桩基损伤对引桥排架受载特性影响及加固效果分析

长江下游某码头引桥因船舶失控事故导致桩基局部受损,损伤检测与加固是恢复结构承载性能的关键。为了研究桩基损伤及加固方案对排架承载性能的影响,根据现场检测结果,拟定了外粘型钢的加固方案,通过有限元数值模拟对引桥排架损伤前、后及修复加固后的应力分布与位移进行计算和对比分析。结果表明:采用外粘型钢加固后,排架在最不利荷载作用下竖向位移、水平位移、破损区应力均低于破损前,桩顶与横梁联接处应力、桩底应力总体小于破损前水平,说明拟定的外粘型钢加固方案可行、加固效果良好。     

高桩框架码头损伤后上部结构承载力数值模拟

采用大型有限元计算软件ANSYS对高桩框架码头进行数值模拟。通过现场勘查依托工程码头损伤情况,分别建立码头损伤前后的有限元模型,计算分析各级工况荷载下损伤前后码头构件的受力性能,计算结果表明面板底部裂缝及混凝土剥落对码头上部结构承载力影响不大。     

基于非均质地层模型的桩基注浆数值模拟

桩周后注浆技术是提高桩基承载力的重要措施。结合某工程勘察获得的场地土层物理参数,基于随机分形方法,运用Diamond-Square算法构建随机非均质地层模型;考虑桩基周围注浆过程中土层孔隙率、渗透率以及其他参数的动态变化过程,结合流体运动方程进行数值模拟。分析注浆过程中桩基周围土层物理参数的实时动态变化,获得浆液扩散及结石体的不规则分布情况;注浆后桩侧和桩端周围土体、结石体力学特性显著改善,桩周注浆加固效果明显。基于非均质地层模型开展注浆数值模拟计算,可以指导和评价桩周注浆加固过程。     

桩基承载力包络线基本特性 数值模拟研究

基于有限元与荷载传递相结合方法,利用FLAC3D对倾料荷载下大直径长桩的承载力破坏包络线的特性进行了研究。结果表明,(1)荷载倾料角度不同,基桩的破坏机理也不一样。(2)倾料荷载下基桩破坏模式可分为三种:一是由于桩侧摩阻力和桩端阻力不足而发生的破坏;二是由于桩侧土体抗力或桩身材料强度不足而造成的失稳;三是由前两种破坏机理相互藕合作用而造成的破坏。(3) V-H荷载面中桩基承载力包络线形状近似为椭圆的一部分,且椭圆中心不在坐标原点。(4)在桩的承载力方面不同类型荷载之间是相互影响的;在工程设计中,应引起充分的重视。     

西南某桥基边坡稳定性及加固措施研究

 桥基边坡由桥基、桩基和边坡组成复杂的桥基结构体系。其变形和稳定性要求、加固措施以及重点加固部位与自然边坡有很大的不同。针对我国西南某特大桥桥基边坡,结合数值模拟以及极限平衡分析方法,对桥载荷作用下边坡破坏模式、预应力锚杆加固对限制水平位移的作用、利用基桩作为抗滑桩以节省加固工作量的可行性,以及重点加固部位等问题进行了深入分析,最后提出了加固措施。     

围堤填筑对深厚软土地基既有群桩基础的影响研究

以某围堤穿越深厚软土区大桥群桩基础为工程实例,采用三维有限元数值计算手段,分析工程实施过程中附加荷载施加对既有桩基工作环境影响。研究结果表明①大面积堆载对桩基产生不利影响,并显著受控于桩-土摩擦系数,鉴于工程中取值较困难,通过对比数值计算桩周负摩擦力与原位试验地基土侧摩阻力标准值,确定本工程桩-土摩擦系数在0.2～0.3;②填筑会对邻近桩基产生负摩擦力,进而增加基桩轴力,但不引起桩身破坏;③对称而均匀的填筑可最大程度降低桩基不均匀沉降及附加荷载向地基深部水平向的扩散,基桩弯矩影响可控;④群桩中各基桩空间分布不同,附加荷载引起同一承台下基桩-土变形协调存在差异,对桥桩安全监测应具有针对性。该研究成果可有效克服规范法的一些局限,对于指导实际工程方案的制定以及工程施工过程中合理布置监测措施有一定参考价值。     

不同施工工艺下桥桩极限承载力仿真研究

为研究正循环成孔、螺旋钻成孔两种施工工艺下桥桩极限承载力,通过对现场静载荷试验进行有限元数值模拟,确定桩基极限承载力及桩侧摩阻力分布,将理论计算值、试验实测值及模拟计算值对比分析。分析结果表明,桩-土界面引入无厚度Goodman摩擦单元,并考虑地应力平衡,能较好模拟桩土真实状态;正循环成孔桩初期的极限承载力较螺旋钻成孔桩小,经过桩周土较长时间的固结,其极限承载力接近于螺旋钻成孔极限承载力;采用螺旋钻成孔的情况下,古土壤和老黄土极限侧摩阻力推荐值为75 kPa。     

南宁软岩地基大直径灌注桩极限承载力预测

南宁市下伏泥岩粉砂岩地基具有显著的浸水崩解软化特性,使得该地基大直径灌注桩承载力难以确定。依托南宁市火车东站南广场高架平台工程软岩互层地基大直径灌注桩项目,对该工程2根群桩基桩进行了静载试验研究。针对试验中试桩未达到破坏其极限承载力难以确定问题,采用指数函数拟合法和数值反演分析法来预测其荷载沉降性状和极限承载力,并进行对比分析。结果表明:软岩互层地基桩基荷载沉降性状为缓变型,表现出端承摩擦桩的特性,可用指数函数来描述试桩受荷性状,并结合数值反演分析来预测其极限承载力,目前常用的桩基设计方法低估了该地基中基桩的承载力。     

边坡防滑桩和锚杆联合加固作用规律的分析

水利工程边坡防滑桩和锚杆加固作用试验模型;水利工程边坡联合抗滑数值模拟结果分析;模型试验与数值模拟结果对比分析。文章基于上部防滑桩加锚杆边坡联合加固的模型试验,建立上部防滑桩加锚杆边坡联合加固有限元分析模型,对比模型试验结果与数值模拟结果,分析探讨防滑桩和锚杆的防滑效能差异性及作用规律,以为同类水利工程边坡防滑设计和施工应用提供技术参考。     

考虑负摩阻力影响的桩土复合地基承载力计算

结合新疆某拟建平原水库工程,就供水兼退水涵洞坐落的软黏土地基,进行了混凝土预制桩加固处理。在验算桩土复合地基承载力特征值时,充分考虑了涵洞周围大面积地面堆载给基桩带来的负摩阻力问题,采用建筑桩基技术规范相关公式,计算时将下拉荷载标准值和单桩竖向极限承载力标准值进行了叠加,根据叠加后的单桩竖向承载力标准值进行桩土复合地基承载力特征值计算。     

桩基倾斜度对低应变反射波法割桩损伤的影响

低应变反射波法用于已建高桩码头的桩身结构完整性检测时,需要割桩设置传感器和激振两个平台,因而对桩身产生一定损伤。运用大型通用有限元软件ANSYS对比了不同倾斜度桩基在完好状态和检测状态下桩身应力的变化,分析了有割桩损伤侧桩身应力集中程度。结果表明:割桩损伤会导致割桩处出现应力集中,其影响范围主要在割桩处1.0 m之内,桩身受力最不利截面从桩基与横梁联接处移至割桩平台处。割桩处的应力集中程度与桩基的倾斜度相关:正斜桩应力集中程度最高,直桩次之,反斜桩应力集中程度最低。因此,对于以船舶撞击力为控制荷载的高桩码头,在低应变检测桩数目的前提下可增大抽检桩中反斜桩的比例。低应变检测桩基后应对割桩处1.0 m范围内进行修补,以确保桩基水平承载性能。     

沙土中抗拔斜桩承载力特性研究

以沙漠地区某输电塔基础为背景,采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷载传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明,桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限抗拔承载力影响不大,但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承载力进行预估时,应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。     

高桩梁板码头桩基结构设计方案比选研究

某高桩梁板码头工程所处地段天然岸坡较陡,桩基持力层埋深较浅,采取常规PHC管桩方案时排架位移较大。通过对不同桩型进行比选,采用码头专业计算软件,对不同排架间距下多种桩基组合及不同布置形式的基桩内力和排架位移进行计算,提出了将PHC管桩和嵌岩钢管桩进行组合的桩基设计方案。组合桩基结构方案码头排架水平位移小、承担外荷载大、各桩内力较均匀。工程检测及监测结果表明,高桩码头中采用组合桩基是可行的,这一新型结构的设计理论及工程实例可供同类工程设计参考。     

上钢下混组合桩水平承载性能影响因素分析

为研究不同因素对上钢下混组合桩水平承载性能影响,采用有限元软件ABAQUS,计算分析不同接桩深度、桩径、联接段参数的上钢下混组合桩在水平荷载作用下的桩身水平位移、弯矩、应力分布以及极限承载力。研究结果表明,组合桩接桩深度是影响上钢下混组合桩水平承载性能的主要因素,组合桩桩径、联段刚度和长度的影响相对较小,提出上钢下混组合桩接桩深度不小于10D,可确保组合桩的水平承载性能不低于同条件钢管桩的结论,为上钢下混组合桩的工程应用提供了技术支撑。     

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。     

高桩码头对邻近爆破的非线性动力响应分析

爆破施工会对周围已有的建筑物产生安全隐患, 因此, 预测爆破施工对周边建筑物的影响能有效降低风险, 消除安全隐患。在某港口周边进行爆破施工前, 为保证邻近高桩码头的安全, 先建立爆破位置与高桩码头整个区域的三维非线性有限元数值模型。在爆破荷载及高桩码头在役期间的最不利荷载作用下, 计算分析港口内部结构与土的非线性相互作用动力响应。根据港口结构所能承受的爆破冲击波通过土体传递给结构的动力响应, 并以高桩码头的安全振动速度为衡量标准, 得到爆破点距离码头最近位置时的最大单孔炸药量, 分析此时码头的位移变形、弯矩、剪力以及应变情况, 发现码头的位移受爆破荷载的影响较小, 但码头内部斜桩较直桩承受更大的应力、剪力, 因此在爆破施工时, 斜桩更容易受到破坏。     

高桩码头水平位移原因分析及控制措施研究

某高桩码头施工期最大水平位移达到42 mm,且位移值不收敛。高桩码头水平位移过大将影响结构安全和耐久性,严重时将导致码头坍塌失事。影响高桩码头施工期水平位移的因素较多,为此,将码头结构形式、工程自然条件及施工工法等影响因素结合起来,准确找出了影响码头水平位移持续发展的主要原因。分析认为:码头区域岸坡太陡、固岸效果差、邻近打桩施工振动影响三个因素是导致码头位移过大的主要原因。为此,提出了控制码头水平位移的工程措施,使码头平台的最大水平位移值稳定,工程措施效果明显。     

水平荷载-扭矩耦合作用下斜桩承载变形特性数值模拟

利用ABAQUS数值软件分析了斜桩在水平荷载 H 和扭矩 T 耦合作用下的承载特性、桩身内力以及桩-土界面上的摩阻力等变化特征并与直桩进行了对比,探讨了桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力的影响。分析结果表明:斜桩在水平荷载与扭矩耦合作用下,桩身为受扭破坏;斜桩的受扭承载力大于直桩,斜桩受扭承载力的大小与桩身倾角相关;桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力也有一定的影响,而桩身长径比的影响较大。     

离岸深水全直桩码头水平承载力简化计算

全直桩码头是一种适用于离岸深水海域的新型高桩码头结构型式,其破坏模式与传统高桩码头结构存在较大差异。通过有限元法研究了水平荷载作用下离岸深水全直桩码头结构破坏模式、桩侧土压力及桩身弯矩分布,并验算了规范中m法、P-Y曲线法和NL法的适用性。研究结果表明,水平荷载作用下,基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素,且结构失稳时桩身最大弯矩达极限弯矩值,在此基础上,结合简化计算方法计算了结构水平极限承载力。通过对比可知,基于m法的简化方法在小位移时与有限元法吻合较好,基于P-Y曲线法和NL法的简化方法在各种位移条件下与有限元法均吻合较好,且通过桩身极限弯矩与设计荷载作用下桩身最大弯矩之比计算结构安全系数的简化方法是合理的。     

土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响

土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载作用下单桩基础的承载性状,对比分析了土体不排水强度分别服从对数正态分布、Beta分布和Gamma分布条件下单桩的承载力均值和标准差。结果表明,土体强度的分布形式对单桩竖向承载力的均值没有影响,而服从对数正态分布的随机场中单桩水平承载力均值最大,服从Beta分布的随机场中单桩水平承载力均值最小;竖向荷载和水平荷载作用下Beta分布得到的承载力标准差均为最大。当地基土强度空间分布形式未知时,建议采用Beta分布确定单桩承载力。