管桩沉桩过程模拟及监控

为确保预制管桩设计合理并提高施工质量,在对沉桩过程进行研究的基础上,介绍了模拟实际打桩过程时柴油锤的模型、重锤与桩冲击响应的数值模拟及模型实现的主要功能等,分析了打桩监控试验的目的意义。分析表明,在设计环节模拟实际打桩过程中桩-土-锤之间的相互作用,对选择的桩型和打桩系统进行可行性分析,初步确定设计方案,然后实施试打桩并进行打桩监控试验,验证和调整初步设计方案中的桩-土-锤参数,实现设计方案的优化是非常必要和可行的。     

软土中打桩施工不良影响的防范问题研究

采用有限元数值模拟对减少软粘土中打桩挤土影响的施工措施进行了分析。数值模拟表明：采用预钻孔及设置隔离槽,可以有效控制打桩引起的地表水平位移及隆起。控制打桩流水对减小打桩影响的作用体现为已打入桩对土体竖向隆起的遮帘及打桩点远离被保护构筑物。此外,强调了信息化施工在防范打桩施工不良影响中的作用。     

PHC管桩打桩过程中的动力响应分析

为研究预应力管桩在打桩过程中的动力响应问题,结合应力波反射法基本原理,说明了应力波在不同类型基桩中的传播特性;再以预应力管桩施工工程为依托,对打桩过程中产生的冲击荷载进行简化,建立预应力管桩打桩数值模型,分析了2种特殊情况下桩基的竖向应力和变形.分析结果表明:当桩端固定时,固定端的竖向位移为0,而竖向应力幅值增加;当桩...     

打桩振动对周围建筑物位移影响研究

为提高对打桩振动效应的认识,为以后的打桩挤土、振动监测和成果处理提供依据,结合打桩挤土监测的实测数据,利用有限元软件Plaxis8.5动力分析模块模拟了打振动沉管砂石桩的全过程.数值模拟结果表明:打桩振动可引起地面点和建筑物下沉,且主要发生在桩穿过贯入阻力值较大土层;打桩振动对建筑物水平位移影响小,对竖向位移影响较大;在竖直方向上,煤气管道基础附近随深度增加,各断面竖向位移减小;随距离的增加,打桩振动对位移的影响越来越小,但振动波遇见结构物时却有放大效应,不容忽视.     

利用挤密砂桩处理因挤土效应引起的桩位偏移

针对挤土桩在打桩过程中产生的明显挤土效应，以圆柱孔扩张理论为基础来分析打桩过程产生的桩周土位移，提出了采用砂桩进行纠偏的可行性。     

基于ANSYS的水平受载桩桩身受力性能的研究

基于ANSYS有限元软件,建立了钢筋混凝土管桩模型,对成层土中桩身处承受水平荷载的基桩受力性状进行了计算机数值模拟,通过对桩身位移和应力变化曲线的分析,得出了水平荷载下桩身位移和应力的变化规律。     

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。     

砂土中大直径开口桩打入过程的有限元模拟

文中采用Abaqus软件中的耦合欧拉-拉格朗日法(CEL)模拟了砂土中大直径开口桩的打入过程。通过数值分析得到的土塞变化规律与现场试验结果较为一致,表明了CEL方法能够较好地模拟打桩过程。同时还得到了桩侧砂土的应力分布规律,并验证了应力的h/R效应。     

被动侧向受荷桩模型试验及颗粒流数值模拟研究

本文采用室内模型试验与颗粒流数值模拟相结合的方法对砂土中被动侧向受荷短桩桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的挡墙荷载–位移关系,桩顶位移对挡墙位移的响应规律,及桩前、桩后土压力的分布和发展规律。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载条件下桩土相互作用过程中的应力和位移的变化规律,与模型试验的结果进行了对比分析。本文的研究对揭示被动桩与周围土体的作用规律及更深入的了解桩土相互作用机理有参考价值。     

考虑土体各向异性的沉桩数值模拟

根据已有的平面应变试验数据,拟合得到了内摩擦角的各向异性变化曲线以及剪胀角与围压、相对密度的关系,并基于此来模拟在各向异性土中的沉桩过程。分析了沉桩过程中桩周土体的位移、应力、主应力及塑性区分布情况,并和土体各向同性条件下的模拟结果进行了比较。结果表明:沉桩结束后,桩身周围土体处于屈服状态,远离桩身的土体处于弹性状态;桩身周围土体位移向上,具有明显的挤土效应;只有小部分土体的滑动摩擦角达到了峰值内摩擦角,绝大部分土体的滑动摩擦角都小于峰值内摩擦角;土各向异性条件下的模拟结果与各向同性条件下具有一定差异,土各向异性条件下得到的竖直位移、竖直应力和水平应力相对于各向同性整体上较小。     

穿越铁路的地道结构与土相互作用的数值模拟

借助有限元数值方法来模拟地道桥结构与土的相互作用,为能真实地描述两者间相互作用,分别对结构和土体工作性态的影响,采用三维实体建模方法模拟在列车荷载和无荷载两种工况下空间范围内地道桥结构与周围土体的位移、应力分布特征。数值模拟结果表明,列车荷载满布情况下,地道结构顶板跨中产生向下最大挠度,而最大拉应力处于顶板跨中内侧和底板跨中内侧。模拟结果为地道桥结构设计提供了可靠的分析依据。     

远场剪切波作用下深埋矩形隧洞地震响应解析解

 既有理论针对土体与结构相互作用的地震响应研究一直集中在圆形隧洞截面,而就矩形隧洞的分析往往会增加动力计算的复杂性。基于拟静力法,采用复变函数理论和保角变换方法,推导获得远场剪切波作用下深埋矩形隧洞的地震响应解析解。该复变函数解答考虑了土体与隧洞间相互作用的剪应力和法向正应力,并针对保角转化函数引入修正系数,提高了在复平面转化时矩形隧洞截面表示函数的计算精度。结合数值模型验证解析方法的正确性,并对矩形隧洞归一化位移比和土体应力场变化进行参数分析。研究表明,通过引入修正系数,使得解析解精度得到一定提高,与数值模拟解答更为接近。矩形隧洞归一化位移比值随着隧洞衬砌与土体的相对刚度比值增大而减小,而随着截面尺寸比率的增大而增大。在矩形隧洞截面尺寸的比率和相对刚度比值一定的情况下,矩形隧洞的归一化位移比随着土体泊松比的减小而增大。当截面尺寸比率为1时(正方形隧洞),土体泊松比的变化对于隧洞归一化位移比值影响较小。矩形隧洞周围土体应力随着土体泊松比的增大而增大,随着土体弹性模量的增大而减小,而随着衬砌剪切模量的增大而减小。     

静压桩在砂土沉桩过程中桩周土应力-位移场变化规律的颗粒流数值模拟

利用颗粒流理论及PFC2D程序,模拟静压桩的打入过程,分析了打入过程中土体颗粒的结构排列、桩周土体的位移和应力的变化,并绘出应力场和位移场的等值线图,根据应力-位移场将土体的运动分成三个区域。     

基于修正关口-太田模型的归一化#br# 变形量开挖边坡失稳判据

由于普通土体本构模型不能反应土体初始应力状态及开挖应力路径,在进行有限元计算时得到的特征点位移也会与工程实际有偏差。选用可以对开挖前边坡土体的初始K0应力状态以及开挖应力路径进行合理描述的修正关口太田模型,对开挖边坡进行有限元计算。根据位移突变判据,采用单因素敏感性分析,对54例简单边坡进行有限元计算,得出与边坡位移量呈正、负关联的基本参量。利用灰色关联分析方法,首次同时考虑了土坡几何参数、物理参数、本构模型等基本参数,将边坡的变形量进行归一化处理,构建以变形量为基础的归一化失稳判据Fu及警戒位移值U′1,从而可以通过实时监控边坡位移及时给出滑坡体的安全性评价。     

沙漠地区输电线路铁塔基础抗拔机理模型试验及分析

对达拉特～丰镇输电线路工程的铁塔基础做了模型试验 ,测试了土中位移、破坏形式、土中应力分布 ,应用软件ALGORFEAS ,得出了土体上拔时的应力场分布 ,并提出了强度机理及极限上拔力的计算方法。     

土钉支护及其FLAC数值模拟

土钉支护结构以其施工便捷、经济和支护效果好等诸多优点 ,在当前的基坑工程中得到越来越广泛的应用。本文应用FLAC程序对新北京故事 4号住宅楼的基坑开挖和土钉支护进行了数值模拟 ,通过和无支护基坑边坡比较 ,着重对基坑开挖和土钉支护过程中的土体位移场、应力场和土钉的受力变化进行分析 ,对土钉支护工作机理进行初步研究 ,得到基坑边坡变形和受力以及土钉受力的规律。最后结果表明应用FLAC程序对基坑土钉支护的数值模拟是可行的 ,从分析得到的基坑边坡位移场、应力场和土钉的应力分布规律 ,与理论分析基本吻合     

基于MINDLIN解的土钉墙变形计算方法

 土钉墙变形是影响其安全的关键指标,已有的研究没有给出其变形的合理理论计算方法。提出基于MINDLIN解的土钉墙变形理论计算方法,该方法通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,基于实测资料假定钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布,利用MIDLIN应变解计算虚拟应力和钉土剪力在钉尾和潜在滑动面位置产生的侧向变形,根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,并利用该结论及土钉力学平衡条件得到钉土剪力计算模型的2个相关参数,最后通过钉尾变形和土钉自身拉伸变形的叠加得到土钉墙任意位置的侧向变形。通过与法国CEBTP大型试验1#墙实测数据的对比分析,初步验证该计算方法的合理性和可行性。     

基于变分原理的静压沉桩挤土效应理论解答研究

静压法施工工艺近年来得到广泛使用。但静压桩是一种挤土桩,挤土作用将对桩基础本身和周围环境产生一系列影响,引发很多工程问题。通过综合考虑桩长有限、地面自由、终孔孔壁形状、孔壁位移边界条件以及土体材料非线性,应用变分原理推导沉桩挤土位移、应变和应力场解答,并应用经典土压力理论、小孔扩张理论和Ansys计算结果对理论推导结果进行验证。研究结果对静压桩的施工、相应防护措施的选择和设计有较大的指导作用。     

土钉基坑支护有限元分析与信息化监测施工技术在工程中的应用

土钉墙支护技术是一种柔性的被动受力支护技术,通过土钉来改善临近开挖面附近土体强度,从而达到支护目的。由于该技术涉及到钉土相互作用、群钉效应、土拱效应、应力路径等问题,因此其机理较刚性的被动受力技术更为复杂,对于大多数问题很难用解析方法来解决。有限元分析系统对土钉支护结构的优化设计和安全稳定设计得到较好的解决。对基坑变形、土钉内力测试、边坡位移作信息化监测,动态控制位移发展,可以确保基坑边坡的安全。     

横向受荷桩桩侧土体位移应力分布弹性解

基于桩土共同工作机理推导出横向受荷桩桩侧土体内位移与应力分布的弹性解析解,可用于分析土体中某点在水平力作用下位移及应力应变的变化规律。根据土体变形模量与位移的近似关系获得桩侧地基土体的模量分布与加权模量,将其用于有限元–有限层法进行横向受荷桩的受力变形分析,可近似考虑土体的非均质与非线性等特性,并编制出计算程序。最后,结合工程实例讨论了不同桩侧土体变形模量分布模式对桩身内力变形的影响规律。对比分析结果表明,基于地基加权刚度的有限元–有限层法能更合理地分析桩土共同工作。