海上四桩导管架基础水平受荷离心模型试验

导管架基础广泛应用于海上风力发电和油气开发,水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。通过离心模型试验针对饱和砂土地基中四桩导管架基础,研究其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配、桩周土反力差异和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,其下压基桩的桩顶剪力、桩顶负弯矩和桩身最大正弯矩均较上拔基桩大,但二者的桩身水平位移相差不大。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应及桩身上拔力降低了桩周土有效应力,沿边长加载时上拔桩在泥面下2.5倍桩径深度范围内的桩周土反力约为下压桩的60%,而沿对角线加载时上拔桩在该深度范围内的桩周土反力仅为下压桩的40%。沿对角线加载时下压桩与上拔桩在桩顶剪力、桩顶最大负弯矩、桩顶轴力及桩身最大正弯矩等参数之间的差别也明显大于沿边长加载情况。与单桩水平加载离心模型试验结果对比发现,同一深度处单桩的桩周土反力介于导管架基础上拔桩与下压桩的桩周土反力之间。     

水平受荷桩非线性m法研究

大量试验表明,水平荷载作用的单桩的m值随桩身泥面位移增大逐渐减小,然而现有相关规范没有给出大位移情况下m值的取值范围和选取方法,这对于实际工程设计的参数选择造成了一定困难。在大量的桩基水平静载荷试验实测资料的基础上,采用数理统计的方法建立了不同土质条件下土体的m值与桩身泥面位移的相互关系式,可用来计算水平推力桩在大位移情况下的m值,算例表明该方法具有较可靠的精度和较强的实用性。     

水平受荷桩的截面优化设计

运用有限单元法和梯度法 ,尝试性地对端承桩进行变截面优化设计 ,编制了相应程序 ;并以一人工挖孔灌注桩为例 ,计算比较截面优化前后的内力、挠度。计算结果表明 ,变截面桩可节省混凝土材料约 45 %。     

水平受荷桩的耦合算法

目前,计算水平受荷桩基时较为流行的是p-y 曲线法和Poulos 弹性理论法。本文在p-y 曲线法和Poulos 弹性理论法的基础上,提出一种能够考虑两者优点的耦合算法。根据p-y 曲线法分析得出相对于不同土体应力状态的弹性模量,利用分析得出的弹性模量,采用Poulos 弹性理论法考虑桩土之间的相互作用。实例分析表明,提出的耦合算法能够较为有效地分析水平受荷桩基。     

竖向受荷桩的桩-土接触面简化模型

将桩-土接触面由一个理想弹塑性的切向弹簧简化为一层薄壁单元,通过理论分析的方法,在Desai薄层单元法的基础上进行改进,考虑桩径与薄壁单元厚度对单元参数的影响,给出一种弹簧切向刚度与薄壁单元剪切刚度的换算式.数值模拟结果表明,该模型在薄壁单元厚度和桩径在一定范围内变化时模拟结果稳定,其竖向位移分布规律与接触面弹簧模拟结...     

水平受荷桩力学性状理论研究现状

桩基础作为重要的基础形式,已广泛应用在桥梁、港口码头、近海平台和土工建筑(如桩基挡土墙、开挖支护桩和抗滑桩)等工程项目中。在受到水平荷载作用下,桩与土之间的相互作用机理十分复杂。桩在水平荷载作用下的变形发展直至破坏过程,实质是桩与桩周土体相互协调、相互作用的结果。本文对国内外水平受荷桩的研究现状做了总结,从理论分析,试验分析,和数值分析3个研究角度介绍了目前研究成果,供相关人员研究时参考之用。     

考虑桩-土非线性共同作用的横向受荷桩分析模型

基于桩周土 (砂土及粘土 )的常规三轴压缩试验 ,提出了一种有效计算水平横向受荷桩荷载与变形非线性关系的应力 -应变锥楔模型 (SSCW)法。该法从桩 -土系统共同作用机理出发 ,充分考虑了桩 -土间相互作用属性的变化对p -y曲线分析结果的影响。计算表明 ,通过SSCW法得到的桩土反应数值与实测值有良好的一致性     

考虑嵌入变形水平受荷桩分析

在弹性理论的基础上,假设桩-土之间有嵌入变形以模拟土的塑性,分析了水平荷载作用下桩基的荷载-变形特性。研究了模型参数的取值方法,同“m”法做了比较。算例分析表明,这个模型的计算结果同实测吻合得较好,并且可以考虑桩-土以及桩-桩相互作用,有利于分析群桩;直桩截面直径的增加,可以显著提高桩的水平承载力,但是当桩径达到一定值以后,桩径的提高对水平承载力的提高幅度并不显著;桩长的增加,不一定能够提高桩的水平承载力,存在一个临界桩长;地面土临界侧压力的提高,可以明显改善桩周土体的受力状态,减小桩的水平位移,提高水平承载力;“m”法假设地面侧压力为0,同黏土地基的工程实际不符。     

大直径单桩水平受荷机制数值研究

大直径单桩基础是目前使用最广泛的海上风机基础形式。目前,水平受荷桩的分析与设计普遍采用基于Winkler地基模型的p—y曲线法,即将土体简化为一系列分布弹簧,将桩基简化为梁单元。但是,现有规范中给出的p—y曲线是基于试桩桩径主要不超过1.2 m、长径比大于20的现场水平荷载试验结果得到,并不适用于大直径刚性短桩。基于三维有限元模型,对大直径单桩的水平受荷机制展开研究。研究表明,API远远高估了大直径单桩基础的初始刚度,而低估了土体极限抗力。大直径大桩基础的破坏模式分为浅层的楔形破坏和深层的面内转动。     

单桩加斜桩海上风机基础特点与施工技术

海上风电多采用单桩基础，对于大直径单桩需要嵌岩成孔后再复沉钢桩的机位（也称Ⅱ型单桩机位），目前国内成功案例较少。基于中广核平潭大练海上风电项目，提出了一种将已初沉的单桩超高部分割除后，在单桩周围增设6根小直径钢管桩，变成一种新型的单桩加斜桩基础再浇筑混凝土承台的组合结构形式并成功实施。结果表明，在保证安全可靠的前提下，该基础结构形式成功规避了大桩嵌岩的施工难题，并且加快了施工进度，也有效降低了工程投资。     

水平受荷群桩工作性状参数分析

利用ANSYS有限元软件,针对群桩水平力学响应问题,进行了三维有限元数值模拟,验证了模型的正确性。在此基础上,对水平受荷群桩基础进行不同工况的计算分析,探讨了桩距、桩长和桩径各种因素对群桩工作性状的影响。分析表明,桩距与桩径对水平受荷群桩工作性状影响较大,桩长对其影响较小,8倍桩径为群桩效应的临界桩距,加大桩径能明显控制桩头侧移,提高桩的承载能力。     

双层弹塑性地基水平受荷桩解析计算

目前关于双层弹塑性地基中水平受荷桩的解析计算研究相对较少。基于地基反力法和桩侧土体简化的弹塑性本构关系,推导了双层非均质弹塑性地基中桩顶自由水平受荷长桩的闭合形式解,得到了桩侧土体塑性区厚度、桩身最大挠度和最大弯矩的计算式。通过参数的特殊取值,所得解与现有单层地基中水平受荷桩的相关解完全一致,同时也验证了解析推导的正确性。算例分析表明本文解析解计算结果与三维有限元模拟结果及现场试验实测值吻合较好,可较有效地开展双层地基中水平受荷长桩的计算分析。     

水平受荷桩的非线性无网格法分析

首先利用移动最小二乘近似得到求解域内的全局近似函数,再采用迦辽金法对控制方程离散,以获得无网格迦辽金方法的基本计算方程,并考虑到基桩承受水平荷载过程中的挠曲变形,探讨了无网格法在大变形问题中的具体实现;最后以湖南益阳茅草街大桥的水平静载荷试验为工程背景,采用本文理论编制考虑非线性大变形的无网格法计算程序对其进行分析。计算结果与现场实测数据吻合良好,验证了该方法的合理性与有效性,并指出桩周土体的强度和软化对基桩水平承载力的影响很大,可供工程参考。     

钢筋混凝土预制桩和水泥土搅拌桩组合桩水平受荷特性研究

为探讨钢筋混凝土预制桩和水泥土搅拌桩组合桩(简称组合桩)在水平荷载作用下的受荷特性和承载力,基于组合桩的水平载荷试验结果和土体离散层模型,分析了这种组合桩受水平力作用时的变形、内力和桩周土压力分布.结果表明,钢筋混凝土预制桩芯桩的插入改变了水泥土搅拌桩的传力特点.提高了桩的侧摩阻力和侧向承载力;组合桩具有较好的抗侧向变...     

冻土层对黄土地基水平受荷桩承载力影响研究

通过有限元数值模拟研究了季节冻土区冻土层对黄土地基水平受荷桩承载力的影响规律。研究表明:单桩水平承载力受冻土层厚度和桩径影响显著,随冻土层厚度的增大而增大,但增加的幅度减小;随桩径的增大而近似线性地增加,且冻土层厚度越大,随桩径增大的幅度越大。提出了基于变形控制的不同冻土层厚度、不同桩径水平受荷桩承载力特征值修正系数。基于计算结果进一步对修正系数进行拟合,得到了季节冻土区黄土地基水平受荷桩承载力特征值修正系数表达式,可供冬季检测单桩水平承载力参考。     

水平受荷大直径单桩的桩土作用分析

大直径单桩现广泛应用于近海风电基础中。为抵抗水平推力,采用在桩侧设置翼缘的办法。通过建立大直径薄壁钢管桩三维有限差分模型,对水平推力作用下的大直径单桩的桩-土作用进行分析,并考虑桩侧翼缘对桩-土相互作用规律的影响。最后对翼缘进行参数分析,得出一些对工程实际有益的结果。     

砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验

大直径桩基在海洋工程中已越来越广泛应用。针对目前API规范p-y曲线对水平受荷大直径单桩的不适用性,通过离心模型试验研究了砂性土中大直径单桩分别在水平静力和循环荷载作用下的受力和变形特性。验证了通过实测桩身弯矩推算桩身变形和桩周土反力的有效性,分别获得了干砂和饱和砂的大直径单桩水平静力p-y曲线。在修正p-y曲线初始刚度的基础上,采用双曲线型p-y曲线分析了水平受荷大直径单桩的内力和变形。揭示了水平单向循环荷载下大直径单桩的桩身变形及内力变化特性,试验结果显示桩身变形和最大弯矩近似与循环次数的对数线性相关。最后,由各循环次数下的桩身弯矩获得了大直径单桩水平循环p-y曲线,提出了循环应力比相关的p-y曲线循环弱化因子,以及相应的桩基变形累积和内力变化分析方法。     

岩土质边坡水平受荷嵌岩桩受力性能研究

以贵州某一边坡支护中的桩基挡墙为例,采用ANSYS有限元软件,对水平受荷嵌岩桩的受力性能进行了数值模拟计算,将所得有限元解与传统解作了对比研究,在此基础上,分析了桩端约束情况、桩径等因素对基桩内力和变形的影响,以期为同类地区水平受荷桩的设计提供参考。     

大直径加翼单桩水平承载性能离心模型试验研究

采用离心模型试验,研究近海风电场风机基础中的大直径单桩及加翼单桩的承载机制。加翼单桩是基于近海风电场常见的单桩基础,为进一步利用近地表浅层土的土抗力,在泥面下加装稳定翼钢板的新型基础型式。共开展9组离心模型试验,研究不同翼板的尺寸参数(宽度、长度)和埋深以及加载高度条件下加翼单桩的水平承载力。试验结果表明,翼板的设置可以明显增强单桩的水平承载力,增强的幅度与翼板的尺寸参数及埋深有关。研究成果为指导加翼单桩的设计和施工提供了可靠的试验依据。     

大直径加翼单桩水平承载性能离心模型试验研究

 采用离心模型试验,研究近海风电场风机基础中的大直径单桩及加翼单桩的承载机制。加翼单桩是基于近海风电场常见的单桩基础,为进一步利用近地表浅层土的土抗力,在泥面下加装稳定翼钢板的新型基础型式。共开展9组离心模型试验,研究不同翼板的尺寸参数(宽度、长度)和埋深以及加载高度条件下加翼单桩的水平承载力。试验结果表明,翼板的设置可以明显增强单桩的水平承载力,增强的幅度与翼板的尺寸参数及埋深有关。研究成果为指导加翼单桩的设计和施工提供了可靠的试验依据。