地震断裂带高铁大跨拱桥深基坑钢板桩围堰支护试验与监测

针对大跨度高速铁路拱桥建设对深基坑开挖施工的安全性要求,为了研究钢板桩围堰支护在大跨度高速铁路拱桥深基坑施工中的可行性,以新建徐盐高铁徐洪河特大桥工程项目为依托,通过数值模拟及现场试验监测,对深基坑钢板桩围堰支护在施工过程中的形变及受力情况进行分析。结果表明:通过有限元模拟分析,钢板桩围堰最危险受力点处于钢板桩中部、中上部及四角连接处,围堰第4道内支撑内力较其他3道内支撑大。整个施工过程中工况5为施工最不利工况。由监测结果可知,在施工过程中钢板桩单日最大位移值为2.8mm,最大累计位移值为24.0mm,均未达到预警值,施工过程中钢板桩形变稳定。钢支撑轴力受基坑周边荷载的影响明显,围堰钢支撑最大压力值为147.31kN,最大拉力值为24.95kN,未达到预警值,结构安全。研究结果可供同类型工程施工参考。     

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。     

敞口管型桩压入对既有受荷桩基承载性状影响

基于经典桩侧摩阻力公式和圆孔扩张理论,优化考虑土压力系数、土塞增长率、扩孔塑性半径等问题,计算新增管桩的植入对在役桩承载性状的影响. 对比分析有限元的软件与理论计算结果,发现管型桩贯入引致的桩间土挤土效应,使在役桩侧摩阻力在一定深度范围内增加,且桩长越长、桩间距越小,贡献越明显. 新增桩与在役桩的距离小于3倍桩径,会形成局部群桩效应,使群桩协同工作时的桩顶沉降增加;距离大于6倍桩径,管型桩压入对既有桩侧摩阻力、群桩协同工作效应的影响较小.     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

焊接箱型截面构件在不同焊缝熔深下承载力性能试验研究

为了有效改善大跨度桥梁中管翼缘焊接箱型截面构件的耐久性的问题,提出采用耐候钢代替普通钢的管翼缘箱型截面梁。同时,为了研究耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件填充混凝土后在全熔透和部分熔透条件下的单轴承载力性能,开展了焊接矩形截面在三种不同焊缝熔深下的耐候钢管混凝土截面轴压短柱试验研究。分别测试每个试件在单轴压力作用下的静态应变、动态应变,以及竖向位移和侧向位移。对比构件承载力的试验结果及理论分析结果,得出不同熔深下焊接箱型截面管翼缘组合构件的承载力性能。研究结果表明:1）耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件的全熔透焊缝承载力高于部分熔透焊缝承载力。2）全熔透试件开裂时的竖向位移较部分熔透试件的位移值大,而不同熔深下构件的横向位移测点L4随轴压荷载的增大而有增加,L3测点横向位移规律不明显。3）不同耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件横向整体受拉,局部在顶部角部位置受压。构件的混凝土内部和钢板表面应变情况复杂,规律不明显。     

不同变截面桩竖向承载特性的数值分析

基于现场试验,采用Abaqus有限元软件对等截面桩及变截面桩单桩竖向承载力测试实验过程进行数值模拟。结果表明:弹性变形阶段,竖向荷载-沉降曲线呈线性变化趋势,等截面桩比变截面桩桩身沉降较小;塑性屈服阶段,等截面桩与变截面桩单桩承载力几乎一致。变截面位置对桩侧摩阻力沿深度的分布有一定影响,最大侧摩阻力位置根据变截面的位置而变化。变截面桩的平均侧摩阻力较等截面桩的平均侧摩阻力大,变截面桩侧摩阻力效果较等截面桩更有优势。在相同承载力条件下,变截面桩所耗费的材料较等截面少,对于竖向承载特性,变截面桩与等截面桩表现基本一致,因此使用变截面桩能节约工程成本。     

加芯搅拌桩芯桩定位限垂技术的研发与应用

为控制水泥土加芯搅拌桩的芯桩贯入质量,研发了一种基于芯桩定位导向架的定位限垂挑臂装置,并通过采用不同材质、不同尺寸的方法,反复摸索、实施,分析得出了芯桩定位导向架的定位限垂挑臂装置的最优方案。同时,通过运用数据比对、图表说明的方法,有效验证了加芯搅拌桩芯桩定位限垂挑臂装置对于现场施工的重要作用。在新疆地区23450 根加芯搅拌桩工程中进行首次应用,实践表明研发的定位限垂技术可有效控制芯桩贯入的定位和垂直度,提高施工效率。该定位限垂技术经济效益良好,可为今后新疆地区特殊软基处理以及加芯搅拌桩施工提供参考价值。     

Tool design in a multi-stage drawing and ironing process of a rectangular cup with a large aspect ratio using finite element analysis

Tool design is carried out for a multi-stage deep drawing and ironing process of a rectangular cup with the large aspect ratio using the result of the finite element analysis. The analysis incorporates three-dimensional continuum elements for an elasto-plastic finite element method with the explicit time integration scheme using LS-DYNA3D. The analysis simulates the five-stage deep drawing and ironing process with the thickness control of the cup wall. Simulation is performed in order to investigate the failure by tearing during the forming process at the initial state of tool design. The analysis reveals that the difference of the drawing ratio within the cross section induces non-uniform metal flow which causes severe local extension. The irregular contact condition between the blank and the die also induces non-uniform metal flow which causes local wrinkling. This paper identifies such unfavorable mechanism in the rectangular cup drawing with ironing and proposes a new tool design with the guideline for modification in the design of the process and the sequential tool shape. The finite element analysis result with the improved tool design confirms that the proposed design not only reduces the possibility of failure but also improves the quality of a deep-drawn product. The numerical result shows fair coincidence with the experimental result.     

杭州湾跨海大桥钢管桩的涂层防护

杭州湾跨海大桥采用钢管桩沉桩基础。钢管桩的腐蚀问题采用涂层加阴极保护的防护体系,其中涂层部分采用单层/双层/三层重防腐环氧粉末喷涂防护方案解决。介绍了三种涂层结构及其用途。     

应力交变下微型土压力计的标定及应用

为了研究土压力计在不同应力状态下的敏感系数,利用镶嵌有微型土压力计的模型桩,按照两种方式设计应力交变加载模式进行标定:(a)从初始零应力状态分级加载—卸载至零;(b)从初始零应力状态加载到应力最大值,分级卸载—加载,逐渐到零应力状态。研究结果表明:初始应力为零的加载曲线线性较好,敏感系数可用线性函数进行拟合;初始应力不为零的加载曲线线性也较好,敏感系数也可用线性函数进行拟合;而卸载曲线包含显著的非线性和滞后效应,此时敏感系数就不是一个固定值,可采用指数曲线来进行拟合。将获取的标定系数应用于水平受荷模型桩的桩身应力分析中,在加载过程中3.5D~5.5D深处桩身应力一直变大,且变化幅度最大。研究成果可为水利工程中板桩、抗滑桩等水平受荷桩桩身截面尺寸及配筋设计提供参考。