对称布置翼板加翼桩的水平承载性能分析

影响加翼桩水平承载性能的因素众多,其中翼板数量、荷载方向与翼板夹角是主要影响因素。采用ABAQUS有限元计算软件研究了软黏土地基中桩径为5.0 m,对称布置二、三和四翼板的加翼桩在不同荷载作用方向时桩身泥面水平位移、桩身倾斜率、桩身内力、桩身应力和极限承载力等的变化。通过与相同条件单桩的承载特性对比,分析了加翼桩水平承载性能提升幅度,明确了翼板通过同时或交替承担底面端承力、侧面摩擦阻力、水平土抗力和增加桩身抗弯刚度以提高其水平承载性能的机理,拟合了对称布置二、三和四翼板加翼桩水平极限承载力随荷载作用方向变化的计算式,对加翼桩极限承载力控制条件进行了对比分析。     

海上风机基础大直径加翼单桩常重力模型试验数值仿真

海上风机大直径单桩基础承受风、浪、流等水平荷载作用,提高其水平承载性能非常重要.针对一种通过在近地表桩体上设置稳定翼板以充分调动浅层土抗力的海上风机大直径加翼单桩基础,进行了常重力模型试验的数值仿真.数值仿真采用ABAQUS有限元软件结合Mohr Coulomb模型,按钢管桩不同外径、壁厚、埋入深度,加载高度和加载方向,共进行9组试验.数值仿真结果与模型试验结果进行对比,均得出翼板长度或宽度的增加将引起所调动的浅层桩前土的土抗力范围增加,承载力提高,水平位移降低;翼板埋深增加,所调动的浅层土范围减少,承载力降低;这验证了数值仿真的合理性.进而借助数值仿真结果对桩、土受力特征进行了观察和分析,从数值仿真角度进一步验证了设置稳定翼能够显著提高浅层土抗力,提高单桩水平承载性能.     

翼板刚度与埋深对加翼桩水平承载性能影响分析

采用ＡＢＡＱＵＳ构建加翼桩三维数值仿真模型，研究翼板刚度和翼板埋深对加翼桩桩身位移、桩 身弯矩、桩身应力以及极限承载力的影响。研究结果表明:翼板刚度对加翼桩泥面处水平位移和桩身弯 矩影响不大，对桩身最大应力和桩身与翼板连接处应力影响较大，当翼板刚度明显大于桩身刚度时，极 限承载力受翼板与基桩连接处最大应力控制，相对刚度1．0～2．0为合理翼板与桩身刚度比；埋深对加 翼桩泥面处水平位移影响较小，对桩身弯矩、应力影响较大，加翼桩水平极限承载力随着翼板埋深Ｚ的 增大而先增大后减小，0．2Ｄ左右时最大。     

加翼桩水平承载力计算方法研究

加翼桩作为海上风电基础的新型结构,目前相关研究甚少。基于ABAQUS三维数值仿真模型,对比分析了海上风电大直径单桩与加翼桩在水平荷载作用下桩身弯矩、应力、位移、泥面处桩基倾斜率、极限承载力以及破坏模式等水平承载性能。研究了大直径单桩和加翼桩桩身与翼板土压力分布,基于计算结果和桩土作用机理,参考现行规范中P-Y曲线模式,对相关系数进行修正,提出软黏土地基大直径单桩P-Y曲线。根据加翼桩翼板面积、形状、刚度和埋深等翼板参数对加翼桩水平承载性能影响的研究成果,提出基于大直径单桩承载力的软黏土地基大直径加翼桩极限承载力经验式和加翼桩翼板参数影响系数的计算式,为加翼桩的研究和运用提供了技术支撑。     

加装稳定翼的海上风电大直径单桩基础数值仿真

针对海上风电机组大直径单桩基础水平位移不易控制等问题,提出了一种加装稳定翼的单桩结构型式.通过在近地表(泥面)一定范围内的桩身设置一组翼板,充分利用浅层桩前土的抗力,增强了基桩水平承载性能.借助数值仿真计算结果,采用指数拟合法、四阶多项式拟合法对水平荷载与基桩水平位移关系进行拟合,进而求解单桩水平极限承载力.结果表明,四阶多项式拟合法精度更高;加装稳定翼的单桩水平位移及桩身最大弯矩明显降低,单桩水平极限承载力显著增强,稳定翼安装位置会对基桩水平承载力的提高效果产生影响.该结构形式可推广到其他海上风电基础结构小直径钢管桩的桩型改良中,有利于减小相应的材料成本及施工成本.     

分层地基环境下海上风电大直径单桩基础水平承载特性分析

依托某海上风电项目,针对几种典型地层条件通过数值方法研究分层地基环境下单桩水平承载性能影响因素并进行参数敏感性分析。首先,在用钢量恒定情况下,桩径对单桩水平承载力影响最大,且这种影响随着桩径增大而显著增大;其次,随着埋深的增大,水平承载力先增大而后趋于稳定;再次,桩周浅层土体弹模对桩基承载力亦影响较大,且桩径越大,其影响越明显且不能通过增加埋深来抵消。与均质地层相比,水平承载力在上劣下优地层中下降最为明显,在上优下劣及中夹差土地层中降幅较小。实际工程中除增大桩径或桩长,亦可对单桩周边浅层土体进行加固以提高水平承载性能。     

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。     

水闸复合桩基础优化及承载力特性研究

当前的实际工程中多采用桩基承担水平荷载,但是关于单桩的水平承载力研究比较少。采用ANSYS建模软件结合某水闸工程实例探究桩径和桩长对单桩水平承载力的影响。研究结果表明：单桩的在受水平力发生破坏时存在一个临界长度l₀,在桩长小于l₀时,单桩水平承载力会大幅降低,单桩桩身表现出刚性转动。在桩长大于l₀时,单桩水平承载力与桩长的关系不大,继续增加桩长也无法提高单桩的水平承载力。单桩的水平承载力的大小与桩径呈正相关,随着桩径的增加,桩基的水平承载力呈出逐渐增大的趋势。桩身直径的增加对单桩水平承载力的提高作用显著,桩径长度的增加对单桩水平承载力的提高存在临界长度。综合比较发现桩径的增长带来的单桩水平承载力增长效益要高于桩长带来的增长效益。实际工程中,对于桩长和桩径的组合选择要综合考虑,使设计达到经济效益和工程要求的平衡。     

铅直、水平荷载作用下扩底桩的承载机理

根据扩底桩组合荷载的载荷试验结果,对不同类型荷载之间的相互影响、组合荷载作用下桩的抵抗机理和承载力屈服包络线的特性作了初步分析探讨,得出以下结果:铅直荷载和水平荷载、水平荷载和弯矩荷载之间在承载力方面存在着一定的相互影响;铅直、水平荷载作用下桩的承载力屈服包络线可近似地用一个偏离坐标原点的椭圆来表现,此包络线可用包括桩的单方向极限承载力Vm,Hm和Um的关系式得到;弯矩、水平荷载作用下的承载力屈服包络线也可以近似地用椭圆来表现,此包络线可根据两次不同加载高度的水平载荷试桩结果的关系式求得;在桩的设计计算过程中,必须考虑铅直荷载、水平荷载及弯矩荷载间的相互影响.     

土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响

土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载作用下单桩基础的承载性状,对比分析了土体不排水强度分别服从对数正态分布、Beta分布和Gamma分布条件下单桩的承载力均值和标准差。结果表明,土体强度的分布形式对单桩竖向承载力的均值没有影响,而服从对数正态分布的随机场中单桩水平承载力均值最大,服从Beta分布的随机场中单桩水平承载力均值最小;竖向荷载和水平荷载作用下Beta分布得到的承载力标准差均为最大。当地基土强度空间分布形式未知时,建议采用Beta分布确定单桩承载力。     

PHC-钢管组合桩竖向荷载传递机理研究

PHC-钢管组合桩因抗腐蚀、贯入性能好,在高桩码头开始推广使用。但是其上部是PHC管桩,下部是钢管桩,两者桩径不同,弹性模量和密度等差异很大,荷载在桩体中的传递呈现出不同的作用机理,传统计算方法无法直接应用于其竖向承载力计算,而且该桩型竖向荷载传递机理研究未见报道,导致PHC-钢管组合桩竖向荷载设计缺少机理依据。运用FLAC3D软件并基于镇江扬中长江沿岸地区地质条件,对PHC-钢管组合桩进行竖向静载数值计算,同时考虑土体软化特性、桩土接触特性及沉降大变形问题,对"接桩部位埋深"、"接桩部位面积"问题进行研究。分析其不同组合下对桩身极限承载力的影响以及桩身轴力、侧摩阻力分布规律。结果表明,镇江扬中长江沿岸地区打入的PHC-钢管组合桩是端承摩擦桩;接桩部位埋深与面积会影响极限承载力和桩体失稳后沉降值大小;桩身轴力在接桩部位发生较大衰减;桩侧摩阻力随深度变化较复杂;整桩侧摩阻力极值出现在接桩部位。     

较大水平推力下的承台灌注桩结构设计探讨

本文通过某输水管线工程实例,阐述了为满足输水管路局部拐点位置的整体稳定,在承受较大水平推力的弯头管件处布设承台灌注桩结构的设计理念及具体方法。文中分别进行了单桩水平承载力、单桩位移分析及承台-群桩-土协同作用下的整体稳定计算;对比单桩水平承载力检测报告及承台灌注桩相关参数分析,为输水管线构筑物的设计及稳定分析提供了相关经验。     

轴-横向荷载作用下超长桩数值模拟

轴-横向荷载作用下的桩土相互作用研究主要集中在单层土中的中短桩,工程设计将水平、竖向荷载作用分开单独考虑.本文对成层地基中超长桩在轴-横向耦合荷载作用下展开数值模拟研究和试验对比,结果表明,轴-横向荷载作用下的超长桩桩-土相互作用主要集中在土体浅部区域,竖向荷载作用使得桩身弯矩、水平位移减小,从而提高了桩基础水平承载力;对于软粘土,水平荷载能在一定程度上提高超长桩的竖向承载力.桩侧土与桩端土的变形模量比也是影响超长桩承载性能的重要因素,两者比值越大,侧摩阻力占总荷载比例越低.本文建立的超长桩数值模型计算结果与实测数据吻合较好.     

考虑桩,承台和土的相互作用处理桩基事故

考虑桩、承台和土的相互作用处理桩基事故杭振林（水利部海委引滦工程管理局迁西０６４３１０）当地基土承载力较小或上部荷载较大时，常用筏板基础使承载力增加，或用桩基础使荷载传递到土体的较深处以提高基础承载力。现介绍珠海的某商住楼工程，由于沉管灌注桩基础承载...     

钢纤维高强混凝土承台承载力影响 因素试验研究

通过17个平面尺寸700 mm x 700 mm、厚度150 } 400~的钢筋钢纤维高强混凝土四桩承 台受力性能试验,探讨了混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋率、钢纤维类型等对承台 开裂荷载和极限承载力的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、承台有效厚度、混凝土强度、配筋率 的增加,承台承载力显著提高,同时钢纤维类型对承台承载力也有一定影响,在建立钢纤维高强混凝 土承台极限承载力计算公式时,应充分考虑到这些因素的影响     

自升式钻井平台桩靴基础结构设计分析

针对某船厂升降试验场地淤泥质土层较厚,钻井平台升降试验时桩靴入泥过深不易拔出情况,提出用灌注桩基承台作为升降试验的基础结构,并通过有限差分软件建立桩-土-承台相互作用模型,进行承载能力状态下预压工况和组合荷载工况的数值模拟。结果表明:灌注桩承台基础可以满足承载力和沉降要求;承台下L/3(L为桩长)范围土体侧摩阻力最多达到0.5倍极限侧摩阻力,桩端上部2L/3范围内侧摩阻力在0.5～1倍极限侧摩阻力之间;在沉降达到5%D(D为桩径)之前,承台可承担10%～20%的荷载。     

粉喷桩复合地基特性分析

粉喷桩加固软基的最大特点是极体承担荷载的同时，天然地基（桩间土）也承担一部分荷载．粉喷桩与天然地基上组成复合地基，共同承担荷载，充分发挥土的承载能力，以减少桩数，提高经济效益，挖掘天然地基的潜力．目前粉喷极多数用于水工建筑、房屋及道路地基加固．由于粉喷桩与桩间上通过承台共同工作，在荷载作用下沉降量相等，粉喷被承载力较高，桩土应力比较大，可以充分利用应力集中提高复合地基承载力，所以极土应力比和桩间土承载力的折减系数是反映复合地基工作状态的一个重要参数．在此主要依据某生活小区各种（天然地基、单极、单…     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

基于ＡＢＡＱＵＳ软件研究载体桩在焦作某工程应用

依据焦作某填埋场地载体桩工程实例,对其载体桩承载性能进行计算验证。利用有限元软件 建立模型并验证其合理性,通过模拟分析载体直径、载体埋深对载体桩承载性能影响,提出载体桩优化 设计方案并进行模拟分析。研究结果表明:按规范计算载体桩极限承载力偏于保守,桩侧阻力对载体桩 承载性有一定影响,考虑其影响有一定的经济效益;载体直径大小及载体埋深对载体桩承载性能有一 定影响,设计应用时可考虑增大载体直径提高单桩极限承载力;载体直径为6倍桩身直径,载体埋深为 25倍桩身直径时,比较合理经济;载体桩施工时应注意桩身底端与载体连接处施工质量,应严格控制载 体密实度。     

考虑土体强度空间变异性的单桩水平承载力研究

空间变异性是土体的固有天然属性,在确定桩基础承载力时理应考虑土的这一特性。应用已有的土体参数随机模拟方法,考虑不同的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了土体强度的空间变异性对单桩水平承载力的影响。研究发现:确定性分析得到的单桩水平承载力明显大于考虑土体强度空间变异性后的单桩水平承载力均值,应用规范方法设计的单桩基础仍有失效的可能;相关距离对单桩水平承载力均值无明显影响,但承载力标准差随相关距离的增大而增大;随着变异系数的增大,单桩水平承载力均值随之减小,但承载力标准差随之增大。因土体强度空间变异性导致单桩承载力的不确定性,其分布规律可以用对数正态分布进行描述,据此规律可获得任一荷载下单桩基础的失效概率。