基于m法的长螺旋扩底桩桩侧地基反力试验研究

长螺旋扩底桩作为一种新桩型,目前水平承载力设计通常按等直径灌注桩考虑,其桩身螺纹以及扩大头对桩身受力变形的影响尚未可知。为研究循环荷载作用下长螺旋扩底桩桩-土相互作用的规律,分别对长螺旋扩底桩、扩底桩、直桩进行了室内模型试验。结果表明,长螺旋扩底桩桩身受力变形与直桩有一定差异,其地基反力系数的比例系数m值随位移增加呈幂函数衰减;m法计算直桩比较合理,但用于计算长螺旋扩底桩有较大误差。     

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。     

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。     

竖向荷载作用下斜桩承载特性模型试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中单斜桩的承载特性,分析了斜桩倾角对荷载-沉降特性、桩身轴力、弯矩、剪力及桩侧摩阻力的影响,并与直桩的承载特性进行了比较。试验结果表明:1斜桩沉降大于直桩沉降,斜桩倾角越大,斜桩与直桩沉降差越大。2相同桩顶荷载作用下,斜桩轴力小于直桩轴力,斜桩倾角越大,轴力沿深度衰减得越快。3斜桩弯矩主要发生于1/2桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增大而增大;4不论斜桩倾角的大小,桩侧摩阻力沿深度分布均可以分成3个区段,在第1区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越小;在第2区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越大;在第3区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越小。     

有斜桩和无斜桩高桩码头地震反应的非线性有限元分析

为清楚了解斜桩在地震中的性能,采用非线性有限元软件ABAQUS对全直桩码头和斜桩码头分别进行了弹塑性时程分析.全直桩码头为全部采用直桩的码头,有斜桩码头分2种情况,一种是1根直桩顶部另设置1对斜桩,其余直桩全部与全直桩码头相同,另一种是将直桩截面尺寸和配筋减小后设置1对斜桩使其荷载-变形特性与全直桩码头相近.研究表明,有斜桩码头的刚度较大,水平位移、直桩桩端弯矩和水平力均较小,但残余位移较大.当地震作用较强时,由于斜桩变形能力较差,混凝土容易压碎,丧失水平承载力.计算分析也同时表明,近陆侧直桩比斜桩承受更大的地震弯矩和水平侧向力.     

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。     

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.     

汽车荷载作用下高桩码头平台横梁结构响应试验

为加强港口码头安全管理,保证港口码头结构正常运行,通过现场调查观测出高桩码头平台桩基、横梁、帽梁和面板的受损情况。针对码头后平台横梁进行现场载荷试验,测试出后平台横梁在汽车荷载作用下的应变、挠度和裂缝宽度变化等行为,检验码头后平台横梁的抗弯和抗剪承载力是否满足设计要求。结果表明,试验过程中在汽车荷载作用下码头后平台横梁近支座截面最大应变、跨中最大挠度、裂缝宽度变化均在正常范围内,码头平台结构安全性和使用性均满足设计要求。     

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.     

地震作用下分离卸荷式板桩码头动力响应研究

本文对水平向地震作用下的分离卸荷式板桩码头动力响应进行了有限元数值模拟。对码头施工过程进行了模拟,通过与现场试验结果对比,检验了有限元模型的合理性和正确性,并进行了不同强度地震作用下分离卸荷式板桩码头的动力响应数值计算。结果表明:在水平向地震荷载作用下,前墙-拉杆-锚碇墙以及前桩-后桩-卸荷平台均能形成整体结构受力体系,仍然发挥承担荷载的作用;后桩的弯矩方向在动力作用下可能发生改变,但前墙、前桩和锚碇墙的弯矩方向基本不变;随着地震峰值加速度的增大,前墙、前桩、后桩、锚碇墙以及拉杆的最大内力值都呈现为不同比例的增大,其中前墙弯矩增幅最大,锚碇墙弯矩和拉杆拉力的增幅次之,前桩和后桩的弯矩增幅最小,表现出了码头结构分离卸荷的特点。     

高桩码头水平位移原因分析及控制措施研究

某高桩码头施工期最大水平位移达到42 mm,且位移值不收敛。高桩码头水平位移过大将影响结构安全和耐久性,严重时将导致码头坍塌失事。影响高桩码头施工期水平位移的因素较多,为此,将码头结构形式、工程自然条件及施工工法等影响因素结合起来,准确找出了影响码头水平位移持续发展的主要原因。分析认为:码头区域岸坡太陡、固岸效果差、邻近打桩施工振动影响三个因素是导致码头位移过大的主要原因。为此,提出了控制码头水平位移的工程措施,使码头平台的最大水平位移值稳定,工程措施效果明显。     

离岸深水全直桩码头水平承载力简化计算

全直桩码头是一种适用于离岸深水海域的新型高桩码头结构型式,其破坏模式与传统高桩码头结构存在较大差异。通过有限元法研究了水平荷载作用下离岸深水全直桩码头结构破坏模式、桩侧土压力及桩身弯矩分布,并验算了规范中m法、P-Y曲线法和NL法的适用性。研究结果表明,水平荷载作用下,基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素,且结构失稳时桩身最大弯矩达极限弯矩值,在此基础上,结合简化计算方法计算了结构水平极限承载力。通过对比可知,基于m法的简化方法在小位移时与有限元法吻合较好,基于P-Y曲线法和NL法的简化方法在各种位移条件下与有限元法均吻合较好,且通过桩身极限弯矩与设计荷载作用下桩身最大弯矩之比计算结构安全系数的简化方法是合理的。     

盐城港卸荷式地连墙结构码头离心模型试验

盐城港滨海港区拟建的第一座10万t级通用泊位码头采用了分离卸荷式地连墙板桩结构,码头所处地基中存在一层厚约5.3 m高压缩性黏土。鉴于上述高压缩性黏土层与码头前沿泥面线相近,对码头结构稳定性可能存在较大影响,为此开展了土工离心模型试验,对码头设计方案稳定安全性进行了验证。模型试验模拟了极端低水位这一最不利水位条件,同时按最不利的加载顺序模拟码头面竖向荷载的施加,试验测量了码头地连墙、锚碇墙和两排直立灌注桩的弯矩、地连墙在锚着点处的侧向位移和锚杆拉力。结果表明,墙桩弯矩和锚杆拉力最终趋于稳定,地连墙锚着点位移和地连墙倾斜度均处于合理区间,码头结构整体稳定,从而验证了该板桩结构设计方案的合理可靠性。     

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。     

某高桩码头桩基受力有限元分析及结构损伤研究

为研究高桩码头桩基受力及结构损伤,对某高桩码头3类典型断面进行有限元数值模拟,并对基桩进行承载力计算分析;之后,将数值模拟结果与现场桩基结构损伤检测结果作比较,二者吻合较好,从而验证了理论分析的正确性,并最终给出受损部位的加固措施。根据基桩承载力有限元分析及实测结果,可以断定基桩顶部(距桩帽下方1~2 m)为最易受损部位;对于码头3种断面类型,应尽量避免使用断面1、断面2的形式,原因是这2类断面的水平承载力太小,极易受水平力作用而在使用过程中发生损坏;提出2种加固基桩受损部位的措施,增大桩帽截面法和钢抱箍法,但在具体修复时,应根据实际情况在考虑时间因素、经济效益的前提下,认真总结比较这2种措施的优缺点,灵活选用修复措施,对桩基受损部位进行妥善处理。     

内河框架码头构件重要性评价

全直桩框架码头通过能力大,能适应内河大水位差条件要求,在我国西南山区河流码头建设中广泛应用。该结构由于构件数量多、受力条件复杂,构件传力途径和薄弱环节难以确定。运用基于结构广义刚度的重要性评价方法,分别计算船舶荷载作用下和荷载组合作用下框架码头构件重要性系数,对传力途径及薄弱环节进行分析。结果表明:桩柱的重要性普遍大于梁,桩柱的重要性呈现"上小下大"的趋势,梁的重要性则与船舶撞击位置有关;通过重要性系数分析可知,前排桩基、后排桩基、最高层前边梁、排架底层最后方节点和最前方节点等5处为内河框架码头的薄弱环节,在设计中应预留足够安全储备;框架码头的主要传力途径由结构最外层构件组成。研究结果可为码头结构优化提供参考依据。     

高桩梁板码头桩基结构设计方案比选研究

某高桩梁板码头工程所处地段天然岸坡较陡,桩基持力层埋深较浅,采取常规PHC管桩方案时排架位移较大。通过对不同桩型进行比选,采用码头专业计算软件,对不同排架间距下多种桩基组合及不同布置形式的基桩内力和排架位移进行计算,提出了将PHC管桩和嵌岩钢管桩进行组合的桩基设计方案。组合桩基结构方案码头排架水平位移小、承担外荷载大、各桩内力较均匀。工程检测及监测结果表明,高桩码头中采用组合桩基是可行的,这一新型结构的设计理论及工程实例可供同类工程设计参考。     

全直桩码头结构的横向静力弹塑性分析

以江苏某全直桩码头结构段为例,采用SAP2000软件对结构进行了横向静力弹塑性分析,讨论了不同水平加载模式、不同桩基刚度等因素对Pushover分析结果的影响,得到了基底剪力-顶点位移关系曲线、码头结构的屈服次序和位置及主要杆件内力等规律。结果表明：所选择的三种加载模式结构横向分析结果总体差别不大;横向排架桩基,最大弯矩发生在桩底和桩顶,塑性铰一般由陆侧向海侧发展;桩径的增大,可以减小结构的侧移,增大结构所能承担的极限水平荷载。     

基坑开挖位移及土体水平抗力比例系数的反分析

基坑设计土体参数的正确选取直接影响支护结构的位移和内力计算结果,特别是土体水平抗力比例系数m值对支护结构位移的影响最为显著。结合基坑开挖工程实例,通过材料性状与基坑开挖施工过程的平面有限差分法模拟,模拟计算基坑分布开挖过程结构的水平位移;通过分析诸多土体参数对基坑支护结构水平位移的影响程度,确定杨氏模量作为位移反分析所需获取的参数,构建实测位移与模拟计算位移之间的目标函数,反分析给出各层土的杨氏模量;基于弹性地基梁法推导的m值与杨氏模量的关系,给出反映实际侧向变形特性各层土的m值。研究结果为基坑工程设计参数的合理确定提供了一定理论参考依据,对有效控制基坑位移与变形具有重要的实践意义。     

一种创新的码头结构新型式——整体箱板式高桩码头结构设计与施工技术

阐述了传统高桩码头结构在耐久性、整体性方面存在的主要问题,针对问题提出了几个新的设计理念,并据此设计了一个创新的码头结构方案.其要点是上部结构采用双向预应力整体箱板结构,桩基采用全直桩基础.上部结构沿码头纵向分段拼装,按短线匹配法箱梁预制施工技术进行设计,在纵向分段预制时形成横向无粘结预应力构件,预制的纵向分段在桩基上安装后,在预留的孔洞及管道中进行预应力张拉,形成纵向粘结预应力.在整体箱板与桩基连接处,采用三向预应力纤维混凝土.施工完成后,一个标准段码头的上部结构形成一个整体箱板.文中通过2个案例,从设计、施工、工程量及经济指标等方面论证了本方案的优越性及其推广应用价值.