带承台倾斜单桩水平承载变形性状数值分析

为研究带承台倾斜单桩水平承载变形性状,通过数值模拟手段分析了水平荷载作用下桩身倾角、长径比对桩顶带承台斜桩的承载变形性状的影响,并重点分析了竖向荷载对水平受荷斜桩性状的影响。结果表明①水平荷载作用下,负斜桩的桩顶水平位移最大,直桩居中,正斜桩最小;桩身倾角越大,斜桩桩顶水平位移与相应直桩桩顶水平位移差值越大;相同情况下,长径比对斜桩桩顶水平位移影响不明显。②水平荷载作用下,桩身倾角只影响斜桩桩身弯矩的大小,而最大桩身弯矩的位置基本不变。③竖向荷载减小了负斜桩桩顶水平位移,却增大了正斜桩桩顶位移。④负斜桩的桩身最大弯矩随着竖向荷载的增大而减小,正斜桩却与之相反。     

抗滑桩在水利工程边坡支护中的应用分析

近年来,h形抗滑桩在边坡治理工程中应用广泛。结合实际边坡工程,利用数值模拟技术,建立不同连梁刚度h形抗滑桩治理边坡的模型,对h形抗滑桩连梁刚度对抗滑桩桩身位移、内力以及边坡治理效果进行研究。结果表明：(1)不同范围的连梁刚度,对h形抗滑桩桩顶位移的影响程度不同;(2)连梁刚度变化,对h形抗滑桩后排桩最大剪力的影响较前排桩更大,且对前后排桩桩身最大弯矩的影响不同;(3)综合考虑各种因素,该实例边坡工程最优的连梁刚度为1.5EI,此时边坡最大位移仅为8mm,较天然工况下降低73.3%。研究成果可为类似工程提供参考。     

砂土中钻井船插桩对邻近群桩影响的模型试验

为研究钻井船作业过程中桩靴贯入对邻近群桩的影响，在砂土层中开展了1g条件下的1×2型群桩模型试验，邻近桩桩头条件为固定桩头，桩间距为2.5倍桩径。通过对桩靴贯入土层前和桩靴贯入土层过程中邻近群桩中近桩靴桩的弯矩的测量，得出沿桩身弯矩随桩靴贯入土层深度的变化规律，并与相同净间距单桩桩身响应情况对比。将同一时刻群桩桩身最大弯矩相对于单桩桩身最大弯矩的增长率定义为弯矩增大系数，通过弯矩增大系数的变化研究插桩对邻近群桩效应的影响及插桩对邻近群桩效应的影响随净间距的变化。研究表明:与桩靴贯入土层前相比，桩靴的贯入使邻近群桩效应减弱，且随着净间距的增加，插桩对邻近群桩效应的影响越来越小，净间距超过1倍桩靴最大直径时，建议可以不考虑插桩对邻近群桩的影响。     

水平偏心荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩周围的土体自重应力场不对称于斜桩轴线,其承载变形特性比较复杂。在砂土地基中开展了斜桩模型试验,研究了斜桩在垂直于其倾斜方向的水平偏心荷载作用下的承载变形特性,分析了桩身表面粗糙程度、桩身倾角对斜桩承载变形特性及桩身内力分布规律的影响。试验结果表明,在垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载作用下,斜桩桩顶水平位移很小,而扭转变形较大,其承载力取决于扭转变形。垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载不仅会使斜桩弯曲,还会使斜桩沿其纵向轴线拉伸。斜桩桩身最大弯矩超过作用于桩顶的扭矩约10%～30%,斜桩全长受拉,但桩身轴力很小,最大轴力约为桩顶水平荷载的5%。斜桩桩身表面作用有纵向摩阻力及环向摩阻力。斜桩桩身上部纵向摩阻力为正摩阻力,下部则为负摩阻力,中性点的位置约在相对深度Z/L=0.3处,纵向平均摩阻力远小于相同深度处的环向平均摩阻力。     

上拔力-水平力-扭矩组合荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩广泛应用于桥梁、水上钻井平台及风力发电基础等工程中,其承载特性十分复杂。为揭示上拔力-水平力-扭矩共同作用下斜桩单桩的承载特性,利用自主设计制作的加载设备,在砂土地基中开展了4根斜桩室内模型试验,研究了桩身倾角、上拔及水平荷载对受扭斜桩桩顶水平位移、扭转角及桩身扭矩、弯矩的影响。试验结果表明：斜桩水平承载力随桩身倾角的增大而增大;倾角及上拔荷载的增大均会导致斜桩极限扭转承载力的减小;斜桩最大弯矩受到桩身倾斜角度及桩顶上拔荷载的影响,随其增加而增加;组合荷载作用下的斜桩存在有效荷载传递深度。     

抗滑桩锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响

为探索抗滑桩的锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响，以珠三角地区工程案例为原型，运用商业软件进行模拟，并采用实际案例的实测值验证了模型计算结果的准确性。研究表明：抗滑桩水平位移最大发生在桩顶，随后沿铅锤方向减小，锚固深度从6m增加到16m，水平位移增加1.04%；桩身最大弯矩发生在距桩顶约4m处，随锚固深度增加，最大弯矩增大4.36%，最大位置不变；不同嵌固深度的抗滑桩，水平位移和弯矩均随着坡顶荷载的增加而增大，荷载从0kPa增加到20kPa，桩顶水平位移增大75%，桩身最大弯矩增加70.21%；当嵌固深度达到12m时，抗倾覆Kov值满足一级支护安全结构等级规范值1.25，故抗滑桩锚固长度为12m时为最优深度。     

锚索抗滑桩加固水库边坡效果影响因素分析

为研究锚索抗滑桩在水库边坡的加固效果。基于ABAQUS数值计算模型,根据强度折减理论系统的分析锚索位置对边坡位移、桩身内力及变形的影响,结果表明：桩身弯矩呈抛物线形态,其中正负弯矩的最大值分别位于桩顶和桩的中上部,随锚固点距桩顶距离的增大弯矩绝对值呈增大趋势;边坡的稳定性随锚索锚固点距桩顶位置的增大而先增大后减小;根据桩身内力及边坡的稳定性变化规律可知,锚固点距桩顶距离为1.0 m～1.5 m对边坡的加固效果最好。研究内容可为水库边坡的加固设计提供参考。     

竖向荷载作用下斜桩承载特性数值分析

近年来,斜桩在桥梁、码头、海上钻井平台及大型输电线路塔架基础等工程中得到广泛应用,研究不同倾角斜桩的荷载传递及承载特性实用意义较大。基于ABAQUS软件,考虑桩土接触特性,模拟分析了不同倾角斜桩的承载特性。结果表明:桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限承载力影响不大,但会在桩身产生一定弯矩以及桩顶产生一定的水平位移;桩身轴力沿桩长方向的衰减速率随桩身倾角的增大而增大;斜桩桩身弯矩主要分布在桩顶下1/2桩长范围内,其最大值的位置不受桩身倾角以及桩顶竖向荷载的影响;斜桩桩身侧摩阻力沿桩长大致呈"S"型分布,其桩顶以下1/6桩长范围内侧摩阻力远远大于直桩。     

软土深基坑双排桩支护结构的影响因素分析

基于软土地区的某深基坑双排桩支护工程,采用有限单元法建立了三维仿真计算模型对双排桩的受力和位移特性进行计算,系统分析了双排桩排间距、桩径以及前后排桩长等影响因素对双排桩支护结构受力和位移的影响,得到该软土基坑工程双排桩支护结构的最佳排间距、桩径和桩长。结果表明:当双排桩桩径取0.8～1.0 m、排间距取桩径的3～4倍时,排桩的弯矩分布和桩身的位移比较合理,可以最大化地发挥双排桩的支护作用;相比于后排桩桩长,增加前排桩的桩长对提高支护结构的稳定性更有效。     

水平荷载下承台-倾斜桩工作性状的数值分析

为了得到承台-倾斜桩体系在水平荷载条件下的工作性状,首先拟合现场实测数据得到土层及桩体的合理参数,然后采用数值模拟手段分析了不同倾斜程度及倾斜方向下体系的变形、受力特征.计算结果表明,3种倾斜方向及倾斜程度在0％～12％时体系水平向承载力均未减小,即水平位移均小于未倾斜时.从弯矩分布特征来看,桩顶均受到正弯矩,且弯矩值最大,桩身下部受到负弯矩,反弯点位于桩顶以下8～9m处.桩体倾斜程度对体系中倾斜桩与竖直桩的弯矩分担产生影响.     

砂土地基中混凝土实心方桩水平承载特性分析

通过大型通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ进行了实心方桩水平荷载特性的系统研究,采用弥散开裂模型模拟混凝土的损伤破坏行为。首先对已有方桩水平承载力原位实验进行数值模拟,计算结果与相关试验数据比较吻合。进而探讨桩周土的性质、竖向荷载、桩身配筋率等因素对实心方桩水平特性的影响。结果表明:增大竖向荷载水平使方桩桩体弯矩最大值变大,但总体上改善实心方桩的水平承载性能。增加配筋率可以明显降低桩顶的水平位移。配筋率较高时,其承载力容许值决定于桩头侧移,而配筋率较低时受到桩体裂开控制。     

桩端锚固与桩截面变化对双排抗滑桩内力的影响

抗滑桩是边坡防护与滑坡治理工程中的一种主要手段。在面对大型滑坡时特别是在公路、铁路边坡中,单排抗滑桩无法满足抗滑效果,在这种情况下双排抗滑桩以其抵抗力大、桩顶位移小等优点得到广泛应用。在前人研究的基础上,结合工程实例,就桩顶锚固以及桩截面变化的情况下双排抗滑桩内力情况进行进一步研究。研究表明,桩端锚固可以减小桩身位移,改善桩身的内力分布,在较小的配筋率的情况下可以产生较大的抗力。当保持任一排桩截面尺寸保持不变,改变另一排桩的截面尺寸时,抗滑桩的抗弯能力随着桩截面尺寸的增大而增大,而对截面尺寸保持不变的一排桩的影响不大。因此,改变抗滑桩的截面尺寸对其本身的影响较大,但对另一排桩的影响较小。     

双排抗滑桩加固边坡稳定性与荷载传递机制分析

为探讨不同双排桩布桩形式下的阴影效应及抗滑桩-边坡体系的稳定性,考虑三种双排桩布桩形式,采用基于强度折减的有限元方法开展了桩头自由和固定约束条件下抗滑桩加固边坡的三维数值计算,获得了抗滑桩-边坡体系整体稳定性安全系数、潜在滑动面以及桩身内力分布情况,并与单排抗滑桩工况进行了对比研究。在此基础上,结合三类双排桩在不同深度处的主压应力分布图,深入探讨了相邻抗滑桩间的土拱效应、后排桩与前排桩间的荷载传递机制。研究表明,当双排抗滑桩加固潜在滑移坡体时,不同深度、不同布桩型式下的土拱效应不同,桩间的土拱在一定程度上反映了双排抗滑桩的作用机制和加固效果。更多还原     

抗滑桩设计参数对剪力和弯矩的影响

为优化抗滑桩的设计,文章以某边坡为例,基于FLAC3D对抗滑桩的桩长(锚固深度)、截面长度、截面宽度和桩间距做出改变,分析这些设计参数对剪力、弯矩的影响,结果表明：抗滑桩的桩长(锚固深度)、截面长度、截面宽度和桩间距的改变对最大剪力、最大弯矩发生的位置影响很小;对剪力、弯矩的大小和分布的影响呈现出一定规律性。该研究为抗滑桩的设计提供了一定的理论依据和技术支撑。     

基于地震作用的预应力锚索抗滑桩边坡加固应用优化研究

为研究地震作用下预应力锚索抗滑桩边坡防护的滑坡推力计算方法,通过找出作用在潜在滑坡面抗滑桩结构上的受力荷载,测算出作用于锚索抗滑桩上的滑坡推力,提出以锚索抗滑桩正负弯矩相等的控制方法和K法来设计预应力锚索抗滑桩边坡防护结构。通过对比不同方法说明所提出的预应力锚索抗滑桩边坡加固的设计方法符合工程实际。以汶川地震中某滑坡工程为对象,研究其稳定性问题。结果表明,采用桩身相等的正负弯矩控制法时,锚索抗滑桩的受力更合理,桩顶位移变化量最小,其抗震加固能力最好,在具体工程中,更有利于锚索抗滑桩桩身配筋设置。实践证明,利用预应力锚索结构原理进行边坡抗滑桩设计,可以保证设计的预应力锚索抗滑桩结构的安全经济性。     

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。     

沙土中抗拔斜桩承载力特性研究

以沙漠地区某输电塔基础为背景,采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷载传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明,桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限抗拔承载力影响不大,但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承载力进行预估时,应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。     

冲刷条件下桩基础水平承载特性非线性分析

水域环境中的桩基础面临水流冲刷的威胁，水流冲刷将会引起基桩周围土体的流失，【目的】为研究冲刷对桩基础水平承载特性的影响，建立冲刷条件下桩基础水平承载特性简化分析方法。【方法】首先构建了桩周土体整体冲刷条件下的p-y曲线模型；然后基于p-y曲线法，采用有限差分法建立了冲刷条件下水平受荷桩非线性简化分析方法，对不同桩径、不同冲刷深度条件下桩基础水平承载特性进行计算分析，并与有限元结果对比验证了简化方法的正确性。【结果】结果显示：随着冲刷深度的增大，水平受荷桩的侧向刚度和水平承载力逐渐降低；相同水平荷载下随着冲刷深度的增加，桩顶水平位移和桩身最大弯矩逐渐增大，并且桩身最大弯矩所处位置逐渐向下移动。【结论】结果表明：水流冲刷引起基桩周围土体的流失将会对基桩水平承载特性产生显著影响，上述简化方法可为冲刷条件下水平受荷桩基的设计提供理论分析工具。     

圆形抗滑桩变形影响因素敏感性分析

为了研究圆形抗滑桩变形影响因素及各因素的敏感程度,采用FLAC数值模拟分析,系统研究了圆形截面抗滑桩对边坡加固的效果。结果表明：(1)当土体的抗剪强度指标小于临界值时,桩顶位移变化速率比较快,当超出临界值时,桩顶变形基本保持不变。(2)相同嵌固段深度下,土体强度参数越大,桩顶变形越小。嵌固段岩体性质越好,所需的临界嵌固段深度越小。(3)桩顶位移随桩径的增大而减小。在桩间距与桩径比值保持不变的情况下,桩顶位移随桩间距增大而减小,证明减小桩间距对于控制桩顶变形的贡献小于增大桩径的贡献,工程中通过增大桩径控制桩顶位移的效果要比增大桩截面宽度效果更优。     

承台-倾斜桩体系承载力性状分析

预应力管桩在施工中发生桩身倾斜的现象屡见不鲜。为得到承台连接下倾斜桩的承载力特性,通过现场实测数据反演得到了合理的土层及桩体参数,之后建立数值模型,分析了承台下有2根桩且其中1根桩为倾斜桩的结构体系,在3种不同倾斜方向工况下的承载力性状。研究结果表明:单根桩体倾斜对承载力的影响不大,特别是工况1条件下,桩体倾斜对承载力的影响甚微;桩身轴力随着桩体倾斜程度的增加而增大,仅在工况1中倾斜桩的轴力发展趋势为先增大后减小。3种工况下桩身弯矩分布特征类似,且桩顶弯矩最大;但是当桩体倾斜方向不同时,桩顶正负弯矩也不同。综合来看,3种工况的承载力大小为工况1>工况2>工况3。