有限元分析复合地基的水平受力机理

利用ANSYS8.0对复合地基进行了有限元仿真分析,分析了单桩复合地基在水平荷载作用下的变形性状,主要讨论了竖向载荷大小和垫层厚度不同对桩顶水平位移的影响,研究结果表明:竖向载荷越大,垫层厚度相对较大,都会减小桩顶位移,有利于桩身安全。     

水平和竖向力作用下刚性桩复合地基数值分析

应用大型通用有限元软件ANSYS建立了刚性桩复合地基三维有限元模型。分析了不同桩型、相同水平力作用下刚性桩复合地基的工作性状。结果表明:后排桩对桩顶水平位移的影响较大,中排桩对桩顶沉降的影响较大。     

扩顶CFG桩复合地基加固效果数值模拟研究

扩顶CFG桩复合地基是在CFG桩复合地基基础上发展的一种地基处理方法,其借鉴桩-承台-土相互作用理论,充分利用扩顶"荷载收集"作用以及桩间土的承载和变形协调能力。以河南省某高速公路为工程背景,通过有限元数值方法对常规CFG桩和扩顶CFG桩复合地基进行模拟分析,讨论不同因素对扩顶CFG桩控沉效果的影响;分析桩帽下土体的竖向位移;研究桩身应力、桩帽下土体的应力等的变化规律,并结合现场监测结果比较分析,对扩顶CFG桩数值模拟给出若干结论。     

刚性桩复合地基变形特性离散元分析

采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟了刚性桩复合地基单桩模型试验,避免了之前广泛采用的有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足,并基于离散元模型对刚性桩复合地基中桩体刺入量及地基的水平位移、竖向位移等变形特性进行了分析.分析结果表明:在桩顶处1/4椭圆形的区域内褥垫层颗粒...     

路堤下带帽刚性桩复合地基位移场数值模拟

采用非线性有限元方法,研究和分析了新建高速公路路堤填土过程中带帽刚性桩复合地基地表沉降、竖向位移和侧向位移的变形特征,分析结果能为带帽刚性桩复合地基的理论研究、工程施工和设计提供有益的指导。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响

在桩基础设计中通常分别确定单桩的竖向和水平承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。软土地基上建造超高层建筑有时需要采用长度达80 m甚至更长的超长桩,目前考虑超长桩的竖向荷载和水平荷载二者之间相互作用的研究还很少。利用有限元软件ABAQUS模拟天津市某工程的79 m长桩载荷试验结果,通过参数调整使有限元计算结果与载荷试验的结果一致,在此基础上进行仿真模拟,研究竖向及水平荷载作用下超长桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明超长桩表现出与已有文献中的刚性短桩不同的变形特性:对于承受水平荷载与竖向荷载的桩,竖向荷载对水平荷载作用下桩的性状的影响与竖向荷载相对于水平荷载的施加顺序、竖向荷载的大小以及土质条件等均有关。就本文算例,先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向荷载,在最优竖向荷载作用下,竖向荷载减小桩顶侧移的有利作用最明显,且竖向荷载减小桩顶侧移的作用主要表现在水平荷载加载后期,即水平荷载较大时。在土质条件较好的情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响不如土质条件较差时那样明显。先施加水平荷载再施加竖向荷载时,竖向荷载不再起到减小水平荷载作用下桩顶侧移的作用。加载顺序变化对桩水平承载力的影响要大于对桩竖向承载力的影响。     

水泥土桩的非线性有限元分析

以水泥土单桩复合地基静载荷试验为原型，采用典型粘土层的非线性本构模型，以三维有限元对水泥土桩复合地基中的桩身应力、桩间土应力、位移特性等进行计算分析，取得了一些用实测手段难以得到的结果，并将部分结果与实测资料进行了对比分析，总结出水泥土桩复合地基的一些特性。     

水平荷载作用下复合地基中桩的变形性状

采用有限元数值方法 ,对复合地基中的单桩在水平荷载作用下的性状进行了三维分析 ,得出了复合地基中桩体轴线的水平位移分布规律和最有可能产生断桩的位置。     

对“刚性桩复合地基在水平荷载作用下工作性状的模型试验”讨论的答复

首先感谢周先生对拙文的关注,以下对讨论稿中提出的问题逐一进行说明与答复。(1)原文建议的褥垫层厚度,主要是基于试验结果,也参考了吴春林、闫明礼[1]等的试验成果。当然,试验条件下桩径较小。可以想象当桩径较大时,情况会有变化。实际上,包括作者在内的研究者们针对刚性桩复合地基开展研究的出发点是大量刚性桩复合地基采用了素混凝土桩。原文基于试验中发现“当水平荷载相同时,竖向荷载越大,桩顶水平位移越小,坚向荷载越小,桩顶水平位移越大”,笔者在原文中建议“可适当的加大桩距,以增加基底与土之间的接触压力,从而使土的竖向和水平承载力得到充分的发挥”。这主要是建议不要采用较小桩距,避免桩间土分担荷载过小,使桩承     

地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力分析

本文基于有效应力动力分析法 ,运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向地震荷载对地下结构的耦合效应 ,得出了竖向地震荷载对地下结构的破坏有重要影响的结论。     

桩顶竖向荷载对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响

为了更全面地研究桩的破坏性状,本模拟对加载方式进行考究。研究竖向力与水平力间的相互作用对混凝土扩盘桩的性状影响。本文通过有限元分析对模型桩施加不同大小的竖向力,然后保持竖向荷载不变,逐级施加水平荷载直至桩顶产生较大位移,并通过对数据的比较分析,进一步研究竖向荷载的施加对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响。     

桩基变刚度调平前后在水平力及偏心荷载下的性状分析

基于有限元软件模拟分析,选取6种模型,在群桩总体积相同的条件下对比分析了桩基在竖向均布荷载作用下不同的布桩方式下筏板差异沉降、水平力及竖向偏心荷载作用下调平前与调平后筏板差异沉降、筏板在调平前与调平后的弯矩、桩在调平前与调平后的轴力与弯矩,得出桩基调平前后筏板与桩的受力变化规律,为理论分析变刚度桩的工作性状提供了参考.     

长沙湾特大桥基桩单桩承载力分析

介绍了长沙湾特大桥桥墩的工程地质条件、试桩的桩位以及竖向抗压静载试验和水平静载试验的装置和试验方法。通过对试验数据的分析比较认为:三个典型桥墩下的桩基础的竖向极限承载力均大于试验的最大荷载,各试桩水平临界荷载值离散性较小,可取其平均值作为单桩水平承载力特征值,m值随水平力或桩顶水平位移的增加而减小。     

大跨单层球面网壳的风振系数及其参数分析

本文针对某工程的单层网壳结构方案,采用其风洞试验数据,通过有限元方法在时域内进行三维风振分析,获得了钢网壳24个风向角下的竖向风振系数值,并通过对试验数据和计算结果的分析,确定了风荷载的不利风向角。同时考虑到钢网壳在风荷载作用下,不仅产生竖向风振,并且存在水平向风振,计算了不利风向角下的顺风向和横风向风振系数。进一步进行了该网壳结构在各种参数工况下风振系数的参数影响分析。结果表明:风振系数随风向角变化敏感,在抗风设计时应该考虑到这一规律;斜杆的使用大大减小了单层球面网壳的风振系数值;边界约束条件对风振系数的影响不大;结构阻尼比对竖向风振影响比水平风振响应更明显,阻尼比增大,风振系数有一定程度的减小。这些结论可为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供借鉴。     

空腹钢柱极限承载力与抗震性能试验研究

通过对空腹钢柱在竖向荷载、水平荷载作用下的构件试验,研究了空腹钢柱的承载力性能;通过对有上柱的空腹钢柱以及完全空腹钢柱在低周反复荷载作用下的构件试验,研究了空腹钢柱的滞回性能及抗震性能。试验结果表明:空腹钢柱具有较高的竖向及水平承载能力,在水平荷载作用下具有较强的抵御水平变形的能力,且其对竖向荷载的P-Δ效应反应不明显。同时,构件具有良好的耗能性能。     

沈阳文化艺术中心单层折板空间网格结构整体模型试验研究

沈阳文化艺术中心主体结构采用不规则单层折板空间网格结构,此结构面内、面外刚度受结构折板构型影响较大,内力分布与整体稳定性对折板构型的变化敏感。因此,对该结构进行了整体模型试验,以考察结构设计的安全性。针对试验模型构型复杂、加载难度大等特点,设计了基于“并联弹簧拉索按刚度分配荷载”的顶面网格加载系统和基于“使用定滑轮实现荷载转向”的侧面网格加载系统,完成对模型竖向恒载、活载与水平风载工况的有效模拟。试验结果表明,在设计荷载范围内,随着荷载的增大,结构位移与内力响应基本呈线性发展,模型竖向荷载向基础的传递主要依靠竖向主构件实现,环向主构件起拉结作用。同时,对模型结构进行了有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的合理性与分析结果的准确性。在此基础上,进行了原型结构的稳定承载力分析和出现局部破坏时的抗连续性倒塌分析,证实该结构在设计荷载下具有足够的稳定承载能力和抗倒塌性能。     

软土地基单桶基础循环承载力研究

在不固结不排水条件下对软粘土进行了大量循环三轴试验。通过分析试验结果,阐明了软粘土在静、动荷载共同作用下的破坏遵循Mises屈服准则。因此,可以依据Mises屈服准则和循环三轴试验结果确定一般应力状态下土单元的循环强度。建议了一种依据土单元循环强度评价地基循环承载力的方法,该方法考虑土单元的静应力对其循环强度进而对地基循环承载力的影响。利用这一方法分析了软土地基上单桶基础的循环承载力。结果表明,单桶基础的竖直和水平循环承载力取决于所受到的静荷载大小。当静荷载是静承载力的0.3倍时,竖向循环承载力达到最大,为竖向静承载力的0.43倍;当静荷载是静承载力的0.5倍时,水平循环承载力达到最大,为水平静承载力的0.79倍。     

双向荷载作用下扣件式钢管模板支架稳定性分析

我国扣件式钢管模板支架的设计只考虑承受竖向荷载的情况,而在一些特殊结构施工中,模板支架除承受竖向荷载外,还要承受结构施工时的水平荷载。以某地铁工程为例,对模板支架承受双向荷载作用时的稳定承载力进行设计计算,给出该工程模板支架搭设参数。对承受双向荷载和只承受竖向荷载作用时的模板支架分别进行数值分析,得到双向荷载作用下,模板支架的稳定承载力小于只承受竖向荷载时模板支架稳定承载力;建议用设置剪刀撑、与已有结构进行可靠连接等构造措施来保证整架的稳定性。