整体式桥台-RC桩-土体系受力性能

为了探究整体式桥台-RC桩-土体系的力学性能,以国内某整体桥为背景,设计并制作了4个不同桩基配筋率和截面形状的整体式桥台-RC桩模型,并开展整体式桥台-RC桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究RC桩配筋率与截面形状对桥台-RC桩-土体系受力性能的影响,并分析台后土抗力、桩侧土抗力、桩身应变与桩身弯矩的分布规律等。结果表明：在桥台往复位移作用下,距离台背较近处土抗力沿高度方向的分布规律会由“三角形”分布向“抛物线形”分布转变;距离台背较远处的基本呈“三角形”分布;台后土抗力会受到RC桩配筋率和截面形状的影响,提高RC桩的配筋率或采用矩形截面可增大整体式桥台-RC桩-土体系的整体性;桩身累积变形会影响桩侧土抗力的分布规律,使桩后侧土抗力减小、桩前侧土抗力增大;采用配筋率更大或矩形截面RC桩的试件更不易受累积变形的影响,桥台-桩基-土体系整体性更好;整体式桥台-RC桩在向河跨侧挤压前侧土体运动时,桩身应变和弯矩的分布规律与传统桩基一致;向岸坡侧挤压后侧土体运动时,桩身最大应变和弯矩出现在台底与桩顶连接处。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可有效减小桩身应变和弯矩,改善RC桩基...     

在水平荷载下整体式桥台桥梁受力分析

目的为找出在升温温差和降温温差下桥台桩柱内实测应力的分布和变化规律,分析水平荷载作用下整体式桥台桥梁的受力性能．方法以富裕工业园跨线桥为工程背景,以试验桥的左侧桥台作为试验对象,采用计算精度高的P-y曲线法对整体式桥台桥梁在制动力作用下的受力进行分析．结果通过与试验桥桥台桩柱内应力试验实测值的对比分析所得出P—y曲线法计算桩土相互作用的精度高于“m”法．试验桥的单侧桥台在制动力作用下的受力与在均匀温差作用下的受力具有相似性．结论采用P-y曲线法分析在水平荷载下整体式桥台桥梁的受力特性具有较高的可行性．     

考虑桩土动力相互作用的钢-钢筋混凝土组合连续梁桥的抗震性能分析

考虑桩土动力相互作用,以某跨海大桥浅水区非通航孔桥为对象,采用反应谱法研究了钢-钢筋混凝土组合连续梁的自振特性以及不同水准的地震响应,并以其下部墩身和桩身的M-N关系曲线及桩基土的承载能力为控制目标研究了该桥的抗震性能.通过与不考虑桩土动力相互作用的模型比较表明,建立包含桩土动力相互作用模型能获取更为完整准确的桥梁自振特性及抗震性能.     

桩-土-结构相互作用研究综述及展望

鉴于桩-土-结构相互作用对结构物的动力特性及地震响应的影响,对国内外桩-土-结构相互作用研究历史和现状进行了总结。介绍了国内外桩-土-结构相互作用的四大类研究方法：震害调查、数值方法、理论分析方法和试验方法,并分析了各优缺点及存在的主要问题。最后指出接触面本构模型的完善、计算方法的改进、数值分析与试验相结合、震害调查和原型观测资料的收集、空间分析模型研究是桩-土-结构相互作用问题研究的发展方向。     

考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析

为研究伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应的影响,以某实际原型桥为研究对象,充分考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,基于CSIBridge建立了桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的碰撞弹塑性动力分析模型。利用调幅后的天然地震波和人工地震波分析了碰撞对桥台、引桥和刚构连续梁桥地震响应的影响,结果表明：碰撞显著增大了引桥梁体位移和墩梁间相对位移,增大了左右引桥梁体落梁风险;碰撞增大了引桥墩顶位移、墩底弯矩和桩基截面弯矩,改变率均在10%以内且处于安全范围内;碰撞减小了刚构连续梁桥刚构墩墩底弯矩和墩顶位移,最大改变率分别为-13%、-4.9%,对活动墩基本无影响;桥台纵向位移、台后填土被动土压力和桥台桩基截面弯矩显著增大,最大改变率分别为1 230%、116.0%和428.5%。研究表明,伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应影响显著。     

桩-土水平相互作用的颗粒流数值研究

对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究，应用PFC^20程序，模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程．并通过对加载过程中土的细观物理量的考察，研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏观力学行为之间的相互联系．研究结果表明，垂直方向的预加栽会引起土阻力的退化，产生“垂向加载效应”；而在非直线加载路径下，随着位移的增加，栽荷的增量方向会逐渐偏离位移的增量方向，出现不共轴的现象．数值试验观测到的现象和机理可为物理模型试验的进行提供积极的指导作用．     

地震作用下可液化土的数值模拟与试验验证

将有限差分法程序用于可液化土的地震响应分析,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,并对液化场地桩-土-结构相互作用体系振动台试验进行了三维数值模拟;通过与振动台试验数据的对比分析,验证了计算模型的可靠性和合理性。结果表明：采用的方法能较好地模拟可液化土的动力特性,所得结论为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型试验

为了分析抗滑桩在红砂岩风化土路基边坡加固过程中桩身前后的土压力分布规律、桩身应变以及桩身弯矩, 在满足相似比关系的条件下, 建立抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型。在抗滑桩桩前和桩后等间距对称布置应变片和土压力盒, 通过钢结构反力架逐级施加静态荷载, 测得桩前土压力、桩后土压力随埋深以及桩身应变。试验结果表明: 桩前土压力随埋深的分布大致呈三角形, 桩后土压力的分布为两端小中部大, 且同一埋深位置处的桩前土压力明显大于桩后土压力; 桩身应变为非线性形变, 随埋深大致呈抛物线分布; 桩身弯矩初始随埋深的变化不明显, 当达到0. 4L₁ (桩受荷段长) 后随埋深的增加而增大。     

考虑桩土相互作用的“品”字型抗滑桩计算方法

基于对抗滑桩在滑坡防治工程中的应用研究,提出一种新型组合式“品”字型抗滑桩,抗滑桩由3根单桩通过桩顶连梁连接组成空间结构,具有刚度大、变形小的特点;基于位移土压力模型,建立桩身挠曲线微分方程,后排桩在滑坡推力作用下发生变形并直接作用于桩间土上,引入Boussinesq解,通过对桩间土附加应力的求解进一步计算作用于前排桩的附加滑坡推力;将“品”字型抗滑桩应用于舟曲锁儿头滑坡,通过现场试验和现场监测与理论计算方法所得弯矩值和位移值的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究桩土相互作用的抗滑桩受力机理提供了一定的依据.     

H型预应力混凝土护岸桩现场试验研究

为研究H型预应力混凝土护岸桩在内河航道中的适用性,结合湖嘉申线二期航道改建工程,开展了现场试验,对桩土界面处土压力以及桩体内部应力应变进行监测。监测结果表明：背水侧土体的位移受到老护岸和上部荷载的约束,土体被挤得更密实,水平土压力较大;而临水侧是河流且接近河流中轴线,水平土压力较小,最终水平土压力系数在1.1～1.2左右;桩体内部应力大于该型号H型护岸桩的混凝土有效预压应力,沉桩后各测点压应变减小。基于试验结果,对H型护岸桩土压力的计算方法进行了优化,使其更接近于实测值。     

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。     

地震下高墩刚构桥桥台背土相互作用分析方法对比

针对重力式U型桥台背土相互作用，结合现行抗震规范，提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台背土相互作用效应。结果表明：只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态；在纵桥向，滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小，弹簧模型相对精细模型的计算误差最小，关键内力误差不超过20%；在横桥向，支座模型的内力最接近精细模型，而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守；桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%，而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本，弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。     

带受力盘塑料套管混凝土桩挤土效应试验研究

在上海软土地基中进行了带受力盘塑料套管混凝土桩沉桩压入试验,通过在试验桩桩周预先布置孔压、侧向位移、地表隆起和径向土压力监测点,探求带受力盘TC桩在沉桩过程中的桩土相互作用机理。试验结果表明:超孔压增量沿深度呈上小下大分布并在沉管拔出后迅速消散;挤土应力沿深度亦呈上小下大分布并沿径向减小,在沉管拔出短时间内骤减;土体在桩压入过程向外移动,拔管之后向内偏转;地表整体下沉,随径向距离增加下沉量变小。     

土钉桩抗拔承载性能试验与仿真分析研究

土钉桩复合结构是一种新型桩。为了探求土钉桩结构的抗拔承载性能,本研究进行了模型桩现场抗拔试验,并采用了三维有限元数值仿真技术,分析研究了土钉桩结构的抗拔性能,验证了数值仿真结果的可靠性。Goodman接触面单元用来模拟桩和土之间的接触,梁单元用来模拟土钉。基于弹塑性理论建立了土的应力应变关系。采用ANSYS分析了桩-土钉-土之间的相互作用问题。与裸桩进行对比,试验结果和数值结果都表明土钉桩结构具有很好的抗拔承载性能。本文研究为这种新型桩在今后的设计和应用具有一定的现实指导意义。     

考虑结构桩土相互作用自升式工作平台研究

本文采用ANSYS有限元软件,以风暴状态下的自升式平台为研究对象,建立了简化的三维有限元结构模型.考虑到复杂的海床环境,建立了三种不同约束条件下的平台模型,一种为传统的铰接模型,另一种考虑了插桩情况下桩土相互作用的影响,第三种模型基于API规范,考虑了桩靴结构与土相互作用对平台的影响.分别对三种模型进行有限元计算并对比分析,计算结果表明对自升式平台进行非线性分析和考虑桩土相互作用影响是必要的.     

水平力作用桩箱（筏）基础共同作用分析

本文在讨论分层土和桩群相互作用模型的基础上，给出了水平力作用下层状土—桩梁相互作用的简化分析表达式，同时考虑了这种作用对桩的竖向分析所产生的影响．     

非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

(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。     

双排桩支护结构变形特点与土压力有限元分析

论述了双排桩支护结构设计的基奉理论、简化模型及内力计算方法;运用有限元建立平面应变模型分析双排桩支护结构,对双排桩支护结构所受土压力取值进行了分析与修正。研究表明,双排桩具有较大的侧向刚度,可有效限制围护结构的侧向变形,应将桩顶与连梁做成刚性连接,以保证有效发挥双排桩的支护效果。基坑开挖面以上桩身所受主动土压力与理论主动土压力值相近,开挖面以下桩身所受土压力介于理论主动土压力与静止土压力之间,并随着深度的增加,愈来愈接近静止土压力值。前、后排桩所受的被动土压力与理论被动土压力值相差较大,后排桩被动土压力值接近静止土压力。     

h型抗滑桩的受力特性及优化设计

在综合分析抗滑桩受力特点,归纳总结多个工程经验的基础上,提出了h型抗滑桩的三种土压力模式;基于ANSYS软件建立有限元模型,分析矩形、三角形和梯形等三种土压力作用下h型桩的内力分布特点,同时考虑桩前滑体被动土压力作用对h型抗滑桩内力分布的影响;利用桩顶位移与桩体最大弯矩双控指标对h型抗滑桩的几何参数进行了优化. 结果表明:对于矩形截面h型桩,当前后桩间距取2.5～5倍桩截面宽度,连梁高度为1～2倍桩截面宽度,连梁刚度为桩身刚度的4～5倍时,桩身受力最为合理.