东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第一部分:作用于单个小尺度桩柱上的波流力

本文通过模型试验研究了不规则波与均匀流共同作用于小尺度单桩的水动力特征。文中比较了不同工况下直桩与斜桩的受力特性。在频域内采用相关函数法进行了谱分析与互谱分析，得到波面谱与波力谱的相关关系．并给出波向力与波面相位差的变化规律。     

随机波浪作用于三桩桩列上的横向力的水动力特征及群桩效应

本文试验研究了随机波浪作用于串列及并列三桩桩列上的横向力的水动力特征及组成桩间的群桩效应，给出了横向力系数与ＫＣ、ＬＤ两参数的相关曲线。在频域内建议了一个新参数一横向力比频率，它能从一个方面较好地概括横向力谱的特征。以孤立桩柱的横向力为基准考查了桩间相互干扰产生的横向力变化，并以群桩横向力系数描述了这一变化规律。针对随机波浪的特点，文中给出了计算各组成桩上横向力及合力的实用化方法。     

圆柱桩群绕流包络线张角测试研究

参照单柱绕流现象建立了桩群绕流包络线张角的概念,通过有限深度均匀流水槽试验研究了不同圆柱桩群对均匀水流绕流包络线张角大小的影响规律,并进行了对比分析。结果表明:随着圆柱桩群阻流率、排架密度、桩群长度、桩群迎流角的增大,均匀水流绕流圆柱桩群包络线张角增大;不同流速的水流应对圆柱桩群绕流的反应不一,流速越大反应越剧烈。     

桩群局部冲淤特性试验研究

通过在宽长水槽中进行的不同排列桩群在不同流速、不同水深的单向恒定均匀流作用下的动床冲淤对比试验研究,经比较分析试验后水槽地形变化的数据资料发现：桩群局部冲淤非常复杂,桩群的存在极大地改变了原有的水沙运动状态,加剧了桩群所在底床泥沙的冲淤,桩群对其所在底床冲淤影响特性不能只用桩群阻力简单解释,而与桩柱排列形式关系最为密切,影响也最大;水流流速及水深的影响实际是通过桩群对流场的改变来实现的。     

浅水绕流桩群流态影响区段比较测试研究

利用水槽试验研究了不同桩群对浅水均匀流绕流后方流态区段影响程度及范围,经过多组试验数据对比,揭示了桩群绕流对浅水均匀流的影响规律、性质与程度,以及桩群后方流场流态影响区段的有关规律.结果表明:同排列形式的方柱桩群对水流绕流的影响甚于圆柱桩群;垂直于水流方向排列桩柱密度,对桩群绕流的影响甚于顺水流方向桩柱排列的密度;雷诺...     

作用于群桩上的波浪力

通过规则波及不规则波的水槽试验,测定了作用在单桩上、双桩横排、纵排以及4根桩方阵排列时各组成桩上的波浪力,分析了波浪作用下桩力水动力系数,纵向力及横向力间关系,得到了群桩中各组成桩的桩力群桩系数变化规律。     

带承台倾斜单桩水平承载变形性状数值分析

为研究带承台倾斜单桩水平承载变形性状,通过数值模拟手段分析了水平荷载作用下桩身倾角、长径比对桩顶带承台斜桩的承载变形性状的影响,并重点分析了竖向荷载对水平受荷斜桩性状的影响。结果表明①水平荷载作用下,负斜桩的桩顶水平位移最大,直桩居中,正斜桩最小;桩身倾角越大,斜桩桩顶水平位移与相应直桩桩顶水平位移差值越大;相同情况下,长径比对斜桩桩顶水平位移影响不明显。②水平荷载作用下,桩身倾角只影响斜桩桩身弯矩的大小,而最大桩身弯矩的位置基本不变。③竖向荷载减小了负斜桩桩顶水平位移,却增大了正斜桩桩顶位移。④负斜桩的桩身最大弯矩随着竖向荷载的增大而减小,正斜桩却与之相反。     

基于离心试验的斜顶桩接岸结构负摩阻力研究

上海洋山港高桩码头后方接岸结构采用斜顶桩接岸结构,目前对该结构中斜顶桩、板桩的负摩阻力鲜有研究,且缺乏对负摩阻力主要产生原因的认识。为对接岸结构中各桩负摩阻力特性有较全面的认识,通过简化边界条件建立概化物理模型,利用土工离心试验来实测接岸结构在特定条件下的变形和受力情况。根据相关资料和试验数据,着重分析了结构和土体变形,进而分析各桩轴向力和负摩阻力沿桩深分布规律,并对负摩阻力产生的主要原因进行阐述,最后采用原型观测验证物模结果。试验研究结果表明:接岸结构各桩均在桩身一定范围内产生负摩阻力,其中性点位置与桩长比例范围约为0.63~0.75;且软黏土固结是斜顶桩接岸结构中桩基负摩阻力产生的主要原因。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ:斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能

通过对高桩码头震害的分析,弄清了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,介绍了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题,并就如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及修订抗震设计规范提出了建议。本文为系列论文第3部分,主要论述了斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能。研究表明,斜桩的抗震性能存在较大争议,国外在桩-上部结构连接形式及隔震技术方面进行了大量理论和试验研究并在码头抗震设计中得到应用,我国在斜桩使用和桩-上部结构连接等方面还需要继续深入研究。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ:斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能

通过对高桩码头震害的分析,弄清了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,介绍了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题,并就如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及修订抗震设计规范提出了建议。本文为系列论文第3部分,主要论述了斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能。研究表明,斜桩的抗震性能存在较大争议,国外在桩-上部结构连接形式及隔震技术方面进行了大量理论和试验研究并在码头抗震设计中得到应用,我国在斜桩使用和桩-上部结构连接等方面还需要继续深入研究。     

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。     

单桩与带承台单桩承载性能的对比试验

为研究单桩和带承台单桩承载性能的差异,对单桩和带承台单桩进行了静载试验对比,试验结果表明,在刚性承台的作用下,带承台单桩桩身上部轴力的衰减较慢,产生了侧阻的削弱效应,摩阻力-位移关系曲线出现软化现象,但桩端阻力的发挥得到了增强;在相同桩顶荷载下,带承台单桩中桩顶的沉降量较单桩的桩顶沉降量大。     

盾构法隧道开挖对摩擦桩的影响

通过数值仿真试验,分析了在均匀粘土地层条件下盾构法隧道施工引起摩擦单桩在不同桩洞距、注浆压力、桩土模量比等影响因素下侧摩阻力、变形、内力的变化规律,最后对摩擦双桩进行了分析,试验结果表明,开挖后桩身发生倾斜变形及明显的内力变化。对双桩的分析发现,存在一种正面的群桩效应,即开挖引起双桩的桩身内力比对应位置的单桩小,尤其体现在后桩上。     

规则波中承台和桩柱水动力的实验研究

本文对规则波作用于承台及单桩的水动力特性进行了试验研究。承台底面的压强及桩柱的水动力荷载分别采用压力传感器、四分力天平量测。主要研究了冲击压强沿承台底面的分布,给出了冲击压强随承台相对净空及相对长度的变化规律。由于上部承台的加入,下部单桩的水动作用力将变化。讨论了承台对桩柱受力的影响,并与上部无承台的单桩受力结果进行对比分析。     

群桩基础的竖向承载能力及群桩效应的三维数值计算

用有限元方法对模型试验进行了数值计算,并在计算中利用了局部非协调网格来加密桩及桩周围土体,把所得群桩竖向极限承载力及群桩效应系数结果与《建筑桩基技术规范》中对模型试验统计结果进行了比较,验证了计算的合理性。     

斜桩基础工作性状的研究进展

为有效促进斜桩基础工作特性的研究,通过总结与对比现有的研究成果,系统地回顾了轴向(水平、倾斜)荷载作用下单斜桩、带斜桩的群桩基础以及地震荷载作用下斜桩基础工作特性的研究现状,指出了各种研究结论存在的问题或争议,提出了若干个研究方向,其中包括单斜桩的轴向承载力与桩身倾斜角的关系,径向荷载作用下单斜桩的受力特性,轴向与侧向综合刚度对倾斜荷载作用下的单斜桩承载力特性的影响以及带斜桩的群桩抗震设计计算方法,可作为今后相关研究的参考。更多还原     

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.     

均匀流中矩形排列圆柱桩群阻力测试研究

为解决港口码头工程中圆柱桩群的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及圆柱桩群的物理模型试验和数值模拟计算等科研工作,在归纳总结已有的科学研究成果的基础上,通过先进的测力设备和较为科学的悬浮测力法,对有限深度均匀水流中圆柱群绕流进行了阻力测试研究。通过对测试数据的科学分析,得出了圆柱阻力系数CD与雷诺数Re的关系曲线及横向排列两圆柱的阻力特性规律和沿水流流向排列两圆柱前柱对后柱阻力的遮流影响规律,并继而归纳出较为准确的无迎流角矩形排列圆柱桩群阻力计算经验公式。     

水平偏心荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩周围的土体自重应力场不对称于斜桩轴线,其承载变形特性比较复杂。在砂土地基中开展了斜桩模型试验,研究了斜桩在垂直于其倾斜方向的水平偏心荷载作用下的承载变形特性,分析了桩身表面粗糙程度、桩身倾角对斜桩承载变形特性及桩身内力分布规律的影响。试验结果表明,在垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载作用下,斜桩桩顶水平位移很小,而扭转变形较大,其承载力取决于扭转变形。垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载不仅会使斜桩弯曲,还会使斜桩沿其纵向轴线拉伸。斜桩桩身最大弯矩超过作用于桩顶的扭矩约10%～30%,斜桩全长受拉,但桩身轴力很小,最大轴力约为桩顶水平荷载的5%。斜桩桩身表面作用有纵向摩阻力及环向摩阻力。斜桩桩身上部纵向摩阻力为正摩阻力,下部则为负摩阻力,中性点的位置约在相对深度Z/L=0.3处,纵向平均摩阻力远小于相同深度处的环向平均摩阻力。     

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。