水平受荷大尺寸钢管桩离心数值试验研究

基于水平受荷钢管桩离心物理试验成果,以3维有限差分方法为技术手段开展离心数值试验,深入揭示桩-土相互作用关系。研究表明:水平受荷下钢管桩侧向变形显著受控于土层弹性模量。从桩顶变形、桩身挠度及弯矩分布等方面对比离心物理模型试验与离心数值试验成果,根据各级水平荷载条件下两者吻合程度确定参数优化方案;在此基础上提取水平受荷条件下钢管桩不同埋深截面区间的荷载-位移(p-y)关系,进而系统研究不同层位地基土所提供的水平抗力及其分布规律。物理试验和数值试验相结合可有效克服物理试验中监测数据有限、监测工具布设困难等缺点;该研究方法在获取水平受荷桩p-y曲线方面具有普遍适用性,可供实际工程中桩基水平承载力设计参考。     

横向受荷桩残余应力及残余变形计算

提出一个估算横向受荷桩残余应力和残余变形的方法,用大口径横轴向受荷钢管桩的离心试验结果和现场荷载试验结果进行了实例分析,获得较好效果.此外,还提出按荷载试验和按 p-y 曲线设计横向受荷桩时考虑残余应力的方法。     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

考虑群桩效应的液化场地桩-土动力p-y曲线研究

为了研究液化场地单桩-土动力p-y曲线对群桩基础的适用性,本文基于OpenSees有限元计算平台,建立了液化场地群桩-土耦合体系地震反应数值模型,并通过离心机试验结果对模型的可靠性进行了验证;基于此数值模型探讨了"p乘因子法"中p-y曲线在液化场地群桩-土动力相互作用分析中的可靠性;通过反复地数值模拟与分析,以桩间距为控制指标,对现有"p乘因子法"中的p-y曲线进行了修正,构建了考虑桩间距效应的液化场地群桩-土动力相互作用p-y曲线,并通过离心机试验结果对其正确性进行了检验。     

砂土中海上风机四桩导管架基础水平受荷分析方法

针对海上风机四桩导管架基础受荷特性与常规水平荷载作用位置较低的群桩基础不同的问题,提出适用于海上风机导管架基础的水平受荷分析方法.通过分析导管架基础离心模型试验的结果,发现海上风机导管架基础各基桩在承受水平荷载的同时也受到较大的轴向荷载作用,这会改变桩周土的有效应力和水平抗力.基此提出同时考虑群桩效应和基桩桩身轴力影响的p乘子,从而获得导管架基础基桩的p-y曲线.采用SACS数值分析软件获得导管架基础沿边长加载和沿对角线加载时基础的变形和内力.结果表明,根据该文提出的导管架基础水平受荷分析方法得到的计算结果与离心模型试验吻合较好,适用于砂土中海上风机四桩导管架基础的工程设计.     

桩基础承载过程对近距离地铁隧道影响机制分析

为更好地了解桩基础承载过程对已建成隧道的长期影响,通过改进离心场桩基加载装置和试验监测设备进行离心试验,分析桩基础承载过程对邻近已有隧道的变形及受力影响,在试验中考虑了参数变化(不同桩顶荷载以及桩基础与隧道结构净距)因素,并基于试验结果对桩-土-隧道之间的相互作用进行了探讨.结果表明:承载桩基会引发临近地铁隧道结构变形,且以沉降变形为主,隧道截面影响区域横向变小,纵向变大;相对于隧道双侧存在承载桩基础,单侧桩基础荷载造成隧道所受弯矩分布向桩基础方向发生明显偏转,隧道结构向桩基础方向产生一定扭曲;桩基础承载所致附加应力会在隧道结构体产生应力集中效应,隧道拱腰部位是桩基受荷所引发土体附加荷载主要承受区;隧道结构会在承载桩周所产生的附加应力场中产生加筋阻拦效应,明显缓释桩周摩阻力在相同位置处的传递,桩顶荷载越大,缓释的程度越明显.     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

长短桩、变径桩桩间相互作用系数数值研究

采用三维数值方法,建立长短桩、变径桩双桩模型,通过大量的数值计算,分析桩顶荷载水平、桩距径比、不同桩长、桩端土模量比及不同桩径对相互作用系数的影响。分析表明,在线弹性变形阶段,桩-桩相互作用系数近似为恒定值,与桩顶荷载水平无关,进入塑性变形之后,则逐渐减小直至极限状态时趋于0;长短桩桩长比及桩端土模量比对短桩-长桩相互作用系数影响大,而对长桩-短桩相互作用系数影响小;变径桩相互作用系数仅与受荷桩桩径有关;并提出了针对长短桩、变径桩的简化计算公式,为实际工程提供参考。     

微型桩单桩抗弯承载力计算公式的推导及验证

在微型桩加固边坡工程中,桩体的抗弯承载力是评价边坡稳定性的重要指标。因此,提出了微型桩等效刚度的计算方法,基于混凝土钢管桩抗弯承载力公式,并考虑受压区水泥砂浆体的影响,推导了两种不同配筋截面类型微型桩的抗弯承载力计算公式。最后,通过三点加载的数值试验获得了加载过程中微型桩的受力状态以及应力分布情况,并得到了微型桩受荷的荷载-挠度曲线,验证了微型桩抗弯承载力计算公式。结果表明,数值试验的结果与抗弯承载力计算公式计算的结果接近,且相对偏安全,满足工程要求。     

微型抗滑桩极限抗弯承载力试验研究

对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩共27根试件进行极限抗弯承载力试验,发现桩心配筋桩极限抗弯承载力较低且为脆性破坏,钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩表现出较高的极限抗弯承载力和延性性能。对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩荷载位移曲线进行分析,将桩心配筋桩受荷分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,将钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段。钢管+桩心配筋桩极限抗弯承载力计算可用钢管混凝土桩极限抗弯承载力乘以1.2的提高系数计算。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根Ф1500mm试桩的竖向与水平静裁荷试验,实测得到了桩的荷载．沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力．位移．时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性．试验结果表明：大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10mm。水平承载力可取900kN．建议采用位移控制设计此类桩基．     

钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型

为了正确估计钢管自应力混凝土轴压柱的徐变及其对轴压柱长期性能的影响,对钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型进行了试验与理论分析.通过试验研究了钢管自应力混凝土轴压柱的长期力学性能,利用龄期调整的有效模量法建立了钢管自应力混凝土轴压柱在长期荷载作用下的徐变分析模型.结果表明:荷载作用一年后的钢管自应力混凝土轴压柱的极限承载力高于没有施加荷载的试件,所建立的徐变计算模型可以较好地模拟钢管自应力混凝土轴压柱的徐变试验结果;与普通混凝土相比,钢管约束下的自应力核心混凝土长期变形很小,但是引起的应力重分布不容忽视;含钢率对钢管自应力混凝土轴压柱长期变形性能的影响较为显著.     

基于光频域反射技术的雪花形钢板桩抗拔试验研究

利用光频域反射技术,开展了雪花形钢板桩抗拔模型试验,获得了钢板桩在上拔过程中桩身不同处的应变和不同距离处的土体水平位移。试验结果表明：光频域反射技术能够准确监测雪花形钢板桩上拔过程中桩身的变形特征,揭示桩身不同处的变形规律;雪花形钢板桩在上拔过程中桩身不同位置应变大小和波动不同,在腹板与腹板交界处最小,翼缘边处最大;结果显示雪花形钢板桩在上拔过程中,桩周土体水平位移随上拔荷载的增大而增大,距模型桩200 mm处土体水平位移约为100 mm处的19.15%。     

PHC管桩在老黏土地区的水平向承载力性状的数值分析

基于PHC管桩在老黏土地区作为竖直承载桩的成熟应用,考虑到PHC管桩对工程地质条件适应性强、施工速度快、现场无污染等诸多特性,通过运用FLAC3D有限差分分析软件对PHC管桩在老黏土地区水平承载力的数值分析,研究了水平荷载对桩身水平位移、水平应力、弯矩的影响,分析了土体的塑性变形,得出了PHC管桩在老黏土地区的水平向承载力性状规律,为PHC管桩在老黏土地区作为水平支护桩的推广应用提供了科学的理论指导。     

水平基床系数的主要影响因素及其测试

水平基床系数Kh是在计算深基坑变形、支护结构的稳定性，以及桩在水平荷载作用下的位移、内力等方面有着重要意义的一个参数。由于技术上的原因，水平基床系数是一个比较难确定的参数。对影响水平基床系数的主要因素进行了分析，评价了不同测试方法对水平基床系数的影响。     

简谐SH波作用下管桩的振动特性

在一维波动模型的基础上得到了简谐SH波作用下桩周土和桩芯土的位移。在三维轴对称的情况下,运用势函数和分离变量法求解了简谐水平集中荷载和SH波引起的管桩桩周土和桩芯土的振动问题,得到了桩周土和桩芯土的径向位移和环向位移。考虑管桩土动力相互作用和管桩土的连续性边界条件对简谐水平集中荷载和SH波作用下管桩的振动进行了研究,得到了管桩桩顶的动力放大因子。通过数值算例分析可知,简谐SH波作用下管桩存在共振现象;管桩管壁过薄宜导致桩基失稳;相同外径情况下采用管桩要比实芯桩的抗震性能更好。     

圆管形波纹钢结构涵洞变形指标分析

鉴于波纹钢的柔性特点,该结构涵洞实施中应实时检测调整波纹结构断面变形,然而国内外各标准规范对波纹钢结构断面变形指标的技术要求不尽相同。为获取波纹钢变形控制研究方法、合理给定指标,采用ABAQUS有限元软件,通过控制波形与管径、覆土厚度等变量进行受力变形数值仿真分析。得出结论如下：相同波形相同孔径,壁厚增加,抗变形能力增强;相同波形相同壁厚,管径增大,抗变形能力减弱;区别于现有的模拟数据趋势,当水平变形和竖向变形与椭圆度的单调线性趋势改变时,呈现椭圆度增大、竖向椭圆态增加、最大等效应力不减反增的规律,同时,相当安全系数的范围缩小;当安装误差控制在（±1%D）以内,在荷载作用下,回填后波纹钢管体更趋近圆形,有利于荷载均布,形成土拱效应。     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元分析

以截面肢长、再生粗骨料取代率、钢管壁厚和轴压比为基本参数,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对两种不同肢长的T形钢管混凝土柱模型在低周反复加载下的荷载-位移滞回曲线进行模拟计算,获得T形钢管再生混凝土柱在水平地震荷载作用下的滞回性能、变形能力和耗能能力,从而比较两种不同截面肢长T形钢管再生混凝土柱的抗震性能.相比于普通混凝土构件,再生混凝土构件表现出更好的变形能力和耗能能力.