基础的竖向载荷模型试验,对其荷载传递机理和墙体内、外侧摩阻力以及承台土反力的分布规律与发挥发展过程等作了系统的研究。研究表明:闭合墙基础的竖向承载力由外侧摩阻力、内侧摩阻力、端阻力以及承台土反力四部分组成。外侧摩阻力自上而下发挥,内摩阻力缓于外摩阻力自下而上逐渐发挥,由于承台的"削弱效应",上部墙段的内摩阻力接近于0。承台土反力分布的总体特征是承台角点处最大,边缘处次之,中心区最小。随着荷载的增加,闭合墙侧摩阻力增加趋势变缓,荷载分担比逐步减小,而墙端阻力和承台土反力的增加幅度逐渐变大,墙顶增加的荷载大部分都由墙端阻力和承台土反力分担。     

承台下桩的荷载传递规律研究

分析了承台下桩的荷载传递规律及承载性能,表明,承台下的桩由于受到承台的影响,其承载性能,特别是荷载传递规律与一般所研究的无承台桩有很大区别。通过分析得到了一些有参考价值的结论。     

波浪腹板H型钢柱弱轴弹性整体稳定性能研究

为研究波浪腹板H型钢柱绕弱轴的弹性整体稳定性,采用Timoshenko能量法推导出了轴心受压情况下波浪腹板H型钢柱的弹性临界荷载计算公式,分析了构件各参数对波浪腹板H型钢柱临界荷载的影响,并将本文公式结果分别与直腹板H型钢柱、其他学者得到的弹性临界荷载公式进行了对比。研究表明,波浪腹板H型钢柱的弹性临界荷载随着柱高的增大呈抛物线下降。波浪腹板H型钢柱的临界荷载高于直腹板H型钢柱,且随波幅的增大而增大,波长的变化则影响很小。忽略波浪腹板对截面惯性矩的贡献会低估临界荷载值,腹板厚度越大,偏差越大。本文提出的公式形式简单,使用方便,精度高。     

大型集群桩基厚承台空间桁架模型试验及数值模拟分析

进行4个不同厚度、不同配筋方式的34桩厚承台的模型试验,分析承台的破坏模式、开裂荷载、破坏荷载以及桩顶反力分布,基于模型试验结果,以7个厚承台模型进行数值模拟分析,研究大型集群桩基厚承台的受力特性,验证空间桁架模型的合理性,并讨论不同承台厚度和配筋形式对承台的承载性能及桩顶反力分布的影响。结果表明大型集群桩基厚承台符合空间桁架模型的受力特点,承台厚度适当增大和桩顶区域集中配筋均能增强承台的承载力,桩顶反力分布受承台厚度和配筋方式的影响较小,数值模拟的结果与试验结果基本吻合,数值模拟的结果具有一定的参考性。     

桩基础承台设计荷载取值探讨

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)关于验算承台受弯、受剪和受冲切荷载均给出了相应的计算公式,但其计算荷载取值偏于不安全.通过理论推导,根据承台底地基土承受的荷载不同,得出相应基桩承受的设计荷载计算公式,通过算例说明规范计算方法的不足,进而分别提出承台受弯、受剪和受冲切荷载的计算公式,可供设计、科研人员参考.     

超大荷载高耸塔架基础托换施工技术研究

根据现场超大荷载高耸塔架、复杂地形地物、苛刻变形控制指标、众多条件约束等特点,提出人工挖孔灌注桩+新建大承台+新旧承台协同工作的技术方案,通过复杂环境下人工挖孔灌注桩施工技术、狭小密闭的空间下新承台大体积混凝土浇筑技术、新旧承台紧密结合技术,实现超大荷载高耸塔架基础的安全稳定的托换。     

考虑桩-土-承台共同作用的桩基设计探讨

通过对桩、土、承台之间变形协调及荷载分配的分析，提出了一种考虑桩、土、承台共同作用的设计方法。