隧道开挖对临近水平荷载作用下桩基影响研究

为了系统研究隧道开挖对邻近既受水平桩基的位移和内力的影响规律,本文采用三维数值分析方法,通过改变桩顶水平受力的方向和大小而获得隧道开挖对桩基附加内力和附加位移的影响规律。结果表明:隧道开挖对邻近既受荷载桩基的影响具有方向性,隧道开挖时尽量避免桩基不利方向的受力情况;隧道开挖前桩基承受的荷载越大,隧道开挖后对桩基的位移影响越大。因此,隧道开挖时需对不同受力情况的桩基加以区别保护,研究成果可为隧道施工和设计提供参考。     

盾构隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

经与离心试验结果对比分析,验证了应用数值模拟研究盾构隧道开挖对邻近桩基影响是可靠的。通过采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立三维有限元数值模型,研究软土地区盾构隧道开挖对邻近桩基的影响规律。数值模拟结果表明,开挖导致群桩中前排桩变形及内力均大于后排桩,且同排桩水平位移、弯矩和轴力沿桩身分布几乎重合;与同位置单桩相比,群桩中各桩水平位移稍大,而沉降则更小;前排桩最大弯矩与同位置单桩相差不大,而后排桩最大弯矩稍大于同位置单桩,前、后排桩最大轴力均大于同位置单桩。     

地层自重应力场中桩基荷载对隧道开挖塑性区影响的一种理论预测方法

城市环境的地铁隧道往往不得不从既有结构基础附近穿过。在基础荷载和隧道开挖的共同作用下,地层会发生应力重分布,甚至可能在临时支护施作之前出现塑性区;为了保证隧道施工安全和周边既有结构的安全和正常使用,需要有效地预测隧道开挖引起的地层潜在塑性区的形状和范围。除了采用数值方法以外,现有的隧道开挖塑性区理论预测方法一般都是以自由地层为前提假设的,没有反映承载地层隧道开挖影响的特殊性。考虑桩基荷载的作用特点,提出一种预测地层自重应力场中邻近桩基隧道开挖塑性区形状和范围的理论方法,通过算例,与数值模拟进行对比,并分析不同桩基荷载的位置、大小和形式对隧道开挖塑性区的影响。计算表明:①理论计算结果与数值模拟结果相似;②达到一定量值的邻近桩基荷载会使隧道开挖塑性区的形状和范围明显的不同于自由地层隧道开挖塑性区,具体与桩基础荷载的位置、大小及分布形式有关;③邻近桩基荷载会使隧道开挖塑性区向下移动,影响程度随桩基与隧道之间水平距离的减小而增大,随桩基荷载量值的增大而增大;④对于不同桩基长度的情况,当桩底位于隧道侧上方或侧下方附近时,桩基荷载的影响最显著,当桩底位于隧道中部附近时影响最小,说明隧道侧上方与侧下方附近地层对桩基础荷载的敏感度较高。     

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明：土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。     

下穿隧道对邻近桩基承载力与沉降的影响

总结了下穿隧道开挖对邻近桩基产生的影响和小孔扩张-收缩理论的相关研究,分析了两阶段分析法、整体分析法和室内模型试验3种常见研究隧道-桩基相互作用方法的优缺点,同时在总结岩土介质小孔扩张-收缩理论研究及其在桩基工程和隧道工程中应用的基础上,指出了现有小孔扩张-收缩理论在研究浅埋隧道开挖中的不足。提出一种关于浅埋隧道-桩基相互作用的求解思路,即考虑地表效应的影响,采用有限介质小孔扩张-收缩理论进行求解。给出了该方法的初始计算模型和计算流程图,并将理论计算所得各阶段土体的位移场与离心模型试验结果进行对比,验证了方法的可行性,最后基于此计算模型给出了各阶段土体的应力场及变化量。结果表明:小孔扩张-收缩理论可以考虑三维隧道开挖对邻近桩基的影响,为解决隧道-桩基相互作用提供了新的解决思路。     

基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析

深基坑开挖时的土体侧向移动使邻近桩基产生侧向位移和附加应力及弯矩,甚至可能使上部建筑物功能失效,因此深基坑开挖时土体侧向移动对邻近桩基的不利影响分析是有必要的。本文采用有限元软件MIDAS/GTS建立基坑开挖三维实体模型,分析基坑开挖对邻近桥桩的影响;根据相关计算结果,采用MIDAS/CIVIL建模验算邻近桩基的极限承载力及桩身裂缝宽度。结合监测数据可知,数值模拟结果与实测结果相近且在安全控制范围,基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析对施工预测有一定的指导意义。     

地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应物理模拟及新进展

地下工程开挖卸荷引起的灾变问题一直是社会高度关注的问题之一,近年来中国多地发生了由基坑开挖或隧道建设诱发的地面变形、桩基倾斜偏位及建筑物垮塌等灾害事故,威胁人们的生命和财产安全。简要介绍传统地下工程开挖卸荷物理模拟存在的不足,对比概述了近20a间国内外有关基坑、隧道开挖对桩基影响的典型试验方法和试验装置(小比尺模型试验和离心机试验)。重点设计提出了一种地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应室内综合模拟试验装置,并对模型设计原理及技术特点进行了分析,同时开展了邻近基坑开挖对既有工程桩水平承载力影响及工程阻隔物对地下水阻挡作用影响两类问题试验研究。最后,对卸荷桩未来的研究方向提出了一些建议和展望。     

隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答

 采用球形孔和圆柱孔扩张(收缩)理论研究桩基与隧道的相互作用。首先,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用圆柱形孔收缩模型模拟隧道开挖过程,得到Pasternak地基上隧道开挖引起的邻近单桩弹塑性水平位移。其次,提出隧道开挖对邻近桩基承载能力弹塑性影响的计算方法。桩基总承载能力由桩端极限承载能力和桩身极限侧阻摩擦力两部分组成。其中,采用无限介质中球形孔扩张模型计算桩端小孔极限压力,并得到桩端极限承载能力;采用修正的?法计算临界状态下桩身等效平均剪应力分布,进而得到桩身极限侧阻摩擦力,该方法考虑隧道开挖对桩身剪应力的削减作用。在此基础上,计算隧道开挖过程对周围土体弹塑性应力的影响;分析隧道和桩基相对位置对桩基承载能力的影响;定义桩基总承载力降低到85%时桩基发生破坏,研究桩端与隧道中心相对间距与桩基破坏时隧道体积损失临界值的关系,并考察土体黏聚力、内摩擦角、密实度、土体模量以及桩径等参数的影响。结果表明,柱孔收缩弹塑性模型可以较好地模拟隧道开挖对邻近桩基弹塑性水平位移的影响;隧道开挖后在一定范围内形成一个塑性区,在该区域内土体有效应力影响因子Rp值小于1,表明对桩基承载能力有削减作用,当桩身全部处于塑性区以外时,其承载能力不受隧道开挖的影响;隧道和桩基相对位置对桩基承载能力有较大影响,当桩端与隧道中心的间距一定时,随着隧道埋深的增加,桩端极限承载力影响因子Rqb逐渐趋于1,说明增加隧道埋深对桩基承载力更加有利;桩基破坏时隧道体积损失临界值与桩端–隧道中心间距平方呈线性关系,桩基承载能力对土体模量比较敏感。     

山地城市隧道开挖对既有建筑物的影响研究

城市浅埋暗挖隧道施工下穿既有建筑物的工程安全问题越来越受到重视。以重庆曾家岩嘉陵江大桥工程南侧主线隧道下穿、侧穿市政府办公楼,邻近戴笠公馆等建筑物为工程背景,通过FLAC3D建立了三维办公楼框架模型、三维地质地层模型和三维曲线连拱隧道模型,对双连拱隧道开挖过程中的邻近建筑物的变形规律及开挖后地表建筑物的变形和受力进行了分析。研究表明:下穿隧道开挖过程中,框架结构桩基的沉降变形值受距隧道轴线的距离及开挖步的影响较大,而水平变形值受开挖步的影响较大,受距隧道轴线距离的影响较小;隧道开挖将使框架结构底部地基梁的轴向力和弯矩发生较大变化,使桩的轴向力略微增加,弯矩略微变化。     

对“考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析”讨论的答复

正1对讨论稿问题的回复首先,感谢程康对"考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析"[1](以下简称"原文")的关注和讨论,下面简要叙述一下原文的研究思路,并针对程康提出的几个问题,逐点答复如下:原文从考虑土体剪切作用和三维作用效应两方面着手,重点分析了Pasternak地基下的考虑桩基侧向土体三维作用效应的隧道开挖引起邻近桩基的水平反应。原文提出的简化解析方法的优势在于以下两点:(1)Pasternak地基模型可以考虑地基的     

桩基事故分析及补强加固措施

以某项目框架剪力墙结构的主楼基础工程为研究对象,针对在施工过程中预应力混凝土管桩基础基桩出现的桩位偏移、桩身倾斜问题进行了原因分析,提出了相应的补强加固措施,并对所提出的措施进行了论证分析,以确保桩基工程的质量。     

隧道-基坑多重开挖对既有桩影响的参数分析

隧道和基坑作为两种不同的开挖形式,是目前常见的城市地下工程。随着城市地下空间利用率的提高,既有桩周围存在隧道和基坑依次开挖的工况越来越普遍。从隧道-桩-基坑三者相对位置的角度出发,以“先隧道后基坑”开挖顺序为例,采用ABAQUS建立数值模型开展参数分析,并与相关试验结果进行对比,结果表明:Z₀/L_p对既有桩基附加沉降、水平位移和弯矩均呈现先增后减的变化规律,桩身轴力在Z₀/L_p不同时表现的响应模式不同。H/D或d/H_e越大,桩基附加沉降越小并趋于稳定;最大桩身水平位移的位置随H/D的增大由桩端逐渐上移至桩身中部,但基本不受d/H_e的影响;桩身弯矩随着水平间距的增大先递减后递增并趋于稳定。研究结果可为实际工程设计和施工提供参考。     

PHC桩再利用的碳排放分析

根据低碳经济中的碳排放研究成果,构建桩基工程的碳排放模型;以1000延米PHC桩为对象,列出材料与能源消耗清单,在此基础上估算新制桩基及既有桩基再利用的碳排放量,对比得出既有桩基再利用对生态环境所产生的积极影响,对类似的工程建设项目具有一定的参考价值。     

深圳地铁隧道邻接桩基施工力学行为研究

针对深圳地铁新建隧道邻接既有桩基的地铁工程 ,进行了三维有限元数值模拟的施工力学行为研究。研究结果表明 :与无桩情况相比较 ,邻接桩基施工将引起新建隧道自身结构 ,特别是与既有桩基邻接一侧边墙不利的受力状况和变形特征 ;并且 ,邻接施工还将引起既有桩基产生偏向隧道水平方向的“拉伸”变形情况。因此 ,需要采取加固措施 ,以确保隧道自身结构以及邻接地下“建筑物”的安全。此外 ,考察不同刚度折减系数时 ,发现桩基水平侧向变形几乎没有变化 ,这表明改变盾构管片的拼装方式 ,在整体上对邻接地下“建筑物”几乎无影响     

盾构隧道侧穿引起桥梁桩基础变形的数值研究

以某城市轨道交通隧道侧穿桥梁基础工程为研究对象,借助FLAC3D数值模拟软件,深入分析隧道埋深、桩基础与隧道水平轴线和破裂面的相对位置、隧道穿过桩基础偏心比等3个重要因素对桩基础变形的影响。由数值分析计算结果可知,隧道侧穿桩基础时,桩基础竖向变形具有线性分布特征,随着偏心比不断增加,桩基础竖向变形先增大后减小;桩基础中心轴线与隧道轴线两者之间距离越远,桩基础整体竖向沉降变形越小;当偏心比随隧道埋深增加时桩基础变形增大。研究结果可以为隧道施工提供理论分析支撑,做好相关预防措施,提高施工安全性。     

桩基工程施工技术在工民建中的运用研究

以桩基工程施工技术为研究对象,从桩基工程施工中桩基的选择分析、工民建中桩基施工前期准备工作以及工民建中桩基工程灌注桩特点分析这几个方面入手,围绕桩基工程施工技术在工民建中的应用进行了较为详细的分析与阐述,以期为今后相关研究与实践工作的开展提供一定帮助。     

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。     

桥梁桩基抗震设计的六弹簧模拟方法

为了研究六弹簧模型在桥梁桩基地震反应分析中的性能,基于一个工程实例,采用反应谱分析方法,通过与桩基弹性嵌固模拟方法进行比较,结果表明,由于地震作用具有方向性,反应存在方向组合问题,桩基六弹簧模拟方法是通过静力的方法反算各桩基的反应,因而,六弹簧模拟方法在桩基地震反应分析中存在方向组合问题。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的研究及应用

在刚性桩复合地基设计中,刚性桩布桩间距等于3～5倍桩径。桩长和桩径根据复合地基承载力和沉降设计目标值确定。就刚性桩复合地基承载力和沉降计算水平比较而言,刚性桩复合地基沉降计算水平尤为重要,且按变形控制设计比按承载力控制设计更合理。通过对现有刚性桩复合地基理论和考虑承台效应的复合桩基理论进行分析探讨,利用刚性桩现场单桩荷载试验和多桩复合地基大型荷载试验成果,对现有计算刚性桩复合地基沉降的方法进行改进,得出初步结论。