京沪高铁桩基沉降时间曲线反分析及预测

在京沪高铁项目中,针对深厚软土地层中的桩基工程,使用FLAC^3D建立的桩基模型进行计算。同时,利用桩基静载试验所得的沉降-时间曲线,在考虑土体存在蠕变效应时,结合位移反分析方法,对桩基土体参数和蠕变参数进行反演。在得到反演参数后,对桩基在长期荷载作用下的沉降进行预测。研究表明：①数值反演结果与实测结果比较相符;②使用反演参数对桩基长期荷载作用下的沉降进行预测,得出未注浆桩和注浆桩在长期荷载作用下的前期沉降量大,且基本达到最大沉降量,后期没有出现明显的蠕变效应。因此,建议可不需要通过注浆来对桩基的蠕变效应进行改善,且当在工期较为紧张时,可减少桩基静置时间。     

临海漫滩回填堆载对临近桩基的影响分析

软土地基地面堆载会引起地基土压缩和侧向位移，土体的侧移又会进一步导致临近桩基承载性能发生改变。为了考察沿海漫滩回填堆载导致的地基软弱土压缩和侧向移动作用下的临近既有桩基受力性状，采用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ建立了堆载作用下临近桩基的三维有限元模型，分析了堆载作用下软弱地基土的变形运移规律，研究了临近堆载单排桩、双排桩在堆载荷载大小与作用位置、桩身刚度、桩顶约束条件等工况中的性状。结果表明，堆载作用位置越近、荷载水平越高，桩身变形受力响应越明显；桩身刚度的提高会增加被动受荷影响范围；不同桩顶承台约束下桩身变形受力性状差异显著，且桩身轴力引起的“二次弯矩”效应明显，不容忽视。当基底软弱土较厚时，采用水泥搅拌桩加固有利于改善临近桩基变形受力性状。     

基于PIV技术的冲刷条件下桩-土水平变形机制

桩基通常深埋地下，岩土体内桩-土水平变形难以通过现场试验观测。为研究水平荷载作用下桩-土变形机制，考虑桩身抗弯刚度、土体密实度和冲刷坑尺寸等因素，基于粒子图像测速(PIV)技术在砂土中开展了一系列单桩水平加载模型试验，获得了桩侧土体位移、应变分布发展规律，并讨论了柔性桩和刚性桩的水平桩-土相互作用模式，及局部冲刷对水平桩-土相互作用的影响。结果表明：(1)水平荷载作用下桩侧土体的位移和剪应变均是沿着水平和深度方向逐渐发展变化，因此现有桩基水平受荷分析的应变楔模型中整个应变楔内土体应变均匀发展的假定需要修正；(2)桩身水平位移第一零点以上的桩前土体被动受压区和桩后土体主动施压区是主要的桩-土相互作用区，但对于刚性短桩第一零点以下的桩-土相互作用不可忽略；(3)桩侧冲刷坑底部以上冲刷土层对降低桩-土变形仍可起到一定的作用。     

水利工程中应用粉喷桩技术加固软弱地基问题的探讨

粉喷桩是通过深层搅拌机械．利用水泥灰作为固化剂与软土强制搅拌．形成水泥土桩或石灰土桩，桩体在经过一定凝期后．其物理力学性质较之天然土有明显的变化．形成具有整体性、水稳定性和足够强度的加同地基，以提高地基的承载力、增大变形模量和减少压缩沉降。以这种桩和桩间土体组成复合地基，在外部荷载作用下，由桩和桩间土体共同承担荷载。     

部分埋入群桩的水平非线性动力分析

在桩基振动问题中,桩侧土体的刚度和阻尼比具有显著的非线性,但目前的分析方法一般只采取恒定的土性参数进行线性研究。基于分布荷载作用下部分埋入群桩水平振动特性的研究成果,以桩身内力-位移与土性参数之间的相互关系为依据,提出一种新的单桩及群桩在横向荷载作用下的非线性计算方法并将其程序化。该程序不仅可以模拟土的非线性行为,还可以模拟桩身在横向荷载作用下的非线性结构响应。通过与前人的实验及理论求解结果进行对比,验证了该程序方法的正确性。同时在非线性条件下精确地分析了埋入比、桩间距和激振频率对单桩、群桩阻抗及桩-桩相互作用因子的影响。     

精密仪器厂房基础随环境温度变化的微变形及其控制

【目的】跨水库精密科学装置厂房基础在环境气温和库水温变化作用下会出现微变形，进而影响厂房内的精密科学装置正常运行。为了研究跨水库精密仪器厂房基础在环境温度变化作用下的温度变形及其控制，【方法】以某大型精密科学装置跨水库厂房为例，基于有限元热-应力耦合的瞬态分析，结合实测环境温度数据，模拟分析了在环境温度变化作用下采用重型桥涵跨水库方案的厂房基础的微变形。【结果】计算结果显示，不采取任何保温措施时，厂房基础底板每10延米的最大微变形差为234.862μm,大于控制标准100μm。将暴露在空气中的重型桥涵外表面增设聚乙烯苯板保温层并优选骨料以降低结构混凝土的线膨胀系数或将重型桥涵所有暴露在水和空气中的外表面均设置聚乙烯苯板保温层后，厂房基础底板每10延米的最大微变形差为97.357μm和75.691μm,满足控制标准。【结论】数值计算表明，在重型涵外表面增设聚乙烯苯板保温层，避免外界气温随季节变化对重型桥涵混凝土结构稳定温度场的影响，结构温度场随季节变幅较小，温度作用减小，而优选混凝土骨料降低混凝土线膨胀系数，能显著减小温度作用下结构的温度变形，两种方案均能有效控制跨水库精密仪器厂房基础在...     

免共振沉桩原位试验研究

为解决传统桩基施工过程中存在的环境污染、挤土效应、效率低及能耗高等突出问题,以某高架桩基工程为例,基于免共振液压振动锤系统沉桩施工工艺,通过原位沉桩试验测试、现场振动测试,研究钢管桩沉桩过程中桩周土体、地铁运行期间桥墩变形特征及其振动变化规律。研究结果表明:钢管桩沉桩过程中桩周土体水平位移集中分布在近地表0~2/3L(L表示桩长)范围内,地表以下0~1/4L范围水平位移较大,土体水平和竖向位移最大值分别为2.37 mm和3.13 mm,桥墩倾斜0.4‰~0.7‰,分析发现沉桩过程中挤土效应不明显;现场振动测试结果显示,当无地铁经过时桥墩振动速度最大峰值为0.823 mm/s,有地铁经过时为1.90 mm/s,充分表明沉桩过程对周边环境影响程度弱;实现了对环境“低影响”的效果,为沉桩施工新技术的研发提供理论和实践指导。     

水平循环荷载作用下单桩桩顶位移变化模型试验研究

为了探究海上桩基础在长期受到水平循环荷载作用下的变形规律,选取典型的中砂作为试验土体,开展砂土中单桩水平荷载作用下的模型试验。获得了高次循环荷载下不同加载力及不同频率作用下的桩顶位移循环弱化的变化规律。试验结果表明:循环次数及加载力对桩顶位移变化影响显著,在水平循环荷载作用下,相同频率,加载力越大位移越大;而频率的改变对桩顶位移的影响不大;桩顶滞回圈的变化主要集中在前1万次并随后达到桩土相对稳定状态。研究成果为保证海上桩基的可靠性提供了具有价值的参考。     

静压桩荷载传递与承载性状试验研究

依托某实际工程 ,在对桩-土体系荷载传递机理分析的基础上 ,研究了现场静力压桩试验和载荷试验过程中桩侧阻力的变化规律及其承载特性.结果表明 :在竖向压力作用下静压桩穿越不同的土层时 ,需同时克服土体对桩侧阻力和端阻力作用 ,不同阶段桩顶荷载作用时的端阻和侧阻的发挥性状不同 ;随着压桩荷载增加 ,桩身上部摩阻力先于下部发挥作用 ,较先进入极限状态 ,体现了其异步性 ,桩基设计时桩身中上部应适当加强 ;地基土自身的强度会随地基土水环境的变化而改变 ,对桩侧摩阻力和桩端阻力发挥影响显著 ;正常工作阶段 ,桩基大都处于弹性变形阶段 ,然而超出此范围后 ,桩基破坏大都表现为沉降或不均匀沉降.     

陆域堆载对框架码头桩基弯矩影响的试验研究

陆域堆载对码头岸坡及框架码头桩基受力变形均会产生一定的影响，为了探究堆载时框架码头桩基弯矩沿桩长的分布规律，以三峡库区的砂泥岩混合填料为试验土料，设置１３级陆域堆载荷载进行模型试验，测定桩身弯矩，分析其随陆域堆载值增加的变化规律及产生机理。结果表明，随着陆域堆载值的增加，码头桩基弯矩值增加，最大值发生在最后侧桩位，在设计配筋计算中需注意桩后受压，桩前受拉；陆域堆载引起桩基产生弯矩的主要原因有:土体水平侧向应力、桩侧摩阻力；仅考虑水平荷载作用引起桩基弯矩时，在较高桩位半理论值与试验值吻合较好，但在靠近嵌固端则因未考虑桩侧摩阻力引起较大偏差。     

高桩码头对邻近爆破的非线性动力响应分析

爆破施工会对周围已有的建筑物产生安全隐患, 因此, 预测爆破施工对周边建筑物的影响能有效降低风险, 消除安全隐患。在某港口周边进行爆破施工前, 为保证邻近高桩码头的安全, 先建立爆破位置与高桩码头整个区域的三维非线性有限元数值模型。在爆破荷载及高桩码头在役期间的最不利荷载作用下, 计算分析港口内部结构与土的非线性相互作用动力响应。根据港口结构所能承受的爆破冲击波通过土体传递给结构的动力响应, 并以高桩码头的安全振动速度为衡量标准, 得到爆破点距离码头最近位置时的最大单孔炸药量, 分析此时码头的位移变形、弯矩、剪力以及应变情况, 发现码头的位移受爆破荷载的影响较小, 但码头内部斜桩较直桩承受更大的应力、剪力, 因此在爆破施工时, 斜桩更容易受到破坏。     

桩基倾斜度对低应变反射波法割桩损伤的影响

低应变反射波法用于已建高桩码头的桩身结构完整性检测时,需要割桩设置传感器和激振两个平台,因而对桩身产生一定损伤。运用大型通用有限元软件ANSYS对比了不同倾斜度桩基在完好状态和检测状态下桩身应力的变化,分析了有割桩损伤侧桩身应力集中程度。结果表明:割桩损伤会导致割桩处出现应力集中,其影响范围主要在割桩处1.0 m之内,桩身受力最不利截面从桩基与横梁联接处移至割桩平台处。割桩处的应力集中程度与桩基的倾斜度相关:正斜桩应力集中程度最高,直桩次之,反斜桩应力集中程度最低。因此,对于以船舶撞击力为控制荷载的高桩码头,在低应变检测桩数目的前提下可增大抽检桩中反斜桩的比例。低应变检测桩基后应对割桩处1.0 m范围内进行修补,以确保桩基水平承载性能。     

局部破坏对内撑式排桩支护基坑影响的模型试验

为降低实际工程基坑失稳事故发生率,通过室内模型试验研究了支撑失效、土体渗漏等局部破坏对内撑式排桩支护基坑的影响机理。试验结果表明：支撑轴力随基坑开挖加深而增大,靠近基坑中部的支撑轴力增量最大,坑角附近最小;支撑局部失效时,一部分荷载通过围檩传递到邻近支撑,另一部分荷载转换为支护结构的位移协调。当支撑全部失效后,支护结构整体刚度降低,支护体系变为悬臂排桩支护,支护桩位移、弯矩及坑外土体沉降量较支撑全部失效前明显增大;桩后局部土体发生渗漏时,土体迅速垮塌流进坑底形成土堆,同时坑外产生大范围的塌陷区,对周边环境及施工影响较大。     

海域人工岛填筑及地下互通隧道施工对邻近桥梁桩基影响研究

针对深中通道东人工岛下穿广深沿江高速桥梁工程建设过程出现堆载开挖问题,为了保障临近桥梁安全运营,考虑土体硬化特性,重点研究了海域分层填筑及桥桩保护措施,以及人工岛隧道基坑下穿及并行既有桥梁桩基两类典型不利工况,分析了依托工程筑岛后互通隧道施工过程与桥梁结构之间的相互影响,提出了分层分块填土、钢板桩加固、旋喷桩加固等措施要点,以及隧道下穿和并行时基坑设计关键技术。结果表明:横桥向两侧分层交替填筑有利于降低对桥梁桩基的影响;钢板桩内先填土方案可降低桩身弯矩50%左右;支护桩从嵌入强风化岩至嵌入中风化岩过程,临近桩基变形可降低30%左右;采取针对性的桥桩保护措施可控制各种不利工况下桩身变形及裂缝在设计规范要求范围内,并保障邻近广深沿江高速桥梁正常运营安全。研究成果可为类似海域明筑地下互通设计与施工安全提供有益的参考。     

基于ANSYS的近海工程桩基础p-y曲线研究

海上风电机组体积庞大,桩基础需要承受很大的上部结构风压、波浪和自重等荷载的作用,为保证机组正常运行,需要对桩土相互作用进行研究。侧向受荷桩在近海工程中有着十分广泛的应用,p-y曲线法是分析侧向受荷桩桩土非线性相互作用的重要方法。不同土层土体参数各异,粘土和砂土的p-y曲线公式也不相同。采用我国海洋工程常用的API规范法分析土体相关参数,通过p-y曲线分析了混合分层地基的桩土作用相关特性,并且利用ANSYS中的COMBIN39单元实现桩土相互作用仿真计算,绘制出了单元等效应力云图和弯矩分布云图。计算结果表明,在产生相同位移时粘土中的土抗力比砂土要小得多。单桩在风浪等荷载作用下,最大弯矩发生在水面附近;最大位移发生在平台顶部,且最大位移可达0.35 m。研究成果可为近海工程桩基础和平台安全保护提供参考依据。     

近海风力发电机桩基础的动力学分析

针对近海风电桩基础的动力学问题,结合实际工程,采用数值软件对独桩基础、导管架基础和高桩墩台基础进行模态和时程分析,得到3种基础的振型图、固有频率、周期及其位移响应曲线.通过分析可知,经过1个周期后3种基础进入稳态振动;同时发现高桩墩台基础的动力放大系数高于独桩基础和导管架基础,但是放大后的位移仍小于后两者,约为它们的一半,因此从风电基础对变形要求的角度考虑,高桩墩台是最理想的近海风电基础.     

基于FLAC 3D 下水工建筑基坑工程支护结构设计研究

香炉山输水隧洞泵闸枢纽地质环境复杂,基坑工程的建设面临多方面因素影响,为此针对该基坑工程开展支护结构方案优化设计。利用FLAC 3D 对不同支护结构型式下的基坑沉降、闸站沉降以及桩体位移进行了仿真计算,评价认为内支撑支护方案最优,且桩间距控制在不超过2.5m 最为适宜。研究成果可为水工建筑基坑工程支护设计及工艺参数优化提供参考。     

节能机制下护岸工程软基处理方案评价

以盐河航道整治8标段护岸工程为例,对护岸软土地基处理的能耗构成进行了分析研究,对换填块石、水泥搅拌桩、钢筋混凝土方桩3种软基处理方案的能耗进行了定量计算,得到软基处理能耗与地基处理形式的关系。选取能耗、造价作为定量指标,施工便利性、质量控制作为定性指标,对3种地基处理方案进行综合评价。结果表明,盐河8标段的3种地基处理方案中水泥搅拌桩能耗最低,综合评价最优。论文研究成果可为护岸工程软土地基处理方案的选择提供参考。     

地铁运行对老子殿木结构影响数值分析

兰州轨道交通1号线工程侧穿金天观保护区,鉴于列车运营引起的振动会对保护区中老子殿木结构产生潜在的影响,通过三维有限元数值模拟对其进行动态综合研究,以确定是否需要采取相应的措施进行保护,确保地铁运营过程中老子殿的安全。结果表明:列车轨道采用普通短枕式整体道床,列车速度为60 km/h时,满足控制标准要求,可不采取减振措施;老子殿木结构顶层水平振动较柱基础水平振动有所放大,且木结构的水平振动速度在X(沿隧道轴线)与Y(垂直于隧道轴线)两个方向的差别较大。最后提出建议控制列车最大速度不大于60 km/h,并采取中等减振措施。     

土挤密桩法在湿陷性黄土地基处理中的应用

土桩和灰土桩挤密法处理地基是用桩间挤密土和回填夯实的桩体组成"复合地基",共同承受荷载。介绍了土挤密桩的工作原理、方案设计、施工工艺流程、施工注意事项和质量控制措施等。南水北调中线一期禹州长葛段工程实践表明:土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中,既能保证工程质量,又能提高施工效率,是一种处理深层湿陷性黄土地基的有效工程措施。