DX旋挖挤扩灌注桩群桩数值分析研究

通过数值计算软件FLAC3D对DX旋挖挤扩灌注桩（简称DX桩）群桩的承载性状和桩周土体的沉降规律进行了研究。分析了桩间距、承力盘布置对群桩极限承载力和沉降控制能力的影响,并比较了6根基桩的DX群桩和8根基桩的直桩群桩的极限承载力。研究结果表明：DX群桩的基桩具有DX单桩的受力性状。承力盘下方土体位移大于承力盘上方土体位移,盘腔上部出现临空面。3D(D为盘径)桩间距的承载力和沉降控制能力最佳。同一地层内,承力盘布置方式（平行、错开布置）对DX群桩的承载力影响甚微。6根基桩的DX群桩的极限承载力是8根基桩的直     

静压PHC管桩群桩效应的数值模拟分析

该文首先利用现场试验所得数据与ABAQUS数值模拟数据进行比较,验证网格尺寸和网格类型等参数,随后建立不同几何参数的PHC桩(预应力高强度混凝土管桩)群桩模型并计算分析。结果发现,在一定范围内,群桩效应比较明显,随着桩间距的增大,群桩承载力逐渐提高,但增长幅度不断变小,超过临界桩间距后群桩效应表现微弱;而对于不同桩长条件下,群桩承载力也是随着桩长的增加而非线性的增大,最终也趋于定值。     

DX桩与后压浆钻孔灌注桩现场试验研究

对DX桩进行了现场竖向抗压静载试验,并与后压浆直孔灌注桩进行了比较。结果表明,DX桩和后压浆钻孔灌注桩都可以提高桩的承载力和控制桩的沉降,4根试验桩的试验效果相差不大,但DX桩能以桩径小、桩长短满足大承载力的桩基,达到极限承载力时,混凝土的单方承载力是后压浆钻孔灌注桩的1.5倍,可以减少工程材料,降低工程造价;且DX桩施工工艺更简单,能加快施工进度。     

DX桩单桩承载力的有限元分析

用有限元法对竖向桩顶荷载作用下DX桩桩周土的应力变形及桩身荷载传递特点进行了数值分析。给出了桩周土体的应力位移等值线,分析了扩径体数量、间距及形状对DX桩承载性能的影响,进一步揭示了DX桩的单桩承载力机理,可为DX桩的承载力设计提供参考。     

DX旋挖挤扩灌注桩不同承力盘数性能对比研究

通过数值模拟计算,对DX单桩的沉降和承载力特性进行了研究,分析了在相同的桩长、桩径等条件下直孔桩、两个承力盘DX桩和三个承力盘DX桩的性能差异。沉降方面,在桩顶荷载增加相同的情况下,两个承力盘DX桩对桩顶沉降的控制明显强于普通直孔桩的控制效果,三个承力盘DX桩则进一步优越于两个承力盘DX桩。承载力方面,两个承力盘DX单桩的抗压承载力大约为直孔桩的1.5倍,而三个承力盘DX桩又进一步优越,大约为两个承力盘DX桩的1.2倍。     

单排桩隔振效果试验研究

为了研究单排桩的桩长、桩径、桩间距以及振源距离等因素在连续型荷载作用下的隔振效果与非单调性,通过室外试验,以连续型荷载作为振源,以地表振幅降低比作为评价指标,对以上影响单排桩隔振效果的因素进行分析。结果表明：增加桩长可以提升隔振效果,当桩长增加1.67倍时,有效隔振区域增大2.29倍。增大桩径可以增加有效隔振区域,桩径增大3倍,有效隔振区域增加2.32倍。增大桩间距会降低隔振效果,当桩间距增大3倍时,桩后区域振幅降低比也随之增大,有效隔振区域的距离变远,并且有效隔振区域变小5.42倍。振源距离的增加也不利于单排桩在连续型荷载作用下的隔振。随着振源距离的增加,振幅降低比Ar值的变化存在着明显的非单调性,当振源距离与10 cm桩径一半的比值为1～7时,Ar达到最大值。当振源距离与10 cm桩径一半的比值为15.6～24.0时,Ar达到最小值,在波谷区范围内存在有效隔振区域。     

DX桩的施工特点及其效果

DX桩作为一种新型的变截面桩型具有施工简单、方便、快捷等优点。施工时,只须在钻（冲）成孔后,增加一道旋挖挤扩成盘的工序,就能形成由桩身、承力盘、桩端共同受力的形式。DX桩不但具有较高的承载力,还能很好地控制桩基的沉降变形。某高速公路桥梁桩基的静载荷试验表明,DX桩的承载力是同尺寸直孔桩的2倍多,而DX桩沉降则不到直孔桩的一半;同时,试验中DX桩锚桩的上拔量不足1 mm,在抗拔性能方面,DX桩也有很大的优越性。     

DX桩单桩沉降的理论计算研究

DX桩由于承力盘的存在,改变了桩的荷载传递机理,在提高承载力的同时,沉降变形也显著减小。在桩的现场试验基础上,分析了DX桩与等截面桩的桩顶荷载的分配特性,进而依据Mindlin解和Geddes解求解桩端土的附加应力,编制了相应的程序,计算结果表明在同样的荷载条件下,DX桩的沉降是等截面桩的0.55~0.80倍,并对承力盘的变化引起的DX桩的沉降变化进行了分析。     

DX桩单桩沉降分析

DX桩作为变截面桩型的典型代表,具有与普通直孔灌注桩不同的荷载传递机理,使桩基的承载力大大提高,沉降变形显著减小。多点支承的特点使得DX桩的沉降机理变得十分复杂,计算分析困难。通过对DX单桩沉降的实例分析,对DX桩与直孔桩的沉降特性进行对比,验证了设计规程中DX桩的沉降计算公式和修正系数的可靠性。     

DX桩承载特性的模型试验研究

DX桩是近年兴起的新型变截面桩型,其独有的承力盘很好地改善了沉降问题。通过室内小比尺模型试验,得出DX桩承载力及沉降特性的相关规律,为DX桩承载机理的研究提供进一步的试验支持。试验主要采用应变片测量桩身受力情况,桩顶设置百分表测量沉降情况,加载装置采用砝码以及杠杆分级加载。试验主要为与直孔桩对比试验以及DX桩平行试验。试验结果证明DX桩在承载力和沉降方面都优于直孔桩;上盘承载力大于下盘,随桩顶荷载增大,下盘承载所占比重有所提高。     

Variation of crater geometry with projectile L/D for L/D ≤ 1

A series of hydrocode calculations and terminal ballistics experiments were performed to investigate the penetration mechanics of projectiles with L/D ≤ 1. Projectile L/D ranged from 1/32 to 1; impact velocity ranged from 1.5 to 5 km/s. Projectiles were tungsten or tungsten alloy, targets were RHA. The paper concentrates on the effect of projectile L/D on the size and geometry of the target crater. Normalized crater depth (or penetration) increases with decreasing projectile L/D and achieves a maximum at about L/D=1/8 for 1.5 km/s and 1/16 for 3 km/s, and then decreases with further decrease in L/D. For 5 km/s, P/L increases with decreasing L/D over the entire range studied. P/L scales with impact velocity as P/L V^f(L/D) where, we believe, f(L/D) approaches 2 as L/D 0. The ratio of crater to projectile diameter D_c/D decreases with decreasing L/D and approaches a value of 1 as L/D approaches zero for all velocities studied. The crater shape measured by P/D_c decreases with decreasing L/D; i.e., as L/D decreases, the crater changes from approximately hemispherical for L/D = 1 to a very shallow disk shape. The kinetic energy required per unit crater volume, KE/V_c, increases with decreasing L/D for L/D < 1/4. That is, cratering efficiency decreases with decreasing projectile L/D. For the impacts studied, KE/V_c increases from about 5 kJ/cm³ to 12 kJ/cm³ as projectile L/D is reduced from 1 to 1/32.     

考虑附加抗力影响的单桩水平受力分析方法

单桩基础受水平荷载作用时,桩身截面转动引起的竖向摩阻力形成土对桩的附加抗力矩,同时桩端土对桩也有一定的附加抗力效应。为了研究桩身和桩端附加抗力对单桩水平承载特性的影响,该文基于API规范推荐的砂土摩阻力模型,结合桩身径向土压力引起的极限摩阻力增强效应,推导出砂土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解;采用API规范推荐的黏性土摩阻力模型,推导出黏性土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解。基于双曲线桩端竖向应力-位移模型,在考虑桩端桩-土界面脱开效应的基础上,得到了桩端抗力矩的离散数值解和简化公式解,桩端水平剪力的离散数值解;进而提出基于Winkler地基梁模型的有限元计算方法,并编制了程序。通过对比试验数据,初步验证了该文方法的正确性,进行了水平承载力的参数分析,结果表明:随着长径比的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比逐渐减小;而随着桩直径的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比并未显著变化。     

桩-土复合地基抗液化数值试验分析

在自由场中设置群桩基础,改变桩基间距,应用FLAC3D作系列三维桩基础非自由场液化数值模拟试验,从桩对液化土的反作用这一方面,研究群桩设置对场地液化分布的影响,揭示群桩抗液化效应。试验结果显示,群桩改变了自由场的特性,群桩非自由液化场水平向不再同性。相对于自由液化场,群桩约束了内部土体自由应变,加大了桩-土结构复合地基的整体抗剪刚度,适当间距的群桩抑制下部土液化的效应较明显,超孔压比降低20%,群桩对上部土体的抗液化效应不大。桩基间距越小对近处场地液化的抑制作用越大,对远处液化的强化作用也越大,桩间距越大抑制作用越小,对远处的强化作用也越小。桩间距相同,桩径加大,桩间场液化度降低。研究成果为桩-土结构复合地基抗液化设计提供理论及试验基础。     

DX旋挖挤扩灌注桩单桩抗拔承载性状的数值分析

总结了DX桩的抗拔研究现状,采用FLAC3D对具有两个承力盘的DX单桩和相同直径与长度的普通直孔桩做了抗拔的数值计算分析,对DX单桩抗拔的性状进行了研究。模型参数依据土工试验获取并采用现场大比尺试验结果进行校验。通过模拟分级加载,得到了DX桩和直孔桩的抗拔承载力曲线,同时得到了沿桩身的轴力分布,依据这些计算结果展开分析,可以发现DX单桩的抗拔承载力比相同直径的普通直孔桩高出一倍以上,其上下承力盘的发挥作用是由上而下,但当荷载增大到一定程度时,下盘将发挥更大的作用。     

变形终止温度对GCr15轴承钢显微组织的影响

采用MMS300热模拟试验机对GCr15轴承钢的热变形工艺进行模拟,研究变形终止温度对其显微组织的影响。结果表明,变形终止温度在770~870℃内变化时,其显微组织均为片层状珠光体+沿晶界分布的先共析碳化物,并且先共析碳化物周围存在铁素体薄膜。随着变形终止温度的升高,晶粒尺寸和珠光体团的尺寸均增加,珠光体的片层间距略微减小,硬度增加。通过回归分析获得维氏硬度与片层间距倒数的拟合方程HV=38.3S-1+92.7。变形终止温度在810~870℃内升高时,碳化物的网状程度增加。与810℃相比,变形终止温度为770℃和790℃时,碳化物的网状程度较严重。     

Stresses between 3D fractures in infinite and layered elastic solids

Periodically distributed opening mode fractures are often found in layered sedimentary rocks. The stress analysis related to opening mode fractures in layered solids is solved by a new numerical approach combining (3D) fast Fourier transform with the theory of periodic eigenstrain and the conjugate gradient method. Results show that the fracture spacing to layer thickness ratio for embedded opening mode fractures, using a three-dimensional (3D) model, is in good comparison with that of the plane strain case (two-dimensional model). The critical value of the fracture spacing to layer thickness ratio increases for a stiff layer case and decreases for a stiff surrounding solid case. Out-of-plane fracture length is also studied as a parameter in the 3D modeling. Opening mode surface fractures in a layered half-space were also studied. The results show that a critical fracture saturation ratio exists for this case and occurs when the normal surface stress transitions from tensile to compressive. This stress state is shown to be caused by a bending effect in the layer.     

桩顶柔性约束下非均质饱和土中管桩扭转振动研究

基于Biot波动方程及Novak薄层法理论,采用非线性弹簧模型近似代替上部结构对管桩的柔性约束,并考虑土体剪切模量沿深度的非均质变化,在求得桩周土和桩芯土扭转动力阻抗的基础上,将管桩扭转振动方程离散成差分格式,最终获得了桩顶柔性约束下非均质饱和土中端承管桩扭转振动的频域响应。研究表明:随着柔性约束参数n、M_u的增大,桩顶实刚度在两个参数高、低区段内数值不变,中间随n、M_u逐渐增大,而T_0的影响则与之相反;动阻尼随n、M_u、T_0的变化呈现出近似的正态曲线分布模式;增大土层非均质系数a,将使桩顶实刚度逐渐增大,动阻尼迅速减小,且最终保持不变。     

锚杆关键参数对锚杆重力式海上风机基础承载特性的影响

针对最近提出的锚杆重力式海上风机基础,采用有限元分析软件ABAQUS研究了锚杆的关键参数对此新型基础承载特性的影响。结果表明:增加锚杆数量可以提高基础的承载力并减小单根锚杆的轴力。但是当锚杆数量增加到一定程度时,会使其间距过小,引起地基中应力的叠加,降低锚杆群的承载效率,因此锚杆数量存在上限。基础承载力几乎随锚杆直径的增加呈线性提高,锚杆直径越大对基础稳定越有利,因此在可行的情况下,应尽可能地选用大直径锚杆。锚杆环直径的增大相当于增大了基础抗倾覆力矩的力臂,因此对弯矩承载力是有利的,但由于锚杆群对地基等效刚度的改变,竖向承载力会随着锚杆环直径的增大而先增后减。设计时要综合考虑各个承载力因素,选用合适的锚杆环直径。