考虑长径比及冲刷的单桩基础侧向承载特性分析

冲刷是海上风电单桩基础设计中需要考虑的重要因素,然而计算时通常忽略局部冲刷坑的几何形状及桩基入土段长径比（L/D）的影响,导致设计偏于保守。针对这一问题,建立考虑局部冲刷坑形态的海上风电桩基础三维有限元模型,研究冲刷作用下不同长径比桩基础的侧向承载特性变化规律,提出适用于受局部冲刷小长径比单桩基础的简化梁-弹簧分析模型并进行验证。研究结果表明：小长径比单桩基础的侧向响应对局部冲刷深度较为敏感。随着冲刷深度的增大,基底反力和桩侧垂向摩阻力等土反力分量对桩基水平承载力的贡献也随之增大,仅考虑桩侧土反力的传统API p-y曲线方法难以适用受冲刷单桩基础的计算分析,须考虑基底效应的影响。研究结果可为海上风电基础设计分析提供参考。     

破碎波作用下单桩基础局部冲刷试验研究

破碎波在近岸地区会引起剧烈的泥沙运动,导致破碎带内单桩基础发生局部冲刷,严重威胁单桩基础结构稳定性。该文在波浪水槽中采用中值粒径0.32mm的原型沙铺设平床沙坑,开展破碎波单桩冲刷试验,规则波经过坡度1:20的斜坡后,浅化破碎在矩形沙坑区域,分析桩基和破碎点的间距与波长之比α对单桩基础最大局部冲刷深度S_max及冲刷形态的影响。研究结果表明：破碎波翻卷产生湍流以及流动的纵向发展是引起冲刷的重要因素,使得相对距离α与最大冲刷深度S_max密切相关;沙床在破碎波作用下形成沙坝和滩槽结构,持续影响单桩局部冲刷的演变过程,当相对距离α=0.35～0.55时,由桩基引起的净冲刷最为显著,同时在滩槽地形叠加下,桩周的最大局部冲刷深度可达0.5倍桩径。     

海上风电场单桩基础防冲刷施工技术

针对江苏某海上风电场单桩基础局部冲刷问题,开展了单桩基础防冲刷技术研究。采用多波束双频测深仪监测桩基不同程度的冲刷现象,显示冲刷范围距风机中心半径23 m,最大坑深范围为6.3 m,平均冲刷方量约为3 402 m³。经分析比较采用复合吹砂袋和固化土相结合的方法,形成一个整板固化土抗冲刷桩基护底结构,取得了预期效果,该防冲刷技术可供类似工程参考。     

基于Flow3D的海上风电单桩基础冲刷防护数值模拟研究

基于江苏竹根沙海上风电场项目典型海域水文地质资料,采用Flow3D数值模拟方法,建立单桩基础局部冲刷数值模拟,分析不同尺寸圆形防护板对单桩基础局部冲刷保护效果的影响规律,得到了以下结论:无防护板时,单桩基础冲刷稳定阶段对应的最大冲刷深度为1.099 m;设置直径为36 m的圆形防冲刷板后,水流流速在防护板与泥面之间的小...     

双向流作用下海上风电单桩基础局部冲刷实验研究

海上风电场风机基础的局部冲刷,是涉及到风机全生命周期安全工作的最重要的因素之一.该文参照上海东海大桥海上风电场的潮流观测资料进行实验设计,利用双向造流系统和冲刷专用水池进行多种比尺的物理模型实验研究.结果 表明:双向流条件下基础周围冲刷坑以单桩为中心向外辐射延伸,冲刷坑深度沿着单桩四周逐渐减小,各个方向的冲刷范围和深度...     

江苏竹根沙海域海上风机单桩基础防腐技术

海上风机的桩基础处于复杂恶劣的海洋环境,其防腐保护是海上风电工程重要的研究内容。针对江苏竹根沙海域近海复杂施工条件的情况,提出了一套包覆防腐和牺牲阳极的阴极保护系统的桩基础联合防腐蚀方案及施工工艺。其中PTC防腐系统由四层紧密相连的保护层组成,即防蚀膏、防蚀带、衬里和防蚀保护罩。防腐涂层需要对温度、相对湿度和露点进行环境控制,牺牲阳极的阴极保护系统需要考虑保护电位。该套方案有效解决了复杂的单桩基础包覆防腐施工问题。     

海上风机单桩基础局部冲刷计算分析

依据波、流联合作用下的韩海骞公式计算江苏某海上风电场桩基局部冲刷深度,再采用SACS软件对结构进行分析结果表明,局部冲刷增加桩身侧向位移,降低整机频率,疲劳损伤大。解决这些问题可通过加大桩径和桩长,要设计出既经济又安全的基础尺寸,还需结合实际工程的冲刷观测结果进行更准确的预测。     

海上风电变径单桩基础动力响应分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立了海上风电变径桩基础数值模型,开展了变径单桩基础非线性动力时程分析,并进行结构尺寸参数敏感性分析。数值分析结果表明:在风浪流荷载作用下,变径单桩基础的位移与应力值在允许范围内;底部桩径对结构整体动力响应影响最为明显,变径段上部长度影响具有一定边际效应,变径段长度影响较小。     

单向流作用下多桩承台式基础局部冲刷数值模拟研究

该文在清水条件下,对海上风电多桩承台式基础的局部冲刷进行了数值研究。结果表明,冲刷过程、深度和流场特征受到桩间距比(G/D=2.0～5.0,G为桩柱中心距,D为桩柱直径)的影响显著。不同G/D下,冲刷坑形态产生较大差异：当G/D=2时,冲刷特性与单桩局部冲刷特性较为相似;当G/D=3时,上游桩后尾涡脱落相互作用,产生顺流向涡结构,显著削弱了下游桩前马蹄涡强度,降低了冲刷速度。;当G/D=4和5时,上游桩后尾涡脱落作用于下游桩,加速下游桩周泥沙起动,在下游产生了更大的冲刷深度。此外,还讨论了不同G/D情况下的尾涡脱落模式及其与泥沙运输的相互作用。     

基于局部冲刷模型的海上风电单桩水平承载特性研究

复杂的海洋环境下海上风电单桩基础周围会出现局部冲刷现象,因此研究冲刷条件下单桩基础的承载特性具有重要的工程意义。采用现场勘测和数值模拟相结合的研究方法,开展江苏辐射沙洲海域局部冲刷条件下某单桩基础水平承载特性研究,得到以下主要结论：(1)多波束测深系统勘测显示,典型6 MW单桩基础桩周最大冲刷深度达8.6 m;(2)ABAQUS数值分析显示,冲刷坑导致单桩基础水平承载力下降约18.2%;(3)桩身挠度曲线在距离冲刷26.7 m处出现了明显的拐点,导致p-y曲线特征参数发生显著变化。上述研究结果表明,该海域海上风电场冲刷现象严重,会影响单桩基础承载特性。     

海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性分析

以深圳海滨大道一期Ａ段海底隧道工程为背景,针对海域环境双排钢板桩围堰与明挖基坑在施工过程中的变形控制难题,利用ＰＬＡＸＩＳ数值模拟软件建立有限元模型,通过建立有限元模型,系统的研究了海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性及相互影响规律,分析了围堰与基坑距离、基坑内支撑形式及基坑开挖步序等因素对钢板桩围堰变形的影响作用。研究结果表明:基坑开挖将造成围堰较大的水平位移;地连墙最大变形出现在墙体中下部;减小施工平台宽度和增大基坑内支撑刚度等方式可以有效减小钢板桩围堰变形。研究成果可以为类似工程的钢板桩围堰与明挖基坑设计提供参考依据。     

黄河下游在役桥梁群桩基础冲刷特性

为了探明黄河下游在役桥梁群桩基础的冲刷特性,对郑州刘江黄河公路大桥群桩基础进行了冲刷深度测试。测试结果表明:黄河河道展宽作用使得黄河水流对桥梁群桩基础的冲刷主要表现在侧向冲蚀,而非河道处为垂直向下冲刷,导致跨黄河桥梁群桩基础局部冲刷坑最大深度位置并没有全部出现在群桩迎水侧前方,而是部分出现在顺水流方向的侧面;黄河水流对跨黄河桥梁群桩基础冲刷作用最强烈的位置并不是主河道水深最深或水流流量最大的位置,而是在主河道两侧的位置;一般情况下,在顺水流方向,跨黄河桥梁群桩基础迎水侧冲刷深度大于背水侧,迎水侧的冲刷坑坑壁坡度较背水侧陡;群桩基础冲刷坑边缘大多数在距承台2.25倍桩径处;河道转弯对河床冲刷的影响较大,转弯外侧的河床冲刷更为严重,建议在设计中适当增大河道转弯外侧桩基的最大设计冲刷深度。     

软土地区旧桩拔除技术和新建桩基础调整方案及施工措施

结合天津南开区某地块定向经济适用房项目,介绍其在基础施工中遇到旧预制方桩时,采用全套管高压喷气、射水振动沉管施工工艺清孔拔桩,并对该工艺进行分析得出:该拔桩施工工艺适用于软土地区旧桩拔除项目;并针对旧桩孔无法回填压实、部分新建桩基础与拔除旧桩孔距离较近等原因导致钻孔倾斜、串孔等问题,提出远离旧桩位置或调整至旧桩桩心位置等方法调整桩位,并采用加大桩径、增设承台等调整方案承担因调整桩位而产生的上部偏心荷载;采用拌和白灰、分层压实、回填静置等措施提高回填土的密实度,采用保证垂直度和调节泥浆配合比等措施,以改善不良施工条件,得出适当增加混凝土充盈系数保证成桩质量等施工经验,为后续类似工程提供借鉴。     

海上风电斜桩基础局部冲刷数值模拟研究

海上风电项目中导管架斜桩基础应用越来越多,研究斜桩基础局部冲刷效应非常重要.采用Flow3D数值模拟方法,建立斜桩基础局部冲刷数值模拟,分析不同桩基倾斜角度以及桩径对斜桩基础局部冲刷效果的影响规律,得到了以下结论:斜桩桩周土体局部最大冲刷深度均随时间变化先迅速增大再缓慢增加,流态稳定后,冲刷深度也趋于稳定,直径为2.3...     

基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桩基承载特性探讨

为了探究强盐沼泽区桥梁桩基的极限承载特性,采用桩基混凝土试件现场试验以及室内实验测得了桩基混凝土水养强度以及腐蚀强度,采用能谱仪(EDS)分析以及元素分析测得了桩基混凝土内部氯离子含量,采用室内电镜试验测得了桩基混凝土内部氯离子对流深度。将腐蚀性盐离子环境中的桩基混凝土试件划分为剥蚀区、腐蚀区和未蚀区,运用公式计算的方法得到现场暴露1 a桩基混凝土的腐蚀厚度与腐蚀后强度的关系。通过桩基混凝土强度与黏聚力c、内摩擦角φ之间的转换,建立了基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桥梁桩基弹塑性本构模型,对强盐沼泽区桩基极限承载特性进行分析。结果表明:随着蚀径比的增大,单桩横轴向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长增加对单桩横轴向极限承载力提升较小;随着蚀径比的增大,单桩竖向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长不变,相同腐蚀厚度变化范围内,大直径单桩竖向极限承载力降幅大于小直径单桩竖向极限承载力降幅。     

覆盖型岩溶地区某渡槽桩基复杂地质条件的处理

介绍嵌岩桩施工中遇到覆盖型岩溶处理问题,通过施工期的补充勘察,总结覆盖型岩溶发育特点及规律,针对嵌岩桩施工过程中遭遇各种岩溶问题采取不同处理措施,以确保基础处理的安全性。总结了前期勘察过程存在的两大失误:1在可研阶段勘察遇到下伏灰岩的情况,钻孔深度偏浅,未能预见到存在复杂的覆盖型岩溶的问题;2在初步设计阶段当设计方案変更为嵌岩桩后未严格按照规程规范要求进行补充勘察。     

较破碎岩体中桩基竖向承载力分析与探讨

较破碎岩体中桩基设计时往往被视为端承桩,不计桩侧阻力,使得桩基承载力未能得到充分利用,因此,需对其进行更深入的研究。以贵州某地区嵌岩桩为研究对象,地基持力层岩体为较破碎岩体,通过单桩竖向抗压静载荷试验,分析较破碎岩体嵌岩桩竖向承载力,探讨较破碎岩体中桩基的承载特性。研究结果表明较破碎岩体嵌岩桩嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,且在同一岩性中因成分不同其值各有差异。根据实测结果,结合经验参数计算,桩基竖向承载力实测值为计算值的4.2~5.5倍。由此可见,较破碎岩体中嵌岩桩的侧摩阻力十分可观,若按端承桩设计,会创成工程成本增加。成果可为较破碎岩体中桩基设计提供参考。     

苏丹膨胀土地区变电站桩基设计应用

根据苏丹膨胀土地区变电站桩基的特点,通过工程实例,分别对竖向承载力、抗拔承载力、水平承载力的计算以及最小桩长确定等进行了分析,并对规范公式进行了有针对性的修改。变电站各构筑物结构形式具有多样性,应针对不同类型的结构分别设计桩基础;膨胀土地区灌注桩施工宜采用干法钻孔,避免采用泥浆护壁施工,避免水对膨胀土的影响。     

搅拌桩在洞庭湖区工程软基处理中的应用

搅拌桩是采用深层搅拌机械在软土地基中强制拌和水泥、石灰等固化剂，使软土硬结形成的加固体。加固体与天然地基形成复合地基，共同承担建筑物的荷栽，以提高原地基的承栽力。深层搅拌桩处理软土地基具有施工速度快、造价低廉等优点，因此在工程的软土地基处理中得到广泛应用。文章以洞庭湖区某排水涵闸的软基处理为例进行了介绍。