双排抗滑桩桩顶连接型式的数值模拟研究

双排抗滑桩前后排桩的受力情况与桩顶连接方式有密切的关系。采用三维有限元数值模拟方法，建立四种不同型式桩顶连梁的双排抗滑桩模型，比较各模型在相同滑坡条件下的变形及受力性状．．分析得出：有、无桩顶连梁对桩身受力和变形有较大影响；桩预连接刚度增大在一定范围内会影响桩身剪力及弯矩最大值、桩顶反弯矩、桩顶位移等，但随着连接刚度的增大影响度会减小；前排桩分担的滑坡推力受桩顶连接影响较大。在滑坡治理工程中应选择适当的桩顶连接方式，以取的更好的受力效果。     

悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应研究

基于1∶10的抗滑桩与土体相互作用模型试验,对悬臂式抗滑桩桩前被动区土体的成拱效应趋势做了初步探讨,利用ANSYS对悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应的形成过程及其影响因素进行数值分析,研究了桩身水平位移、桩间距、土体黏聚力和内摩擦角等因素对被动土拱效应的影响。结果表明:相邻两桩桩前一定范围内土体中会产生被动土拱效应,且随着桩身水平位移的增加和沿桩深度的减小,被动土拱效应增强,土拱范围变大;随着桩间距的增加,被动土拱效应减弱,土拱形态先变陡峭而后逐渐变平缓;土体黏聚力与被动土拱效应呈正相关关系,而土体内摩擦角对被动土拱效应的影响较小。     

双排抗滑桩桩顶连接方式的优化设计

 采用有限元程序ANSYS建立双排抗滑桩有限元模型,分析桩顶连接方式对抗滑桩的侧向位移分布和内力分布的影响,找出最优的桩顶连接方式。桩顶的连接方式可分为无连接、同排相连、前后排相连和全连接等4种方式。通过对比这4种桩顶连接方式可知,前后排相连和全连接均可以使双排抗滑桩的变形相协调,弯矩和剪力分布更加的合理,能更好地发挥前后2排桩的抗滑效果,但是全连接增加抗滑桩的成本。选取同排相连和前后排相连2个工程实例,监测分析发现,同排相连时前排桩的侧向位移和弯矩均远小于后排桩,前后排相连时前后2排桩的位移和弯矩比较接近,这与有限元分析结果相吻合。在双排抗滑桩的设计中,建议采用前后排相连的桩顶连接方式。     

锚固深度对双排抗滑桩力学性能影响

针对红岩滑坡双排抗滑桩施工过程中前、后排抗滑桩锚固深度的选取问题,基于FLAC3D程序,建立简化的双排抗滑桩数值计算模型,考虑桩、土相互作用,通过在滑坡体边界施加位移的方法模拟作用在抗滑桩上的水平推力,对前排和后排抗滑桩锚固深度变化时双排抗滑桩侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力的变化规律进行研究,研究发现,前排或后排抗滑桩锚固深度的变化对双排抗滑桩的侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力有显著影响,且该影响与所施加的边界位移有关。     

不同抗滑桩间距的隧道-滑坡体系中桩体及隧道衬砌结构承载特征研究

根据实际工程建立了1∶100的缩尺模型,分别对采用3种不同桩间距抗滑桩治理的隧道-滑坡体系中的桩体及隧道衬砌结构受力特征展开试验研究,对比分析抗滑桩桩顶位移、隧道位移、隧道土压力在滑坡失稳时的分布情况及桩身、隧道弯矩在分级荷载之下所呈现出的规律性变化和不同间距抗滑桩对于滑坡-隧道体系的支护效果。试验表明:当桩间距由2.08倍桩径增大至4.16、6.24倍桩径时,同等荷载作用时桩顶水平位移、隧道水平位移、桩身土压力、隧道土压力、桩身弯矩、隧道弯矩逐渐增大。但桩间距由4.16倍桩径增大至6.24倍桩径时位移和弯矩的增大幅度远大于桩间距由2.08倍桩径增大至4.16倍桩径时的情况。因此,滑坡推力较小时,可适当增大桩间距;滑坡推力较大时,应减小桩间距,以利于滑坡作用下隧道衬砌结构的安全。但无论滑坡推力的大小,4.16倍桩径抗滑桩桩间距是隧道抗滑移性价比较高的选择。     

桩排距对双排抗滑桩内力的影响

双排桩结构具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析了不同桩排距条件下前后两排抗滑桩的受力状况。分析结果显示:桩排距越大,后排桩的弯矩和剪力也就越大,而前排桩的弯矩和剪力却越小。双排桩的前后两排桩不能同时发挥抗滑作用。随着桩排距增大,前排抗滑桩的抗滑效果越来越差;双排桩合并为单排桩,提高了抗滑桩的刚度,具有更强的抵抗滑坡体变形的能力,桩的受力也更加合理。当不得不采用双排桩时,应该选择适当的桩排距。另外,通过对浙江杭金衢高速公路K103滑坡双排桩应力与位移的监测分析发现,前排桩的应力与变形均小于后排桩,与有限元分析结果相吻合。     

单排抗滑桩沿桩长方向土拱效应分布研究

本文在前人对单排抗滑桩土拱效应和合理桩间距研究成果的基础上,对抗滑桩桩间土拱的成拱机理进行了简要阐述,结合土拱自身受力及变形特点,利用数值模拟的方法对合理桩间距条件下单排抗滑桩土拱效应的空间分布规律进行了研究。通过分析土体的应力及位移情况,发现土拱在不同高度条件下的分布是不同的,同时呈现一定的规律性。并且通过研究表明土拱具有一定的自身调节能力,以适应不同滑坡推力的作用。     

考虑土拱作用抗滑桩合理桩间距确定方法研究

抗滑桩等非连续支挡结构在滑坡工程中依靠土拱效应安全经济地发挥支护功能,而土拱的形成与破坏主要取决于桩间距的合理设置。首先基于抗滑桩桩间土拱已有研究成果,综合分析了土拱的拱脚位置、土拱形状以及拱轴线方程,建立了合理的土拱计算模型,然后结合桩土接触界面抗剪强度条件和土体抗剪强度条件获得了的圆形抗滑桩合理桩间距计算公式。最后,结合某工程算例,重点分析了土体内摩擦角、桩土界面参数以及桩径对桩间距的影响规律,结果表明:桩间距随上述参数的增大而增大,但当滑坡推力增大时其对桩间距的影响均会减弱。     

悬臂式抗滑桩三维土拱效应研究

依据悬臂式抗滑桩的受力特点,研究了桩间土拱效应的形成机理。相比埋入式抗滑桩,悬臂式抗滑桩桩间土拱按其作用形式可分为水平拱、竖向拱及临空面拱,其中水平拱效应对桩间土的稳定起主控作用。考虑到桩间土稳定的前提下桩后土压力将完全由桩身承担,建议采用σx突变效应替代常用的桩一土承载比衡量桩间土拱效应的发挥程度。通过建立悬臂式抗滑桩的三维有限元模型,对比了悬臂式抗滑桩三维分析与二维分析结果的差异,并指出悬臂桩土拱效应极具空间特性,不宜忽略自重应力的影响。继而重点研究了悬臂高度、桩间距、桩正截面宽度、附加荷载及土体抗剪强度对桩间土拱效应的影响。     

深基坑带撑双排桩支护结构有限元分析

 针对实际基坑工程的带撑双排桩支护结构，建立有限元分析模型，土体采用D-P弹塑性本构模型，通过数值模拟研究这类基坑的变形和土压力分布规律，并与实测数据进行对比，最后分析后排桩长度、后排桩间距、前后排桩的排距、联系梁刚度、支撑刚度等因素的影响。分析结果表明，带撑双排桩支护结构中后排桩位移明显小于前排桩，且前后排桩的排距和支撑刚度对此类支护结构性状的影响比较显著。     

边坡工程中抗滑桩群桩土拱效应的数值分析

土拱效应普遍存在于群桩的各排桩间土体中.采用MSC.marc有限元软件,详细研究了边坡中双排抗滑桩的群桩土拱效应,在同排桩桩间距一定下,分析了排列方式为平行排列和间隔排列桩的土拱效应,以及考虑不同排桩桩间距、不同堆载大小、不同土体性质等对群桩土拱效应的影响,以及前后排桩间土体的土拱效应在不同条件下的变化规律, 分析表明,当桩的列间距在3～8倍桩径时,行间距在2～8倍间变化对群桩的土拱效应有明显影响.     

集约式微型桩群水平承载性能试验研究

 对矩形布置的集约式微型桩群支护体系采用分级加载的方法,进行水平荷载原型试验及数值计算,研究滑坡推力作用下集约式微型桩群抗滑作用机制,并分析桩间土体参数、桩身强度、桩排间距等设计参数变化对桩群水平承载性能影响的敏感程度。结果表明,在滑体介质为粉质黏土的地层中,当滑坡推力超过某一定值时前排桩才会发挥支挡作用,桩群前方土压力峰值的位置深于桩群内部,微型桩群与土体水平荷载分担比约为7：3;控制最佳排间距,相比优化其他设计参数对提高集约式微型桩群水平承载力、减小桩顶位移效果明显。试验成果为深入分析集约式微型桩群的抗滑机制和优化工程设计提供了参考。     

双排抗滑桩的推力分担及优化设计

 大截面的双排抗滑桩具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析不同排距下双排桩对推力的分担,分析结果显示：双排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,双排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体,前后双排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后稳定系数的计算基础上,提出以双排桩的推力和、稳定系数和双排桩承担的推力差为目标,建立用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成机理

抗滑桩是滑坡治理的主要手段之一,嵌固段桩前被动土拱效应对抗滑桩承载力具有重要影响。为了对桩前被动土拱效应几何形态及桩间距的影响规律进行研究,采用平面应变有限元模型对不同桩间距的抗滑桩与桩前土相互作用进行模拟分析,提出了一种具有明确物理意义的土拱厚度的确定方法。通过搜寻土体中σ_xm(桩间土体中心截面处最大σ_x值)等值点的分布规律,拟合了土拱轴线的描述方程。讨论了桩间距对土拱的矢高、厚度的影响规律。通过与单桩计算结果的对比,提出了确定邻桩对桩前土影响范围的方法,进一步证明桩前土拱的存在。结果显示,随着桩身位移增加,桩前土体内主应力方向发生偏转,逐渐形成桩前被动土拱;桩间距为桩宽的2.5～4.5倍时出现被动土拱,3～4倍时土拱效应最明显,土拱厚度和矢高随桩间距线性增加;桩前被动土拱增加了相邻抗滑桩间相互作用范围。研究结果为抗滑桩桩前土受力及承载力研究提供了新思路,对工程实际具有一定参考价值。     

深基坑双排桩结构合理支护参数的研究

结合工程实例,利用FLAC3D数值差分计算程序对深基坑双排桩支护结构上的截面弯矩和变形分布特征进行研究。重点分析双排桩的排距、桩长和桩径等的变化因素的影响,提出优化的设计参数。研究表明:随排距的增加,前后排桩桩体的位移不断减小,但是当排距超过1200 mm时,位移减小的趋势减缓;桩长的增大可使桩顶水平位移减小,而前排桩桩长的变化比后排桩桩长的变化有更大的影响;当桩径较小时,适当增大桩径能有效地减小桩体的位移。     

前后排抗滑桩加固滑坡桥基的振动台试验研究

 设计并完成前后排抗滑桩加固滑坡桥基的振动台模型试验。通过输入不同频率、加速度峰值的正弦波,分析振动时桥墩基桩、抗滑桩的受力变形规律,以及PGA放大系数变化特性。试验结果显示,当滑体为可塑的粉质黏土时,后排抗滑桩桩后土压力峰值分布随台面加速度峰值变化,由三角形逐渐变为倒三角形;由于桥墩、后排抗滑桩间距很小,两者相互作用增强,桥墩基桩受到较大的动力荷载影响,随着台面振动加速度峰值增加,桥墩基桩的应变最大值从桩顶下移至滑面附近;当正弦波加速度峰值相等时,频率越高,土体黏滞阻尼越小,滑坡的PGA放大系数越大,相应云图呈层状分布,同时高频振动波使土体产生较小的位移和变形,导致滑坡推力也较小;振动波在向上传播时,土体存在滤波效应,自振频率附近的频谱幅值会被放大。