基于层合板理论的多层加筋碎石垫层承载特性分析

为研究多层加筋垫层自身极限承载特性,考虑多层土工格栅的加筋作用,假设加筋垫层为层合板,并根据静力平衡条件和应变连续条件,分析得出加筋垫层的极限承载能力计算方法,通过室内试验对理论推导公式进行结果验证。研究结果表明:理论计算与试验结果吻合较好;随着格栅层数、垫层厚度、碎石抗剪强度的增加,多层加筋垫层自身极限承载能力增强;随着桩间距和底层格栅距桩帽距离的增大,多层加筋垫层自身极限承载能力降低。     

围海造陆工程对海底管线的影响及防护方案的研究

在海底管线上部进行围海造陆,吹填土对海底管线近海登陆接岸部分管段的安全存在着一定的影响。当围海造陆回填高度过大时,管道中的附加应力与管道在运行状态下原有温度应力的组合可能超过管道材质的屈服应力,管道极有可能发生破坏,造成严重的工程和社会问题。本文通过理论计算与数值分析的手段对海底管线在吹填荷载作用下的应力分布进行了分析,提出围海造陆中海底管线的荷载过渡防护的概念,基于该理念通过理论计算及有限元分析提出了海底管线保护方案并在工程中得以应用,根据工后监测数据证明了该方法的可行性。     

复合加载模式下海上风机桩基础破坏机制研究

利用有限元数值分析软件对复合加载模式下海上风机桩基础破坏机制进行了详细地研究,确定了竖向荷载V、水平荷载H和力矩荷载M共同作用下桩基础的破坏模式及在荷载空间(V,H,M)中的破坏包络面。采用固定位移比加载方法对桩基础在V-H、V-M、H-M荷载平面内的破坏模式分别进行了三维有限元分析研究,分析得到海上风机桩基础在不同荷载分量组合条件下的失稳破坏机制和V-H-M荷载空间内的破坏包络面。由此可根据破坏包络面与实际桩基受力状态之间的相对关系,评价实际荷载状态下海上风力发电机桩基础的稳定性。     

黏土中海底管线自沉过程CEL有限元法分析

在深水区域,海底管线常直接铺设到海床之上,使得海管在铺设过程中下沉至泥面以下一定深度。准确预测管线安装后的埋深是评价管线侧向稳定性的关键所在,通过CEL有限元法,对海底管线自沉问题进行研究,得到无重均质黏土和有重正常固结黏土中海管下沉阻力和下沉位移之间的关系。研宛表明,CEL有限元法的计算结果与理论解符合程度较好,对模拟管土相互作用问题有很好的适用性,可有效分析海底管线与土体之间的大变形问题。     

K0固结饱和黏土中打桩对邻近桩影响分析

动力打桩过程可能会引起既有桩基产生较大位移,进而影响建筑物安全稳定。本文在K₀ 固结各向异性本构模型的基础上,推导了桩周土体破坏区和塑性区的半径计算方法,建立了打桩引起周围土体应力和超孔压的理论计算公式。在此基础上,以最小能量原理为理论依据,将超孔压视为外荷载,提出了其在向周围土层的传递方式,并在半无限空间体内推导了其对周围土体径向应力的影响,并结合天津典型软土对研究成果进行了分析。研究结果表明:建立的柱孔口扩张弹塑性理论计算结果与既有方法基本一致,超孔压在塑性区沿径向衰减速度明显较大;当桩间距较小时,打桩会使邻近已打设刚性桩产生较大水平位移。     

基于美国标准的桩基竖向承载力计算分析

为了进一步提高中国海外项目质量,阐述了美国国家公路与运输协会桥梁设计规范AASHTO LRFD方法和基于静力触探试验的LCPC桩基础承载力计算方法,对比分析了中国标准与美国标准桩基承载力设计方法的异同。根据海外某工程的计算示例和对比分析,得到了不同桩基竖向承载力计算方法的结果及其规律。结果表明:AASHTO LRFD法和基于静力触探试验的LCPC法计算的桩基承载力较为接近; 《公路桥涵地基与基础设计规范》由于其桩摩阻力标准值较小,桩端在砂性土中承载力容许值存在限制等因素的影响,其计算得出的桩侧摩阻力和桩端阻力均较小; 采用AASHTO LRFD方法时,地下水位埋深和标准贯入试验等原位测试结果对计算结果影响较大; 基于美国标准的海外项目勘察侧重原位测试结果,在勘察外业工作中应重视其操作的标准性。     

下沉过程耦合欧拉－拉格朗日有限元法分析

在进行基础或结构物下沉贯入的数值分析时，常会遇到接触的处理困难、网格大变形造成的扭曲畸变等问题，引起程序收敛困难、计算失真。应用何种数值分析方法，准确的模拟下沉过程结构物和土的相互作用，已成为此领域的一个重要课题。耦合的欧拉－拉格朗日方法结合了欧拉计算方法与拉格朗日计算方法的特点，通过固定的欧拉网格及可以在网格中运动的材料，可有效的处理网格畸变等大变形分析中存在的解法困难，其接触算法可得到基础或结构物准确的应力应变状态。通过砂土中桩的静压下沉、吸力锚的自重下沉和海底管线自沉分析三个应用实例，表明ＣＥＬ有限元法可有效模拟大变形问题，所得的计算结果有较好的适用性。其分析方法和成果可为其它类型基础结构的下沉分析提供有益参考。     

黏土中负压桶形基础下沉与承载特性试验及有限元分析研究

负压桶形基础是一种适宜于软土地基上的新型港口水工建筑物,在深海区域静水压力有助于桶形基础压入至海床内预定深度而完成安装,而在水深较浅的滩海则可能出现负压不足、土塞等作用影响桶形基础下沉,导致承载力不能满足设计要求等问题。此外对于桶形基础竖向承载力的计算没有现成的规范可参考,桶裙、顶板的荷载承担特性,桶土相互作用等问题也鲜有研究。因此,通过室内模型试验研究黏土中不同负压下桶形基础的下沉特性和竖向承载能力,分析下沉负压与土塞的关系,提出软黏土中桶形基础下沉就位的工程措施。并通过试验结果验证的有限元计算模型,研究竖向荷载作用下桶形基础竖向承载特性,得出适用于桶形基础竖向承载力的计算方法,为桶形基础竖向承载力的设计与计算提供依据。     

基坑开挖引起坑底地铁隧道回弹的有限元分析

21世纪以来,地铁作为一种城市快捷交通方式,获得了快速发展。地铁沿线成为地产开发的首选区域,越来越多的基坑工程出现于已建地铁隧道上方。基坑开挖将引起开挖面下一定范围土体产生卸荷回弹,使坑底已建地铁隧道上浮。因此,合理选择控制下方地铁隧道变形的设计、施工工艺,保证地铁安全,成为工程界必须解决的课题。以天津西站北广场上穿工程基坑开挖为背景,利用有限元分析软件ABAQUS分析了考虑时空效应的限时、分块开挖,以及抗拔桩、地基加固等措施以减小下部隧道变形的效果。对比发现数值模拟与理论计算结果基本一致,分析方法和结果可为类似工程提供有益的借鉴。     

SMW工法桩结构基坑开挖引起的沉降分析

该文通过天津某基坑工程,开展了SMW工法基坑围护结构的桩身深层水平位移和坑周地表沉降等内容的系统安全监测测试,分析了天津软土基坑工程中SMW桩围护结构的变形规律,探讨了SWM工法基坑监测的有效警戒指标及信息化施工的安全控制标准.采用有限元法考虑基坑分步开挖与围护全过程,模拟和研究了基坑开挖时围护墙的变形、坑外土体变形的基本特征.研究表明:围护结构的变形模式为悬臂式和抛物线型组合形态,最大变形位置位于距桩顶8.5m左右,即第二道支撑下1.5m左右,该位置处于较为软弱的淤泥质软土层中.基坑外地面沉降显示为"凹槽型"变形形式,沉降变形的影响在3倍基坑深度内.基坑外最大地面沉降位置距离坑边约0.5～0.55倍坑深.分析结果可为天津及类似地质情况的基坑工程中采用SMW工法桩提供借鉴.