软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法

传统分析方法中,采用等参单元模拟软土地基群桩基础的方法既不经济且夸大桩的刚度,为能对桩基进行合理高效地模拟,本文提出了一种考虑桩、土及底板相互作用的内置桩单元法。采用梁单元位移模式,根据桩单元节点在土或底板等参单元中的局部坐标,建立桩单元包含转角的节点位移与土或底板节点位移之间的关系,进一步代入到有限元整体控制方程中求解。结果表明,通过本文建立的位移转换模式,可以利用梁单元对考虑复杂的桩、土和上部结构相互作用情况的桩基进行模拟,在保证精度的同时简化了建模步骤,降低了对网格密度的要求。研究表明,采用本方法可以验证软土地基上水闸底板受力分析时桩基础用梁单元位移模式模拟的合理性和有效性,为软土地基上桩基的快速分析计算提供了一种新方法。     

板桩结构计算的拟简支梁法

基于竖向弹性地基梁计算模型，提出了板桩结构计算的拟简支梁法．通过在板桩拉杆锚碇点与板桩底端设置计算模型的人工支座，即将板桩的计算模型简化为简支梁，建立板桩与土的变形协调方程，再根据板桩的边界条件，建立静力平衡方程，求解得板桩的内力及拉杆拉力．应用拟简支梁法对我国板桩码头进行结构计算的结果，与通用有限元计算软件ANSYS的计算结果十分接近.     

路堤下CFG桩-筏复合地基桩土应力分析及地基反力模型探讨

本文通过某路堤试验段CFG桩-筏复合地基现场试验研究,深入分析了桩-筏复合地基桩顶、桩间土的应力及桩土应力比随荷载、固结时间及沉降的变化规律和桩土应力空间的分布规律,探讨了筏板下地基反力模型,为路堤荷载下CFG桩-筏复合地基的基理研究提供思路,以期供同行参考。     

基于广义位移法的薄壁钢管桩的计算分析

用梁单元模拟薄壁钢管桩,用Goodman接触面单元模拟桩与土体之间的相互作用,提出在有斜桩情况下通过局部坐标系和整体坐标系之间的转换,斜桩表面节点的位移用梁单元出口节点的线位移和转角位移表示,从而建立桩土相互作用的有限元分析方法。对某高桩靠船墩在水平荷载作用下的桩体变形进行了分析,并与用实体单元与板单元计算结果进行了比较,从而验证了本分析方法的正确性。     

软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法

传统分析方法中,采用等参单元模拟软土地基群桩基础的方法既不经济且夸大桩的刚度,为能对桩基进行合理高效地模拟,本文提出了一种考虑桩、土及底板相互作用的内置桩单元法。采用梁单元位移模式,根据桩单元节点在土或底板等参单元中的局部坐标,建立桩单元包含转角的节点位移与土或底板节点位移之间的关系,进一步代入到有限元整体控制方程中求解。结果表明,通过本文建立的位移转换模式,可以利用梁单元对考虑复杂的桩、土和上部结构相互作用情况的桩基进行模拟,在保证精度的同时简化了建模步骤,降低了对网格密度的要求。研究表明,采用本方法可以验证软土地基上水闸底板受力分析时桩基础用梁单元位移模式模拟的合理性和有效性,为软土地基上桩基的快速分析计算提供了一种新方法。     

循环荷载下单桩-土-桩帽共同作用分析

为探究循环往复荷载作用下层状地基中单桩-土-桩帽的共同作用,基于Mindlin板理论和层状弹性地基模型,结合层状地基中单桩的荷载传递规律,提出一种分析共同作用的方法。首先建立单桩-土-桩帽共同作用刚度矩阵,并利用循环往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到带台单桩的累积沉降及单桩-土-桩帽整体刚度的变化趋势,在此基础上进一步开展算例验证和参数分析。结果表明:计算结果与Butterfield的解非常一致;单桩-土-桩帽整体刚度明显大于单桩刚度,增加单桩的弹性模量可以显著地提高单桩-土-桩帽的整体刚度;当桩径确定时,桩长存在一个最优值使得整体刚度最大;而当桩的长径比大于某一值时,桩长的增加对整体刚度及桩帽的荷载分担比影响较小;循环往复荷载作用下单桩-土-桩帽的整体刚度逐渐增大,且趋于稳定值。     

某生化水池地基处理方案对比分析

本文在对比分析钻孔灌注桩、砂石桩、水泥土搅拌法和筏板基础与CFG桩组合四种基础及地基处理方案的基础上,介绍了水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)的基本原理、设计方案、技术参数、施工技术。CFG桩根据桩土应力比,具有刚性桩和柔性桩共有的性状特征,因此,可以调节桩土应力比,被广泛应用于软弱地基处理。本文为软土地基上应用CFG桩处理水利工程软弱地基提供了一个成功的案例。     

混凝土芯砂石桩复合地基固结计算

混凝土芯砂石桩复合地基具备了刚性桩复合地基承载力高及砂井地基排水固结快这两方面优点。复合地基固结计算中需要考虑其独特的刚性桩-砂桩-土荷载传递及环形排水边界。采用桩土荷载分担考虑芯桩的应力集中,建立能考虑混凝土芯砂石桩复合地基环形排水通道的加固区固结计算模型,并采用改进谢康和法计算下卧层的固结。基于现场实测的桩土荷载,借助本文方法计算分析了试验段工程的超静孔压消散规律、固结度增长规律以及沉降发展规律,计算结果与现场实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性。     

桩基础应力的三维非线性有限元分析

利用三维非线性有限元分析方法,建立土体与桩共同作用的数值模型,计算桩土复合体的应力与变形;讨论了土体的本构模型以及在桩土结构接触处提出应用有厚度单元进行接触面数值模拟。该文对某大桥东塔地基桩基础在不同荷载组合下进行了应力变形分析,为工程的设计施工提供了依据。     

PCC桩复合地基桩土应力比的计算及影响因素分析

PCC桩是一种适合软土地区加固的刚性桩,以大面积PCC桩复合地基中的一个桩- 土-垫层单元为研究对象,考虑桩-土-垫层的共同作用,提出了PCC桩复合地基桩土应力比的一种计算方法。该方法假定桩土界面的摩阻力与桩土相对位移为理想弹塑性关系、同一水平面上桩间土与桩芯土沉降相同、桩端土符合Winkler地基模型,考虑桩-土-垫层的协同作用机理,推导出了PCC桩复合地基桩土应力比和沉降的计算公式,并根据推导出的公式对桩土应力比的影响因素进行了分析,为PCC桩复合地基优化设计提供参考和依据。     

箱形结构水闸基础不均匀沉降静压桩处理与分析

该文通过一个软土搅拌桩复合地基上过大不均匀沉降箱形结构水闸静压桩处理分析实例,系统地阐述了分析设计中应论证的问题及分析思路.文中首先对软土搅拌桩复合地基的性状进行了评估;在此基础上根据地基的变形分区确定需要重新分配的基底压力及地基单元的刚度,进而通过共同作用计算作用在新加桩上的力;针对箱形结构的特点,采用牛腿式承台梁连接结构,并在应力分析的基础上优化了结构设计.     

路堤荷载下CFG桩-筏复合地基数值模拟研究

正桩-筏复合地基具有承载力高、稳定性好、可有效控制地基沉降和不均匀沉降等优点,近年来在高速公路工程中得到了广泛应用。以某高速公路CFG桩-筏复合地基试验段为背景,采用有限元软件PLAXIS建立二维平面模型,对CFG桩-筏复合地基的地基沉降、筏板下桩、土应力分布和桩身位移进行了分析。结果表明:采用CFG桩-筏复合地基可有效控制地基沉降、均化筏板下桩、土应力分布和减小边桩水平位移;地基土弹性模量对边桩水平位     

双层土体结构对超长桩承载性状的影响

利用三维有限元方法,研究了双层地基土中超长桩的承载性状.利用线弹性模型模拟桩身混凝土的应力应变关系.邓肯-张非线性弹性模型模拟地基土,河海大学薄单元模型模拟桩.土间的非连续变形.计算结果表明,对上硬下软地基土结构,当硬土层厚度不大于桩身人土深度时,随硬土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性增大;对上软下硬地基土结构,当软土层厚度不大于桩身入土深度时,随软土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性减小;桩身轴力和桩侧阻力沿深度的分布随地基土结构而异.桩侧摩阻力在硬、软土层分界处有急剧变化现象;超长桩的失稳由桩侧土体的破坏引起.     

远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制

国内外建筑抗震规范对处于深厚软弱地基上的结构采用层间隔震技术的相关规定和设计方法 尚未涉及;深厚软弱土层放大远场地震动的长周期成分后,产生类似谐波振动的多个循环长周期脉冲, 可能引起周期较长的层间隔震结构严重破坏。为此,研究远场长周期地震下桩-土-层间隔震结构体系的 动力耦合作用机理、响应特征、结构损伤评价及失效控制,是进行其抗失效设计的关键问题。考虑土与 桩、土与桩承台动态接触与分离现象,建立桩-土-层间隔震体系动力相互作用的三维分析模型;揭示软弱 土层条件下桩-土-层间隔震体系的振动特征及相互作用机理;建立能够考虑桩-土-结构动力相互作用效 应的桩-土-层间隔震体系的整体简化分析模型。以此为基础,探究远场长周期地震下桩-土-层间隔震体 系的灾变机理与失效模式,研究隔震层软限位与层间组合隔震的结构失效控制策略,并对上述结果进行 振动台试验验证。以上研究为层间隔震结构在深厚软弱地基上的应用提供充分的理论依据。     

基于MATLAB-GUI的刚性桩复合地基沉降计算

随着刚性桩复合地基技术的广泛应用,沉降计算在其设计中越来越重要。目前刚性桩复合地基沉降计算主要采用复合模量法,但在处理软土地基时,该方法夸大了桩的作用,尚不能精确反应地基土的沉降。针对这一问题,从沉降产生机理出发,考虑刚性桩复合地基的沉降主要由土拱效应下土顶承担的荷载和桩的侧壁摩阻力两部分引起,根据土力学基本原理,结合已有的土拱效应和桩身荷载传递的研究成果,提出一种正方形布桩下的刚性桩复合地基沉降计算方法并利用MATLAB-GUI编译成可视化程序。通过实例验证,程序计算结果与工程实测值吻合较好,说明该程序计算方法具有一定可行性,并将程序计算结果与传统方法比较,结果表明该计算方法精确性较高,计算过程简便,易于普及。     

散体材料桩复合地基沉降计算的分层总和法探讨

在深入研究散体材料桩复合地基沉降变形机理基础上,考虑到散体材料桩复合地基由于受载或变形引起桩土孔隙率变化导致桩土变形力学参数变化的特点,建立出散体材料桩复合地基桩土变形模量和泊松比与变形的关系模型。然后,基于散体材料桩复合地基沉降计算的非线性特征,引进传统分层总和法和分级加载的思想,提出了刚性基础下散体材料桩复合地基沉降计算新方法。该方法避免了复合地基桩土压缩曲线和经验修正系数的使用,也考虑了散体材料桩复合地基桩土相互作用的影响,完善了散体材料桩复合地基沉降计算的理论与方法。最后,通过工程实例计算与分析,并与其它方法进行比较,表明了本文方法的合理性与可行性。     

预应力锚索格构梁的设计及试验研究

以破碎岩质边坡为例,采用节点荷载分配法计算了锚索锚固力在格构梁纵、横梁之间的分配比率,然后基于Winkler弹性地基模型和弹性半空间地基模型分别计算格构梁在张拉阶段的内力,并与采用简化的地基反力计算值对比;采用朗肯土压力理论近似计算在工作阶段主动岩体压力,将地梁视为在线性分布力作用下倒置于坡面上的连续梁,接力矩分配法计算地梁内力,取两阶段计算平均值进行配筋.通过对比分析理论计算最大值、采用简化的地基反力计算值和实测值,结果表明采用两阶段设计能较好地反应格构梁的实际受力情况,且设计安全,而简化的地基反力为手工计算带来了方便.这对工程中预应力锚索格构梁复合结构的设计计算具有一定的参考价值.     

桩筒复合风电基础H-M荷载空间的承载力包络线研究

海上风电机组属于高耸结构物,上部结构及叶片塔筒等传递至基础顶面的水平向荷载H及倾覆力矩M是其地基基础主要承受的作用力。桩筒复合基础是一种新型的海上风电基础型式,其组合了单桩与单筒的地基承载优势,建立H-M荷载空间的地基承载力包络线,是评价该种新型基础地基稳定性的重要手段。本文通过数值模拟分析研究了桩筒复合基础在砂性土中H-M加载模式的地基承载力包络线,并开展了室内模型试验验证了数值模拟结果的可靠性。研究表明新型基础结构在砂性土中H-M荷载空间的地基承载力包络线归一化后在第一象限内具有较好的规律性。在实际工程中,可以根据受力状态与承载力包络线的相对关系,评价桩筒复合型基础的稳定性。     

桩基础和上部结构联合作用的一个新计算方法

群桩基础一般通过承台把各根桩的桩顶连接在一起,形成一个整体,共同承受上部结构荷载。运用地基系数法推导出桩基础承台位移和作用于承台上外力的对应关系,并表示为一组特殊的本构方程,把整个桩基础模拟成一个空间梁单元,与上部超静定结构划分的各单元进行总刚组合和有限元计算,较好地解决了桩基础和上部超静定结构联合怍用的计算问题。     

基于梁单元的薄壁筒桩与土相互作用分析

用三维梁单元模拟混凝土薄壁筒桩的受力变形特征,用薄层接触面单元模拟桩与土体之间的相互作用,薄壁圆筒表面上的结点线位移用梁单元出口结点的线位移和转角位移表示,根据静力平衡条件提出了由接触面约束内力和桩上作用荷载求解桩体内力的计算公式,从而建立了桩土相互作用的有限元分析方法。对某工程薄壁筒桩在水平荷载作用下的桩体变形和内力进行分析,并与现场试验结果进行了比较,结果表明上述分析方法是正确的。