抗滑桩的优化分析

大截面的抗滑桩具有复杂的受力特性,建立了有限元模型,分析了采用单排和双排抗滑桩支挡后的稳定系数和破坏模式,对于单排抗滑桩,以支挡后的稳定系数为目标,确定了边坡的最佳设桩位置和最佳桩顶下沉高度;对于双排桩,两排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,两排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体推力,前后两排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后安全系数的计算基础上,提出了以两排桩的推力和、稳定系数和两排桩承担的推力差为目标,建立了用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出了具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

双排抗滑桩的推力分担及优化设计

 大截面的双排抗滑桩具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析不同排距下双排桩对推力的分担,分析结果显示：双排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,双排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体,前后双排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后稳定系数的计算基础上,提出以双排桩的推力和、稳定系数和双排桩承担的推力差为目标,建立用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

双排抗滑桩桩顶连接方式的优化设计

 采用有限元程序ANSYS建立双排抗滑桩有限元模型,分析桩顶连接方式对抗滑桩的侧向位移分布和内力分布的影响,找出最优的桩顶连接方式。桩顶的连接方式可分为无连接、同排相连、前后排相连和全连接等4种方式。通过对比这4种桩顶连接方式可知,前后排相连和全连接均可以使双排抗滑桩的变形相协调,弯矩和剪力分布更加的合理,能更好地发挥前后2排桩的抗滑效果,但是全连接增加抗滑桩的成本。选取同排相连和前后排相连2个工程实例,监测分析发现,同排相连时前排桩的侧向位移和弯矩均远小于后排桩,前后排相连时前后2排桩的位移和弯矩比较接近,这与有限元分析结果相吻合。在双排抗滑桩的设计中,建议采用前后排相连的桩顶连接方式。     

双排长短组合桩与常见双排桩的对比研究

针对双排抗滑桩前、后排桩受力与变形差异较大,前、后排抗滑桩无法充分发挥抗滑作用以及沉埋式抗滑桩因沉埋深度过大可能引起越顶破坏的问题,提出了双排长短组合抗滑桩的支护形式。建立有限元模型,分析了后排桩在不同沉埋深度时,前、后排桩桩身最大弯矩和剪力的变化情况。计算结果表明:当后排桩沉埋到一定深度时,前、后排桩桩身最大弯矩、剪力及变形程度均较接近,并以此深度为后排桩的设计沉埋深度。在此基础上,与几种常见的抗滑桩进行对比发现,双排长短组合桩能够有效地调节前后排桩的内力与变形,充分发挥前后排桩的抗滑作用,并且桩身受力较小,避免反向弯矩的产生,同时减少材料用量,节约滑坡治理费用。     

不同嵌固深度排桩受力与变形特性现场试验研究

根据某一水闸基坑开挖工程,在排桩桩体内埋设测斜仪、钢筋应力计对非等长双排桩基坑支护结构变形特性进行了现场观测,采用规范法讨论了后排桩不同嵌固对前、后排桩的变形、内力影响。研究结果表明：非等长双排桩桩顶位移、桩身剪力、弯矩与传统等长双排桩基坑支护结构规律一致;增大后排桩的嵌固深度,前、后排桩的桩顶位移均减小;前排桩桩身剪力、弯矩减小,后排桩增大,但当嵌固深度超过桩长3/4时,前、后排桩的桩顶水平位移、桩身剪力、弯矩减小或增大趋势均不明显;研究成果为双排桩基坑支护结构设计优化提供一定参考。     

双排桩支护基坑的变形分析与控制

针对双排桩支护结构的变形与控制,采用有限元软件Plaxis 3D对深基坑的开挖施工进行了数值模拟。以桩身水平位移和桩身弯矩为指标,研究了双排桩桩长和双排桩排距对支护效果的影响。研究表明,随着前排桩桩长的增大,前后排桩桩身位移均先减小,随后缓慢增大,并且前排桩的桩身位移大于后排桩的位移;随着后排桩桩长的增大,前后排桩桩身位移均减小直至趋于稳定,因此增大后排桩桩长能有效控制双排桩变形,但随着桩长的增大,这种控制效果越来越小;双排桩排距对双排桩的支护效果有显著的影响,双排桩前后排桩的水平位移随着排距的增大逐渐减小,并且后排桩的减小幅度更大。     

锚固深度对双排抗滑桩力学性能影响

针对红岩滑坡双排抗滑桩施工过程中前、后排抗滑桩锚固深度的选取问题,基于FLAC3D程序,建立简化的双排抗滑桩数值计算模型,考虑桩、土相互作用,通过在滑坡体边界施加位移的方法模拟作用在抗滑桩上的水平推力,对前排和后排抗滑桩锚固深度变化时双排抗滑桩侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力的变化规律进行研究,研究发现,前排或后排抗滑桩锚固深度的变化对双排抗滑桩的侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力有显著影响,且该影响与所施加的边界位移有关。     

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明：水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。     

双排桩排距对围护结构的影响研究

通过对某城市基坑工程围护设计结果进行分析,研究了双排桩不同排距变化对排桩桩桩身内力及支锚轴力的影响规律,以及对基坑周边地表沉降的影响。结果表明,前排桩承受背土侧弯矩与剪力随双排桩排距的增加而增加;后排桩承受的弯矩随排距增加而增加,剪力随之减小;第1道锚索内力随双排桩排距的增加呈先增大后变小的趋势,内力变化较大,第2,3道锚索内力随双排桩排距增加而增加,增加趋势逐渐减小;周边地表沉降最大值随着双排桩排距的增加而先降低后增大,但是周边地表沉降范围不变。     

“品”字型抗滑桩有限元计算方法及工程应用

通过对抗滑桩在滑坡防治治理工程中的应用研究,首先提出了一种新型组合式"品"字型抗滑桩,此抗滑桩由三根单桩通过桩顶连梁连接组合成空间结构,此结构具有刚度大、变形小的特点。其次建立了此抗滑结构的空间杆系有限元计算模型,将桩间土视为薄压缩土层,并以水平向弹簧来代替,桩侧摩阻力通过桩土界面传递函数来考虑。最后此抗滑结构在舟曲锁儿头滑坡得到了应用并进行了现场试验,试验结果表明:前排桩桩身弯矩约占后排桩桩身弯矩值的30%,且后排两根桩的桩身弯矩不等,此结构产生了扭转变形并且能够应用在滑坡推力主轴线难以确定的滑坡治理工程中,具有很好的应用价值。     

深基坑双排桩结构合理支护参数的研究

结合工程实例,利用FLAC3D数值差分计算程序对深基坑双排桩支护结构上的截面弯矩和变形分布特征进行研究。重点分析双排桩的排距、桩长和桩径等的变化因素的影响,提出优化的设计参数。研究表明:随排距的增加,前后排桩桩体的位移不断减小,但是当排距超过1200 mm时,位移减小的趋势减缓;桩长的增大可使桩顶水平位移减小,而前排桩桩长的变化比后排桩桩长的变化有更大的影响;当桩径较小时,适当增大桩径能有效地减小桩体的位移。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

盾构近距侧穿高架桥桩的施工力学行为研究

 针对合肥地铁1号线盾构近距侧穿城市高架桥桩施工存在的巨大安全隐患,基于桥桩结构耦合弹簧力学计算原理与有限差分方法,分析盾构推进过程中不同工况下桥桩结构受力、水平变形、地层沉降的变化规律,探讨桩实体结构单元弯矩、剪力计算方法的可行性,研究表明：(1) 盾构近距(最近距离0.63 m)侧穿施工对高架桥桩产生较大影响,其影响程度与盾构施工工况位置密切相关,且双隧洞盾构依次掘进对高架桥桩的力学行为影响具有叠加效应;(2) 随着盾构逐步接近桩体,桩弯矩、剪力、位移不断增大,叠加后的最大弯矩、剪力和水平位移分别为700.5 kN•m,159.6 kN,2.39 mm,位于右隧洞开挖盾构刀盘已侧穿穿越第二排桩,而盾尾刚进入第一排桩对应工况;(3) 千斤顶推动盾构机前行时,在盾尾衬砌管片外围形成建筑空隙,是引起地层损失的主要原因;(4) 桥桩实体结构单元变形挠曲方程通过桩位移离散点监控数据拟合,由此计算盾构推进各工况高架桥桩的弯矩和剪力,经典案例验证表明,桥桩实体结构的弯矩和剪力计算方法可行。     

深基坑双排支护桩的受力性能与应用研究

将结构力学方法和改进的"m法l理论"引入到双排基坑支护桩的计算中.本文提出改进的"m法1理论",将双排桩的前排桩和单排桩的计算坐标原点取在坑底处,将坑底以卜的桩后土在坑底以下桩上产生的土压力考虑在桩的挠曲微分厅程中.其坑底以卜的土压力为化移、排桩净距和上件指标的函数,其坑底以下由于坑底以上土的重力产生的土压力为位移、排桩净距和土性指标的甬数,但将坑底以下多层土换算为单层土,坑底以下产生的这一土压力便町取为常数.上述土压力与位移的关系式通过试算确定.通过审内模型试验、双排桩改进的"m法l理论",得到如下一些可资参考的结论:(a)只要桩顶连梁与桩的刚度比等于0.48,则连梁刚度是合适的,冉继续增加连梁刚度无意义;(b)按照公路、铁路桥涵规范确定的桩问不村j互影响的排桩净距值偏于保守,不同的土类可乘以0.81～O.92的系数,粗粒土乘0.81,细粒土乘0.92,继续增大排桩间净距对双排桩的受力和变形影响不大;(c)本文的工程实例表明双排桩较单排桩至少可减少造价22%,具有良好的经济价值,同时具有良好的变形性能,对基坑周围建筑物(构筑物)或地F管线小构成影响,值得继续研究和广泛应用于各种支护上程中.     

双排桩结构在失稳基坑中的补强作用

根据软土地基深基坑工程由于墙后土压力太大 ,设计不当 ,造成单排桩挡土结构失稳破坏的原因 ,采用双排桩结构进行补强加固措施 ,同时分析和比较了这种结构的不同荷载分担模式和力学性状 ,提出补强设计的建议     

双排桩支护结构空间受力敏感性研究

依托青岛某基坑开挖工程,采用ANSYS软件建立基坑双排桩支护结构的三维有限元分析模型,对其空间受力的参数敏感性进行了分析,研究结果表明:当排距为4倍桩径时,可充分发挥双排桩的整体性和后排桩对前排桩的锚固作用,在对双排桩进行结构分析时,要将双排桩和桩间土看成一个整体。     

黄土基坑双排桩支护结构的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型,分析了黄土基坑双排桩支护结构中排距和桩身强度(包括桩的截面尺寸及桩身混凝土强度)对桩位移和弯矩的影响,并且在基坑和桩身情况相同的条件下,比较了单排桩和双排桩。研究结果表明,黄土基坑使用双排桩支护体系比单排桩支护体系在安全性能方面更具有优越性。计算给出了双排桩排距和桩截面尺寸的最佳取值范围,以及桩身所用混凝土的最佳强度等级。本文为黄土基坑双排桩支护结构的设计和施工提供了一定的参考依据。