海上大直径钢管桩水平向桩土界面参数试桩分析

为了研究海上大直径钢管桩水平向承载机理与桩土作用关系,基于海上大直径钢管桩水平向静载试验成果数据,运用 API 规范建议的 p － y 曲线方法,结合有限差分解法,对海上大直径钢管桩水平承载特性及桩土界面参数分析计算方法进行研究。结果表明,地基上部土层的性状是影响基桩水平承载性能的主要因素; 采用土体参数范围值计算的基桩水平承载性能基本可以反映土体的真实性状。按照 API 规范给出的 p － y 曲线模式计算得到的桩身挠度和弯矩与试桩测试数据存在一定的拟合关系,拟合优度在 0. 891 ～ 0. 932 之间,其中黏性土的拟合优度整体上大于无黏土,浅层黏性土的拟合优度大于深层黏性土。在 0 ～ 20 mm 水平位移下,桩侧土体处于线弹性状态,桩身挠度与弯矩的计算值均大于测试值,说明此时 p － y 曲线法低估了土体性能; 在大于 20 mm 的水平位移下,桩侧土体处于非线性状态,桩身挠度与弯矩的计算值均小于测试值,表明此时 p － y 曲线法高估了土体性能。研究成果可为进一步深入分析海上大直径钢管桩水平向承载性状和桩土的相互作用机理提供参考。     

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。     

基于ANSYS的近海工程桩基础p-y曲线研究

海上风电机组体积庞大,桩基础需要承受很大的上部结构风压、波浪和自重等荷载的作用,为保证机组正常运行,需要对桩土相互作用进行研究。侧向受荷桩在近海工程中有着十分广泛的应用,p-y曲线法是分析侧向受荷桩桩土非线性相互作用的重要方法。不同土层土体参数各异,粘土和砂土的p-y曲线公式也不相同。采用我国海洋工程常用的API规范法分析土体相关参数,通过p-y曲线分析了混合分层地基的桩土作用相关特性,并且利用ANSYS中的COMBIN39单元实现桩土相互作用仿真计算,绘制出了单元等效应力云图和弯矩分布云图。计算结果表明,在产生相同位移时粘土中的土抗力比砂土要小得多。单桩在风浪等荷载作用下,最大弯矩发生在水面附近;最大位移发生在平台顶部,且最大位移可达0.35 m。研究成果可为近海工程桩基础和平台安全保护提供参考依据。     

土体条件对水平荷载下桩土作用影响分析

基于Abaqus软件建立三维有限元模型,分析了土体弹性模量、泊松比及粘聚力三种条件对桩身弯矩、水平位移的影响,提出了预测桩身弯矩及水平位移的"内部中点插值法"和"拟合函数插值法"两种预测方法。结果表明:桩身弯矩随深度的增加先增大后减小,各土体条件值与桩身最大弯矩符合对数关系;桩身正方向水平位移随深度的增加不断减小,桩身负方向水平位移随着深度的增加先增大后减小,各土体条件值与桩身最大水平位移符合幂函数关系;提高各土体条件值均减小桩身最大弯矩及最大水平位移,其中提高土体弹性模量对其减小程度最大。桩身弯矩及水平位移在土体条件值范围内预测时,桩身埋置深度一半处以上采用"拟合函数插值法",以下采用"内部中点插值法",在土体条件值范围外预测时,采用"拟合函数插值法"。     

水平荷载作用下GRF桩基础受力特性的数值分析

为研究GRF桩基础在水平荷载下的承载特性,利用有限元分析软件MSC.Marc,建立GRF桩基础和普通直桩的非线性三维模型,与普通直桩进行对比,分析了GRF桩基础在水平荷载作用下的桩顶和桩身位移、桩身弯矩及桩侧土应力分布。研究发现:在相同的桩顶水平荷载作用下,GRF桩基础桩顶和桩身水平位移比普通直桩有所减小;锚杆上缘的桩身弯矩发生突变,较普通直桩有所增大,锚杆以下的桩身弯矩均小于普通直桩;GRF桩的桩前横向土抗力也比普通直桩的小,而桩前锚杆下部土体中的竖向应力有所偏高。     

考虑桩土相互作用的高桩码头非线性地震反应分析

采用有限元软件ABAQUS对高桩码头的地震反应进行了分析,考虑了桩-土动力相互作用、土体和桩板混凝土的动力非线性特征,分析了码头结构在不同地震作用影响下的相对位移、加速度、剪力和弯矩,确定了结构塑性铰出现的时刻和顺序,从而判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型,并在此基础上提出了设计建议.计算表明,桩的地震加速度响应随着高度的增加先增大后减小,桩身各点相对桩底的位移反应峰值从桩底到桩顶逐渐增大,桩身弯矩从桩底到岸坡面先增大后减小,在岸坡面以上,弯矩先减小后增大,最后在桩顶达到峰值,桩顶部的剪力最大.     

被动桩侧向土压力的三维数值模拟

运用岩土数值计算程序FLAC~(3D)对土体沿深度发生均匀侧移、桩基两端可简化为铰接情况下的被动单桩的侧向土压力进行了研究,其中土体采用摩尔-库伦本构关系,桩基采用线弹性本构关系,桩土之间建立接触面。研究表明:桩侧土压力随着土体侧向位移增大而增大,当达到极限状态时在浅层土体内桩侧极限土压力随深度增加而增大,达到一定深度后,桩侧极限土压力随深度增加基本保持不变;桩周粗糙度是影响桩侧极限土压力大小的重要因素;桩土相对刚度对桩基位移、剪力、弯矩和桩侧极限土压力分布有较大影响。另外,分析了桩侧土压力-桩土相对位移关系曲线(p-δ曲线)的形状以及达到极限土压力所需的桩土相对位移,并将计算结果与前人研究结果比较,得出两者具有较好的一致性且本文结果有所改进。     

基于能量法的软土地基中基桩负摩阻力计算方法

为了有效计算与分析软土地基中基桩的受力与位移情况,采用土体弹塑性三折线模型计算桩侧土体的摩阻力与桩土相对位移。考虑桩侧土体发生沉降时桩-土保持能量平衡,导出产生负摩阻力时基桩的能量平衡方程,进而给出不同位移条件下桩身轴力与位移的计算式。最后,运用该方法对某工程实例进行数值计算,计算结果与实测数据基本一致,证实了三折线模型的能量平衡计算式能够用于分析基桩在各级均布荷载作用下的受力特性。     

软土承载桩地基土水平抗力比例系数取值研究

水平承载桩位移内力计算时,m法中的地基土水平抗力比例系数m随地基土的种类及其性质、桩基位移等多种因素而变化,现行规范对m值的建议取值具有较大的主观性和不确定性。为了给软土地区工程建设提供参考,以上海典型软弱土层为研究对象,通过平面m法计算水平受荷单桩的位移、内力,并与Plaxis有限元模型模拟结果行对比分析,确定m的合理取值,并建立了m值与土体压缩模量和桩身位移的相关关系式。研究结果表明:当桩基受水平荷载时,在地基土性质相同的情况下,m取值与桩基的水平位移有关,桩身水平位移越小m取值越大,桩身水平位移越大m取值越小;m值与土体压缩特性密切相关,表现为桩基位移相同时,土体压缩模量越大m取值越大,土体压缩模量越小m取值越小。     

碎石土斜坡水平受荷桩m取值研究

西南地区大量输电线路在崇山峻岭中走线,塔位多位于碎石土及破碎(或极破碎)基岩斜坡场地,该类场地中水平受荷桩m取值问题仍是工程界的一大难题。基于此,开展了4种坡度下水平受荷桩模型试验,分析不同斜坡坡度条件下碎石土场地桩身位移随水平荷载的变化、桩侧土体水平抗力沿深度的变化特点,从而确定了m与泥面位移的幂函数衰减关系式;进一步参考坡度对桩侧土体抗力变化规律的影响,给出了m计算关系式中各计算参数的确定方法。经现场载荷试验证明该方法具有较强的适用性,对提高斜坡场地结构水平抗力计算的精度具有一定的工程意义。     

桩基码头岸坡稳定和桩基性状的简化计算

提出的桩 -岸坡稳定简化计算方法 ,考虑了桩的允许抗弯弯矩和桩在岸坡和滑动面下的嵌固深度 .算例表明 ,简化计算法的结果比港工规范中推荐的方法合理 .在此基础上 ,建议采用计算水平承载桩的方法来计算桩基性状 ,考虑了桩的允许抗弯弯矩、滑动面下的嵌固深度、岸坡稳定安全系数和桩头联结条件等多种情况 ,可得出桩基的挠度、转角、弯矩和剪力 .     

砂土及黏土场地钻井船插桩对邻近桩的影响

为研究黏土场地和砂土场地中桩靴贯入及拔出对邻近桩的影响,开展了2组在不同场地中进行插、拔桩靴的室内模型试验,分析了桩靴贯入、拔出过程中桩靴贯入阻力、拔出阻力、土体位移及桩身弯矩的变化规律。结果表明,黏土场地桩靴贯入阻力随桩靴贯入深度增加而增加,达到某一极限值后基本保持稳定;砂土场地桩靴贯入阻力随桩靴贯入深度呈线性增大。黏土场地中桩靴拔出阻力基本保持不变,在邻近泥面处突变,几乎减小为零;砂土场地中桩靴拔出阻力在初始阶段迅速增大然后迅速减小,达到最大值的一半后开始以一定的速率均匀减小,对比拔桩阻力的实测值与理论值,发现桩靴贯入土体后减小了土体强度。通过在土层中埋置土体位移测量装置,发现桩靴贯入在黏土场地的深度方向影响较大,砂土场地中则对水平方向影响较大;两种场地中均发生不同程度的回淤现象,且砂土场地更为明显。不同形式土体位移进一步导致不同的邻近桩响应,具体表现在黏土场地中桩身上部正弯矩较大,桩身下部负弯矩较小;在砂土场地中桩身上部正弯矩较小,桩身下部负弯矩较大;插桩过程中最大桩身弯矩逐渐增大,且发生位置逐渐下移,当桩靴贯入到一定深度后最大桩身弯矩基本保持不变;拔桩过程中砂土场地的邻近桩响应不明显,桩身弯矩出现轻微减小。研究结果可为钻井船平台桩靴计算竖向承载力和抗拔极限力提供依据,同时为评价不同场地中桩身响应提供技术参考。     

肋式支护结构支护性能分析与位移预测

肋式支护结构是由钢板桩和与钢板桩刚性连接的肋板组成的新型基坑支护结构,已有工程案例证明其支护性能较好,然而其支护机理尚缺乏深入研究及试验佐证。运用有限元数值分析方法研究了肋式支护结构在基坑开挖过程中的变形和受力特征以及基坑的稳定性,与实测数值进行了对比;分析计算了不同肋板宽度和间距对结构水平位移和稳定性的影响规律,提出了肋式支护结构最大水平位移预测公式,可用来预估实际支护结构的可能位移值。研究结果表明：对于同一个实例工程,相较于传统钢板桩结构,采用肋式支护结构时结构位移和内力显著减小,在肋板宽度为1.60 m、肋板间距为0.80 m时板桩最大水平位移可减小71.56%,板桩弯矩分布得以改变,桩身弯矩大幅减小,基坑稳定性更高;增设肋板不仅使结构抗弯刚度大幅提高,而且能够产生较大的锚固拉力来抵抗前排钢板桩所受的主动土压力。     

微型桩处置堆积层滑坡室内模型试验研究

通过微型桩分别加固黄土、膨胀土堆积层滑坡的物理模型试验,研究了加固两类滑坡时微型桩的作用机理以及受力变形的差异。分析微型桩试验监测数据,以桩顶位移作为主要考虑因素,同时兼顾桩前土压力和桩身弯矩的比例关系,给出了便于设计加固方案时采用的参照系数及其取值范围。研究结果表明：当桩顶位移过大时,滑面处桩身弯矩迅速增大直至桩体破坏失效;在相同桩间距、排间距、锚固深度和布设形式的情况下,微型桩加固两类滑坡的参照系数在1.45~2.45间取值。 〖HT5”H〗关〓键〓词：〖HT5”K〗     

基于Opensees的桩土动力p-y曲线模型研究

桩土动力p-y曲线法在岩土工程中已得到广泛应用。通过Opensees软件中内嵌的Pysimple1材料模型,利用p-y单元建立了土-单桩-承台相互作用简化模型。分析在砂土和黏土p-y单元中的桩身和桩头承台动力响应特点,同时对不同自由场土体长度下桩身和桩头承台动力响应进行了分析。结果表明,砂土p-y单元的桩头承台加速度峰值大于黏土单元,位移峰值小于黏土单元,桩身的剪力、弯矩都比黏土要大。自由场土体长度越短,承台的位移和加速度就越大,当自由场土体长度达到300 m时基本满足计算精度要求。     

浑河大桥嵌岩桩水平加载试验研究

以浑河大桥工程为依托,对大桥的试验桩基进行原位水平加载试验,研究了在水平荷载作用下桩顶的荷载-位移曲线、桩身弯矩分布情况等,并通过有限元软件进行数值模拟验证。研究表明:弯矩沿桩身呈抛物线形分布,在距离桩顶4 m左右的位置达到最大值,深度超过8 m以后数值接近于零;受场地环境和嵌岩桩桩形影响,桩顶水平位移和转角均较小,满足容许水平位移的要求;数值模拟与试验结果的曲线变化形式上大体吻合,弯矩和位移的实测值要较模拟值稍低。所采用的试验方法和得到的试验结果将对类似工程试验提供经验和指导。     

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础双向承载结构分析

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础将同时承受上部结构传递的竖向荷载与流水冲击产生的水平荷载,结构受力较平地桩基而言更为复杂.结合某工程实例,通过现场静载荷试验与数值模拟对比,分析了竖向荷载对桩顶位移及桩身应力的影响,研究了钢-混凝土复合桩的应力及桩身弯矩变化规律.结果表明:在竖向荷载及水平流水荷载作用下,柱顶竖向位移约为水平位...     

钢支撑支锚刚度对基坑围护结构的影响研究

为研究钢支撑支锚刚度对基坑围护结构的影响,文章以福州地铁潘墩站深基坑工程为背景,运用控制变量法,通过理正深基坑计算软件对不同钢支撑支锚刚度工况下深基坑进行计算分析,得出不同钢支撑支锚刚度下支护结构最大侧向位移、内力、基坑周边地表沉降及支撑轴力变化规律。研究结果表明:钢管内支撑刚度从200MN/m 2增加到600MN/m 2,钻孔灌注桩侧移量减小,地表沉降量降低,钻孔灌注桩迎土侧弯矩、背土侧弯矩呈减小趋势,钢支撑轴力增大,钢支撑对背土侧地下钻孔灌注桩的约束大于迎土侧。适当增加内支撑刚度可控制周边土体变形。     

山地建筑结构桩基受力特性研究

我国地形以山地为主 ,占全国陆地面积2/3以上 ,为尽可能利用有限的土地资源 ,较多的建筑往往依山就势 ,使得我国山地建筑越来越多.我国现行抗震设计规范主要是针对水平场地提供建筑结构设计依据 ,对非水平场地上的建筑结构没有明确规定 ,相应的说明也比较模糊.基于山地建筑结构桩基的受力特点 ,通过ANSYS有限元分析方法将桩和土体视为一个整体 ,同时还考虑了桩-土间的相互作用问题 ,对桩静动力作用下 ,桩侧土体的推力、抗力以及桩内力分布进行对比研究 ,同时分析了桩顶质量大小对桩顶水平位移的影响.分析结果表明 ,山地建筑结构桩基受力较为复杂 ,同水平场地条件下桩基的受力差别较大.在动力作用下 ,水平场地条件下的桩基剪力和弯矩呈抛物线分布,但山地建筑结构桩基剪力和弯矩在中部位置存在反弯点.在山地建筑结构桩基设计中 ,应适当提高桩基的抗剪和抗弯能力.